CN202022768U - 人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置 - Google Patents

Abstract

一种人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置，它包括有一带进水口和出水口的器体，器体内底面通过一根垂直固定的叶片支柱安装有至少一片可旋转的光催化载体叶轮片；所述器体底部配置有一底座，器体与底座之间设置有一内装有紫外线灯管的紫外线管槽；所述的器体上面通过一橡胶垫圈固定有器盖，并构成一密闭的容器；所述的光催化载体叶轮片由PVC、PBS、PE、EVA构成的有机底物组成，所述的光催化载体叶轮片的两面都覆置有二氧化钛光催化膜；所述的光催化载体叶轮片的每片叶片均有偏转角度，且所述偏转角度都与水平方向呈18度角，且偏转方向一致；它可有效防止纳米粒子因光催化腐蚀有机底物而脱落的问题，解决了人体安全性的问题。

Description

人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置

技术领域

    本实用新型涉及的是一种通过光催化材料，将光能转换为化学能后达到抗菌杀菌目的的水质净化装置。

背景技术

    自来水水体中二次污染严重，水中有害物质达765种。其中20种确认致癌，24种可疑致癌，18种致结石，约有80%的疾病尤其是慢性疾病是因为水污染引发的。目前家庭获得净水方法有以下几种方法：

    1. 煮沸法：自古以来，人们往往通过煮沸来烧开水喝。事实上研究显示自来水烧开后，虽然细菌被杀死，但致病的细菌尸体仍然残留在水里，无法完全去除，从而成为人体致病发热的根源，即医学上所说的“致热质”。此外，水烧开后失去大量氧气，而人体体重的60%-70%是水，婴幼儿能达到70%以上，细胞的新陈代谢是由水中溶解氧来完成。所以，喝开水不利于向人体供氧，人体的细胞因缺氧而变形也是致癌原因之一。

    2.加氯消毒-沉淀过滤法：这是目前自来水生产过程最为常用的方法。然而人们所不知的是这一过程中氯与水中的腐黑素容易合成为三氯甲烷，是世界上公认的致癌物质。甚至水烧至90至100度之间三氯甲烷是生水的3至4倍。

    3. 购买桶装水：国家调查显示，桶装水有三成不合格，其菌落群数严重超标。除生产原因外，大部分是桶重复利用过程中的污染原因。

    4.活性碳净水装置：市面上现有的大多是活性碳净水装置。这一装置可利用活性炭的大比表面积，从而获得细菌和杂质高吸附能力来实现净水效果。然而由于单纯依靠吸附作用无法将细菌等病原体灭活，所以一旦活性炭吸附饱和，不仅将彻底失去其净水作用，滤芯也反而成为了细菌大量孳生的场所。更换滤芯将带来成本和废旧滤芯如何处理等两大难题。

    5. 一般二氧化钛负载光催化水质净化装置：二氧化钛纳米材料受光激发后，电子和空穴分离，从而可获得优越的氧化还原能力。这种氧化还原能力是如此的强烈，甚至可以打断C-H键，几乎可以彻底氧化大多数有机物。基于细菌本身也是有机物构成，因此通过光催化材料能够达到杀菌消毒的作用。有研究显示其抗菌杀菌机理是通过光催化细菌细胞壁后使得细胞壁破裂，细胞质流出后导致细菌死亡。此外光催化有机物后产物为二氧化碳和水，对环境友好，完全无毒，无固形残留物。

然而市面上这种光催化系统具有极大的人体安全性隐患。由于二氧化钛表面亲水性，在水里会形成悬浮液而无法回收；所以一般需要将其负载在某一载体上。然而如果将其负载在有机底物上，抗菌杀菌的同时有机底物也会被光催化材料分解，脱落下来的纳米粒子随着生活用水进入人体，将形成严重的人体安全性隐患。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能彻底消除水中的污染物和解决生物安全性问题的人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括有一带进水口和出水口的器体，器体内底面通过一根垂直固定的叶片支柱安装有至少一片可旋转的光催化载体叶轮片；所述器体底部配置有一底座，器体与底座之间设置有一内装有紫外线灯管的紫外线管槽。

所述的器体上面通过一橡胶垫圈固定有器盖，并构成一密闭的容器；所述的光催化载体叶轮片由PVC、PBS、PE、EVA构成的有机底物组成，所述的光催化载体叶轮片的两面都覆置有二氧化钛光催化膜。

所述的光催化载体叶轮片的每片叶片均有偏转角度，且所述偏转角度都与水平方向呈18度角，且偏转方向一致。

本实用新型通过核壳中空二氧化钛纳米材料的光催化设备对水的杀菌抗菌以及降解有机物的作用来解决现有的饮水卫生安全问题。以光催化的方式，将取之不尽用之不竭的“绿色”太阳能转化为可利用的化学能用于抗菌杀菌抗病毒，不仅是解决目前全球性的环境恶化和能源危机的一个重要途径，同时也符合国家关于绿色低碳，节能环保等发展规划，具有优越的经济，社会效益和生态效应，在提高人口质量与健康等方面也具有重大意义。

此外，本发明所能达到的效果是：可有效防止纳米粒子因光催化腐蚀有机底物而脱落的问题，解决了人体安全性的问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型所述的光催化载体叶轮片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍：图1所示，本实用新型包括有一带进水口4和出水口8的器体11，器体11内底面通过一根垂直固定的叶片支柱5安装有至少一片可旋转的光催化载体叶轮片7；所述器体11底部配置有一底座6，器体11与底座6之间设置有一内装有紫外线灯管10的紫外线管槽9。

所述的器体11上面通过一橡胶垫圈2、并利用器体11周边上的卡扣3固定有器盖1，并构成一密闭的容器；所述的光催化载体叶轮片7由PVC、PBS、PE、EVA构成的有机底物组成，所述的光催化载体叶轮片7的两面都覆置有二氧化钛光催化膜。

图2所示的光催化载体叶轮片7的每片叶片均有偏转角度，且所述偏转角度都与水平方向呈18度角，且偏转方向一致。

本实用新型主要是利用二氧化钛纳米粒子的光催化特性，在紫外光的照射下，电子由价带跃迁至导带，使其具有很高的氧化还原能力，将细菌进行光催化分解，最后碳化成CO₂和水。而大部分的细菌以及污染物均为有机化合物，因此，二氧化碳纳米粒子可以很好的净化水源，达到抗菌杀菌的作用，完全没有残留物质的存在。

    本实用新型利用核壳中空纳米粒子负载在有机底物上，即将核壳中空纳米粒子负载在有机底物上来固定纳米粒子，由于和有机底物接触的是绝缘体的二氧化硅壳，因此光生电子和空穴无法到达有机底物表面；而溶液或气体小分子可通过多孔性的二氧化硅壳进入纳米空间内进行光催化反应，从而达到既保护有机底物，又不影响其光催化活性的功能。

    本实用新型采用非接触型抗菌杀菌机理是：目前一般认为光催化抗菌杀菌机理是通过裸露的TiO2光催化分解细菌细胞壁，从而使细胞质流出达到抗菌杀菌的目的。本发明通过研究这种独特结构的纳米粒子，发现在这样的结构中即使二氧化钛核无法与细菌接触，但是同样能获得有效的抗菌杀菌效果；这一机理是二氧化钛通过利用其大比表面积来吸附细菌或病毒生长所需的关键性小分子碳源和氮源后将其光分解，从而造成其必须养分缺失来获得抗菌杀菌的效果。

    本实用新型将核壳中空二氧化钛纳米粒子负载于PBS有机基底材料上，PBS材料为聚丁二酸丁二醇酯；PBS可用于包装、餐具、化装品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、生物医用高分子材料等领域，对人体无害，具有良好的生物安全性。制备方法比较简单：将PBS在溶剂中溶解开后，加入核壳结构纳米粒子后进行搅拌分散，然后涂膜风干后即可得到纳米粒子负载PBS材料。

    本实用新型所述的核壳中空纳米粒子负载方法是：一是将一般的有机底物，例如PVC,PBS,PE,EVA等溶解于适当的有机溶剂中，此有机溶剂可以是甲醇，乙醇，三氯甲烷，甲苯等相应一般有机溶剂；二是将核壳中空纳米粒子分散于上述相应有机溶剂中，通过搅拌加以分散；三是将第一和第二中所述的溶液混合后，搅拌；四是将上述PVC,PBS,PE,EVA等有机底物浸入第三中所述溶液中，1-5分钟后按1-3秒/每厘米的速度徐徐拉出，使得所述溶液均匀的涂在有机底物上下两面；第五将第四所述有机底物放入鼓风干燥箱内，70-100度加热处理1-4小时使溶剂完全挥发。

本实用新型所述的光催化载体叶片7由于两面都覆有二氧化钛光催化膜，白天在太阳光和底部紫外灯管10发出的紫外光的共同照射下会产生催化活性。

水流由进水口4进入后，由于叶片7有偏转角度，会带动叶片7的旋转，使水流和催化载体更好地接触，并对水中的有机物进行催化氧化，分解为二氧化碳和水，从而达到杀菌消毒的目的，再由出水口8流出。

叶片7的叶片数额可根据水流量的大小不同而有所变化，每片叶片的偏转角度都是与水平方向呈18°角，且偏转方向一致，此时催化活性最高。

Claims (3)

1.一种人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置，它包括有一带进水口和出水口的器体，其特征在于所述的器体（11）内底面通过一根垂直固定的叶片支柱（5）安装有至少一片可旋转的光催化载体叶轮片（7）；所述器体（11）底部配置有一底座（6），器体（11）与底座（6）之间设置有一内装有紫外线灯管（10）的紫外线管槽（9）。

2.根据权利要求1所述的人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置，其特征在于所述的器体（11）上面通过一橡胶垫圈（2）固定有器盖（1），并构成一密闭的容器；所述的光催化载体叶轮片（7）的两面都覆置有二氧化钛光催化膜。

3.根据权利要求1或2所述的人体安全型光催化抗菌杀菌水质净化装置，其特征在于所述的光催化载体叶轮片（7）的每片叶片均有偏转角度，且所述偏转角度都与水平方向呈18度角，且偏转方向一致。

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