CN1390788A - TiO2薄膜光催化水质净化装置 - Google Patents

Abstract

TiO₂薄膜光催化水质净化装置属于环保领域。本发明由石英玻璃光催化反应腔、紫外灯管和外壳组成，紫外灯管位于水质催化净化装置中心，外壳的内壁镀反光层，石英玻璃光催化反应腔的顶部或者底部连接充氧或者空气的装置，整个反应装置为圆筒状或者多边形状。本发明结构简单、操作和维护方便，石英玻璃光催化反应腔中填充了负载TiO₂薄膜的小石英玻璃管或者小石英玻璃片，石英玻璃反应腔的顶部或者底部可以连接充氧或者空气的装置，既提高了光催化反应的表面积，又能保证水在反应腔中畅流，提高了水净化处理能力，光催化活性高、耐久性好，能有效净化水中有机物、细菌、重金属离子等有害物质。

Description

TiO2薄膜光催化水质净化装置

技术领域：本发明涉及的是一种水质净化装置，特别是一种TiO₂薄膜光催化水质净化装置，属于环境保护领域。

背景技术：城市生活污水处理厂二级处理后虽然可以达标排放，但仍然含有大量有机氯、有机磷、芳香类化合物等难降解有机物和细菌、重金属等有害物质，不能满足一些高要求的场合。而且随着排放标准的提高，城市生活污水二级处理已经不能保证出水要求，因此活性炭吸附、臭氧或者次氯酸钠氧化等被应用到污水三级处理来，但是高额的处理费用和对微量有害物质处理效果不理想等影响了它们的广泛应用。同样，在饮用水深度净化处理中也存在同样的问题。TiO₂等半导体材料在紫外光照射下产生的强氧化作用及它们的可重复利用性使人们看到了一种具有很大潜力的水质深度处理方法。经文献检索发现，中国专利号：94108255.5，名称为：光催化剂和用其净化水的方法，该专利技术采用在无机多孔材料上沉积半导体颗粒和微生物的光催化剂及净化水的方法，但是该方法中的光催化剂沉积在0.1～100mm无机多孔颗粒上，影响了催化剂对光的吸收利用，而且较小的颗粒光催化剂存在分离、回收的问题。检索中还发现，中国专利号为：95244568.9，名称为：固定膜光催化氧化水质深度净化器，该专利装置的紫外光源位于净化器中心，涂载了TiO₂催化剂的玻璃纤维网分布在光源周围，这虽然在一定程度上解决了光催化剂回收利用的问题，但是由于透光率无法保证，影响了催化剂对光源能量的有效利用。

发明内容：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种TiO₂薄膜光催化水质净化装置，使催化剂能有效的利用光源能量，提高水质净化处理能力。本发明装置由紫外灯管、光催化反应腔、外壳组成，紫外灯管位于水质催化净化装置中心，石英玻璃光催化反应腔分布在灯管周围，外壳的内壁镀反光层，反光层材料选用铝或者银为佳，以增加对紫外光的反射，装置内有多个光源以及反应腔，各反应腔之间并联，或串联，以增加待处理水与光催化剂的接触时间、接触面积，反应腔的顶部或者底部连接充氧或空气的装置。本发明装置的石英玻璃反应腔内填充以小石英玻璃管或石英玻璃片为载体的TiO₂薄膜光催化剂，反应腔为石英玻璃容器，其中以石英玻璃管为佳，整个反应装置为圆筒状或者多边形状。

光催化去除水中有害物质的原理是：当光量子能量(hv)≥半导体材料的禁带宽度(E_g)的光照射到半导体光催化剂时，光催化剂表面产生具有强氧化作用的·OH自由基等，可以将水中有机污染物氧化为水和二氧化碳，同时光催化剂表面还产生具有强还原能力的O₂ ^-等自由基，可以将水中重金属离子等还原。

本发明具有实质性特点和显著进步，本发明结构简单、操作和维护方便，可用于城市生活污水二级处理后出水的深度处理或者其他需要进行水质深度净化的应用，如自来水深度净化，饮用水、高纯水处理等。将紫外光源置于反应装置中心，以石英玻璃管为光催化反应腔，并在反应装置外壳内壁镀反光材料铝或银以增加对紫外线的反射，使得本发明中的光催化水质净化装置能够有效利用光源能量，大大提高了催化净化能力。本发明的石英玻璃反应腔内填充以小石英玻璃管和石英玻璃片为载体的TiO₂薄膜光催化剂催化活性高、稳定性好，可有效去除水中有机污染物等有害物质。催化剂与载体结合牢靠，可长期使用，且催化剂薄膜负载在小石英玻璃管或者石英玻璃片上大大提高了紫外光的透过率，使催化剂对光源能量得到充分有效利用。同时，用小石英玻璃管或石英玻璃片作为光催化薄膜载体填充于石英玻璃管作为反应腔既提高了光催化的表面积，又能保证水在反应腔中畅流，提高了水净化处理能力。本发明还配有空气鼓入装置，通过水中含氧量的增加和对水的搅拌，显著提高了水质净化效率。

附图说明：图1本发明结构示意图

具体实施方式：如图1所示，本发明装置由石英玻璃光催化反应腔1、紫外灯管2、外壳3组成，紫外灯管2位于水质催化净化装置中心，石英玻璃光催化反应腔1分布在灯管2周围，外壳3的内壁镀反光层，石英玻璃光催化反应腔1的顶部或者底部连接充氧或者空气的装置，整个反应装置为圆筒状或者多边形。

石英玻璃光催化反应腔1内填充以小石英玻璃管或石英玻璃片为载体的TiO₂薄膜光催化剂，反应腔1为石英玻璃容器，其中以石英玻璃管为佳，外壳3内壁镀反光层，反光层材料选用铝或者银为佳。装置内有多个光催化反应腔1，反应腔1之间串联或并联，反应腔1顶部或者底部连接空气或者氧气充入装置。

Claims (4)

1、一种TiO₂薄膜光催化水质净化装置，主要包括：紫外灯管(2)、外壳(3)，其特征在于还包括：石英玻璃光催化反应腔(1)，紫外灯管(2)位于水质催化净化装置中心，石英玻璃光催化反应腔(1)分布在灯管(2)周围，外壳(3)的内壁镀反光层，石英玻璃光催化反应腔(1)的顶部或者底部连接充氧或者空气的装置，整个反应装置为圆筒状或者多边形状。

2、根据权利要求1所述的这种TiO₂薄膜光催化水质净化装置，其特征是光催化反应腔(1)内填充以小石英玻璃管或石英玻璃片为载体的TiO₂薄膜光催化剂，反应腔(1)为石英玻璃容器，其中以石英玻璃管为佳。

3、根据权利要求1所述的这种TiO₂薄膜光催化水质净化装置，其特征是外壳(3)的内壁镀反光层，反光层材料选用铝或者银为佳。

4、根据权利要求1所述的这种TiO₂薄膜光催化水质净化装置，其特征是装置内有多个光催化反应腔(1)，反应腔(1)之间串联或并联，反应腔(1)顶部或者底部连接空气或者氧气充入装置。