[发明专利]一种可见光去除有机物和重金属离子的光源装置及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水处理和空气净化领域，具体涉及一种去除有机物和重金属离子的光源装置。

背景技术

随着社会经济的高速发展和城市化的加速进行，污水的处理再利用和空气中有害物质的去除等问题，已经引起各国政府和人们的高度重视。在环境有害气体方面，室内有害气体如装饰材料等释放出的甲醛以及生活环境中产生的甲硫醇等挥发性有机物，即使很少量也能人产生不适感，并严重影响人的身体健康。另外，水体中残留的重金属离子是一种在工业炼钢、冶金、采矿和电镀等过程中常常排放的污染物。人体过量地摄入重金属离子可能会导致严重的粘膜发炎、肝脏、肾脏损害、毛细血管损害以及产生中枢神经问题。由于重金属元素不能被生物降解，一旦进入水体和土壤，就很难消除。传统上一般采用催化燃烧法、化学氧化法、生物降解法等去除有机污染物及采用混凝法、中和法、电解法、萃取法、吸附法、化学还原法、沉淀法、电化学法、离子交换法、膜分离法、洗脱法及电渗析法等去除重金属离子。但这些方法都有一定的局限性，比如需加入还原物质、处理条件苟刻、处理效果不明显、设备昂贵并且运行费用高、去除不完全、有二次污染难以清理等缺陷。因此，找到能有效去除水和空气中有机污染物和重金属离子的方法已是迫在眉睫的急切任务。

半导体光催化技术作为一种新型的环境治理技术，在产氢、水处理、各种有机物降解和空气净化等领域展示了广阔的应用前景。该技术具有以下优点：在光照下可以直接发生反应，能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解有机污染物，使它们降解为二氧化碳和水等；氧化能力强，降解彻底，对污染物没有选择性，几乎可以降解任何有机物，且无二次污染；能耗低，操作简便，催化剂可以重复利用等。因此，半导体光催化技术在近三十年蓬勃发展起来并有望成为21世纪环境污染控制与治理的理想技术，并越来越引起研究者的重视。

LED光源作为一种新型的光源，具有长寿命、节能、环保、微型化，且波长易调等优点，为光催化技术在环境科学领域的实际应用带来了可能性。

专利文献1 （CN101456605）公开了一种LED纳米光催化有机废水深度处理装置，该处理装置包括至少一个紫外LED光源板和与之贴合的纳米光触媒材料，采用波长范围为360～420 nm的紫外光LED，消除了含汞气体光源所产生的深紫外成分对人体的伤害及汞灯爆裂的装置安全问题，具有节能、使用寿命长、光催化效率高及对人体无伤害成分的有益效果。

专利文献2 （CN201907987U） 公开了一种LED光源激发纳米催化材料处理水的装置，该装置采用200～400 nm紫外波段的柱状LED集成灯光催化纳米复合催化材料处理水，克服了采用紫外灯管或高压汞灯作为激发光源所存在的结构复杂、激发效率不高、限制了催化剂对水处理的效能、能源浪费大和光源使用寿命短的缺点。

专利文献3 （CN201640592U）公开了一种LED光催化消毒帽，设有中空内层的帽体，所述中空内层的一侧面设有紫外LED阵列，另一侧面设有涂二氧化钛的反光层，所述LED阵列和反光层对应设置，对人们周边所呼吸的空气进行消毒、净化、灭菌，具有能耗低、消毒灭菌效果高、对人体无害等优点。

上述专利文献1和2，主要介绍了采用紫外LED纳米光催化处理水的装置，该装置结构相对固定复杂，仅适合于小规模水处理应用，难以灵活调整应用。另外，专利文献1-3都采用的是紫外LED灯，具有成本高昂、使用不方便、对人体有害等缺点。与白光LED相比，紫外LED光源的发光效率较低，导致紫外光辐照的效率低。

现在也出现了以太阳光催化降解处理污染物的研究，并取得了很大的成果，但太阳光催化技术普遍还处在中试阶段，距离大规模工业化生产还有一定时日。并且，目前以太阳光为催化光源的处理装置普遍存在以下缺陷：1）目前的装置只能采用粉体光催化剂；2）受反应容器的限制，只能用于小型的水处理；3）装置比较复杂。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种以可见光LED为催化光源的去除有机物和重金属离子的光源装置及其制备方法，具有光催化降解率高、无污染、制备方法简单、成本低、有利于规模化运用等优点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种可见光去除有机物和重金属离子的光源装置，所述光源装置的光源为可见光LED光源。 

优选的，所述可见光LED为色温为7000-10000K的高色温可见光LED、色温为5000-7000K中色温可见光LED、色温为3000-5000K的低色温可见光LED光源中的一种或数种。

优选的，所述光源辐射波长为400-700 nm可见连续波段。