[发明专利]泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：包括同心设置且可相对旋转的外筒及内筒，所述外筒套设于所述内筒外，所述内筒可全部或部分置于所述外筒内部，所述内筒由电机驱动旋转，所述内筒内设置紫光灯且内筒具有透光性，所述外筒与内筒之间为光催化反应通道其内设置有催化剂，所述外筒上开设有进水口及出水口。

2.根据权利要求1所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述光催化反应通道位于所述进水口与出水口之间。

3.根据权利要求2所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述电机及紫光灯通过电线口电连接至光伏板，所述光伏板用于吸收太阳能并转化为电能储存。

4.根据权利要求1所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述内筒采用透明材料制成。

5.根据权利要求4所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述内筒在电机驱动下相对于外筒旋转使光催化反应通道内的水发生泰勒涡旋。

6.一种采用权利要求1-5任一所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置的试验方法，其特征在于：包括试验步骤：

a.取样，提取水初始样本测量水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、氨氮含量A、化学需氧量COD、生化需氧量BOD5，并记录初始数据；

b.制备催化剂：将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛)，再经煅烧得到TiO2，以四氯化钛为原料，其反应为：

TiCl₄+4H₂O→Ti(OH)₄+4HCl，

Ti(OH)₄→TiO₂+2H₂O，

或以醇盐为原料，其反应为

Ti(OR)₄+4H₂O→Ti(OH)₄+4ROH，

Ti(OH)₄→TiO₂+2H₂O；制备得到的TiO2即为催化剂；

c.确定定量进行变量试验研究：

c1.将内筒转速设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据不同内筒转速试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L₁、L₂、L₃…，溶解氧Q₁、Q₂、Q₃…，氧化还原电位值Eh₁、Eh₂、Eh₃…，水体氨氮含量A₁、A₂、A₃…，化学需氧量COD₁、COD₂、COD₃…，生化需氧量BOD5₁、BOD5₂、BOD5₃…，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率最高的内筒转速；

c2.将内筒置于外筒内的长度设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒的不同内置长度试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L₁、L₂、L₃…，溶解氧Q₁、Q₂、Q₃…，氧化还原电位值Eh₁、Eh₂、Eh₃…，水体氨氮含量A₁、A₂、A₃…，化学需氧量COD₁、COD₂、COD₃…，生化需氧量BOD5₁、BOD5₂、BOD5₃…，记录数据并对比分析，找到内筒最佳内置长度，为后续试验提供数据支持；

c3.将内筒直径设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒的不同直径试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L₁、L₂、L₃…，溶解氧Q₁、Q₂、Q₃…，氧化还原电位值Eh₁、Eh₂、Eh₃…，水体氨氮含量A₁、A₂、A₃…，化学需氧量COD₁、COD₂、COD₃…，生化需氧量BOD5₁、BOD5₂、BOD5₃…，记录数据并对比分析，找到内筒最佳直径，为后续试验提供数据支持；

c4.将待净化水在光催化反应通道内停留时间设为变数，确保其余光催化反应条件不变，根据待净化水在光催化反应通道内停留时间不同的试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L₁、L₂、L₃…，溶解氧Q₁、Q₂、Q₃…，氧化还原电位值Eh₁、Eh₂、Eh₃…，水体氨氮含量A₁、A₂、A₃…，化学需氧量COD₁、COD₂、COD₃…，生化需氧量BOD5₁、BOD5₂、BOD5₃…，记录数据并对比分析，找到净化水在光催化反应通道内的最佳停留时间，为后续试验提供数据支持。

7.根据权利要求6所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置的试验方法，其特征在于：步骤c中的水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、水体氨氮含量A、化学需氧量COD及生化需氧量BOD5均由出水口引出的水体经过滤掉水体中的催化剂之后测量所得。