[实用新型]一种用于水处理的光催化降解装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水环境处理领域，尤其是涉及一种用于水处理的光催化降解装置。

背景技术

目前，氯化消毒作为一种有效的杀菌消毒手段，仍被世界上超过80%的水厂使用着，用以确保饮用水的微生物指标安全。但是，当氯和有机酸反应后会产生许多致癌的副产品，比如三氯甲烷、四氯化碳等有机污染物,其对人们的身体健康产生严重的危害，同时，也会使得水中的细菌不断滋生。据世界卫生组织报告，由于未进行有效的饮用水消毒处理，全球每年有数百万人死于水体携带病原体所造成的相关疾病。因此，水中的余氯和杂质及管道、水箱等对水质的污染已严重影响了人类健康，所以，我们亟需开发一种能够装置简单、经济实用、降解能力强的光催化降解装置来降解自来水中的有机污染物和灭菌。

光催化技术作为一种高级氧化技术，几乎能够使空气和水中的污染物完全矿化，不产生二次污染，其反应条件温和，耗能低，在紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生反应。因此，研发一种结构简单、经济实用的光催化降解装置成了当下的核心问题。目前，研制利用光催化氧化技术处理污水的装置核心在于污水光催化处理装置的结构设计。光催化处理装置结构的合理设计直接影响了光催化氧化技术在污水处理方面工业化进展，因此研制结构简单、操作方便、光及光催化剂利用率高的污水光催化处理装置是当前国内外相关领域的研究重点。

目前，光催化装置有漩涡式污水光催化处理装置、转筒式污水光催化处理装置等，虽然，国内外的各种负载式污水光催化处理装置有着各自不同的特点，但是这些光催化处理装置在结构上普遍存在不足的地方在于：镀光催化剂膜的转筒、圆盘等载体不便于进行经常更换，装置中镀膜载体的数量不便于根据实际污水处理量的大小进行增加或者减少。从目前出现的各类光催化处理装置的设计与结构来看，由于装置有各种灵活的组合方式，势必就会有优选的方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、经济实用、降解能力强及灭菌能力强的用于水处理的光催化降解装置。

为了实现上述的技术目的，本实用新型的技术方案为：

一种用于水处理的光催化降解装置，其包括外壳和由内至外依序设置在外壳内且呈环形结构的光照处理层、负载有二氧化钛膜层的泡沫陶瓷层和活性炭纤维层，所述的光照处理层、泡沫陶瓷层和活性炭纤维层均设有供待处理水穿过的孔隙，所述的外壳与活性炭纤维层之间留有间隙且设有与外部连通的第一管路，所述光照处理层的环形结构内设有与外部连通的第二管路。

进一步，所述的光照处理层为若干个呈环形分布的紫外灯构成，其中紫外灯为石英紫外灯，所述紫外灯的工作波长为254 nm。

进一步，所述的第一管路为进水管路，所述的第二管路为出水管路。

进一步，所述的外壳为圆筒形结构。

进一步，所述泡沫陶瓷层上负载二氧化钛膜层的方法包括如下步骤：

（1）将油酸钠加入环己烷溶液中，并利用磁力搅拌器进行均匀搅拌4～6 min，然后再往混合溶液中加入去离子水并继续搅拌8～12 min后，再加入正己醇进行搅拌1～1.5 h，即可得到呈透明状态的溶液A，其中，所述的环己烷、油酸钠、去离子水、正己醇的混合体积比为10:1.7～2:0.07～0.1:0.1；

（2）将乙酰丙酮与正己醇溶液进行混合并搅拌均匀，然后再往混合溶液中加入钛酸异丙酯并继续搅拌10～12 min，即可制得淡黄色透明状态的溶液B，其中，所述的乙酰丙酮、正己醇、钛酸异丙酯的混合体积比为1.3～1.5:8:5.8～6.2；

（3）将上述制得的溶液B缓慢地倒入到溶液A中，然后持续搅拌1.5～2 h，即可制得二氧化钛胶体溶液；

（4）将泡沫陶瓷浸渍在上述制得的二氧化钛胶体溶液中，并以2～5 mm/s的拉出速度将泡沫陶瓷提拉出二氧化钛胶体溶液；

（5）将步骤（4）浸渍处理过的泡沫陶瓷放置在常温下静置24～26 h，然后将其放入马弗炉中，在450～550 ℃温度下进行煅烧3～3.5 h，升温速率为3～3.5℃/min，煅烧完成后再将其放置冷却至室温，即可得到负载二氧化钛膜层的泡沫陶瓷。

优选的，所述步骤（1）中，环己烷、油酸钠、去离子水、正己醇的混合体积比为10:1.7:0.07:0.1；所述步骤（2）中乙酰丙酮、正己醇、钛酸异丙酯的体积比为1.3:8:6。

优选的，所述负载在泡沫陶瓷层上的二氧化钛膜层为经过步骤（4）和步骤（5）反复负载处理3次制得。

进一步，所述装置的处理水流量为70～600 L/h。