一种光电联合催化净水装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种光电联合催化净水装置。该装置包括：催化室、石墨片、光电催化网、电催化电源、紫外灯、光催化电源、搅拌电机和钛丝旋转轴；催化室的内部为催化反应空间，石墨片环绕设置在催化室的内侧壁，光电催化网竖直设置在催化室的中部，光电催化网通过竖直设置的钛丝旋转轴固定，搅拌电机用于控制钛丝旋转轴的旋转，带动光电催化网在催化室的中部旋转；钛丝旋转轴与电催化电源的正极相电连接，石墨片与电催化电源的负极相电连接；在石墨片环绕的内侧壁间隔环绕设置多个紫外灯，紫外灯与光催化电源相电连接。该装置环保、方便，利用光电联合催化，相比现有技术光源在中心位置的催化效率提高30％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种光电联合催化净水装置
本技术属于净水处理
，涉及一种光电联合催化净水装置。
技术介绍
TiO2凭借其生物化学惰性、无毒性、成本低廉以及抗腐蚀性能等，被视为环境污染处理方面合适的光催化材料，已经被广泛应用于有害物质、水中污染物的降解等方面，但是由于TiO2光催化剂的带隙宽度较宽(3.0～3.2eV)，导致其对可见光的利用率低，只能利用紫外光激发产生电子-空穴对。目前用于污水处理的电催化氧化技术兼具氧化、还原、中和、凝聚、气浮等多种功能，在处理过程中不添加任何药物，不产生新的污染物质，大幅度减少了污泥量，可以和其它工艺技术配合达到综合治理的目的，被称为环境友好型新技术。尤其是近年来三维电极理论的出现大幅度提高了处理能力，进一步降低了能耗，显示出了强大的生命力。TiO2是一种半导体材料，禁带宽度为3.2eV，当它受到波长小于或等于387.5nm的光线照射时，价带中的电子就会被激发到导带上，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+，h+具有极强的氧化能力，可以将吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基(·OH，其标准电极电位为2.8OV)。·OH的氧化能力是水体中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等无害物质。当通电时，阳极上，O2和H2O以及e-发生电化学反应，生成氧化能力很强的H2O2，也可以将水中绝大部分有机污染物氧化成CO2和H2O等无害物质。目前常用石墨、Pt、PbO2等析氧过电位较高的电极材料，使用TiO2纳米颗粒作为催化剂；使用活性炭等吸附能力强、导电的材料作为三维电极。然而，目前常见的光电联合催化装置，大多都是将光源中置，光催化网环绕四周的模式，该模式虽然成本较低，但由于只有一个光源，当水中颗粒物较多时，会产生强烈的散射和吸收，导致光还没达到光催化介质时就消耗殆尽，使得光催化效率大大降低。同时，以往的光催化或电催化装置为固定在一定位置的网，在网附近水中的污染物浓度低，距离较远处污染物浓度较高，只能通过扩散达到污染物浓度平衡，大大延长了催化时间。一般的光电联合催化装置，光催化与电催化是分开的，光催化材料一般用TiO2，而电催化材料一般用石墨，增大了仪器的复杂性。
技术实现思路
基于现有技术存在的问题，本技术的目的在于提供一种光电联合催化净水装置。本技术的目的通过以下技术手段得以实现：本技术提供一种光电联合催化净水装置，该装置包括：催化室、石墨片、光电催化网、电催化电源、紫外灯、光催化电源、搅拌电机和钛丝旋转轴；所述催化室的内部为催化反应空间，所述石墨片环绕设置在所述催化室的内侧壁，所述光电催化网竖直设置在所述催化室的中部，所述光电催化网通过竖直设置的所述钛丝旋转轴固定，所述搅拌电机用于控制所述钛丝旋转轴的旋转，带动所述光电催化网在所述催化室的中部旋转；所述钛丝旋转轴与所述电催化电源的正极相电连接，所述石墨片与所述电催化电源的负极相电连接；在所述石墨片环绕的内侧壁间隔环绕设置多个所述紫外灯，所述紫外灯与所述光催化电源相电连接。现有技术中的光催化净水装置中，大多数采用的是紫外灯中部设置，催化物(主要以TiO2为主)环绕设置的方式。此种方式存在如下缺陷：光在水中传播，衰减规律服从如下指数规律：P＝P0e-εlε是包括散射和吸收在内的衰减系数，与水质传播光束的波长有关。l表示光传播的距离，P距离光源为l的某一位置的光强，P0为光源处的光强，由该式可以看出，光在水中传播越远消耗越大。对于紫外灯中置的光催化仪器，当水中杂质物很多时，光衰减非常严重，等光传播到催化物TiO2的时候已经衰减严重，导致光催化效率不高。此外，光催化介质在水中静置不动，与水的接触面过小，导致光催化效率低。本技术中，光电催化网设置在催化室的中部，紫外灯围绕光电催化网在催化室的内侧环绕设置，紫外灯环绕的方法克服了光衰减的技术问题；同时，通过搅拌电机控制钛丝旋转轴的旋转(转速可调)，带动光电催化网在催化室中部旋转，大大增加了光电催化网与水的接触面积，提高了光催化的效率。不仅如此，本技术还结合了电催化反应，将光电催化网作为电催化的阳极，将环绕设置的石墨片作为电催化的阴极，在通空气的条件下产生大量的H2O2，使得电催化反应在水中可以均匀发生，提高了电催化效率，H2O2将水中绝大部分有机污染物氧化成CO2和H2O等无害物质。本技术装置环保、方便，利用光电联合催化，相比现有技术光源在中心位置的催化效率提高了30％以上。本技术中，光电催化网是利用常规电化学氧化以及热处理得到的具有优异光电催化能力的Ag-TiO2纳米网，亦可采用本申请人专利申请(申请号：202010074780.X)中的制备方法制备获得。本技术中，光电催化网中的TiO2是一种半导体材料，禁带宽度为3.2eV，当它受到波长小于或等于387.5nm的光线照射时，价带中的电子就会被激发到导带上，形成带负电的高活性电子e-，同时在价带上产生带正电的空穴h+，h+具有极强的氧化能力，可以将吸附在TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成羟基自由基(·OH，其标准电极电位为2.8OV)。·OH的氧化能力是水体中最强的，能氧化水中绝大部分的有机物污染物，将其矿化为无机小分子、CO2和H2O等无害物质。当电催化电源通电时，阳极光电催化网上，O2和H2O以及e-发生电化学反应，生成氧化能力很强的H2O2，也可以将水中绝大部分有机污染物氧化成CO2和H2O等无害物质。本技术中，电催化电源为可控制电压电流的恒压直流电源，电催化时的电流大小在0.15～0.3A之间。本技术中，电催化的阴极采用石墨片，与电催化电源的阴极相连通，石墨片电极为环状，紧贴于绝缘外壳内侧壁；阳极采用的为光电催化网，钛丝旋转轴通过导线与电催化电源的正极电连接，实现光电催化网的电连接；光电催化网既是光催化的媒介，又是电催化的阳极，其在水中的旋转可以极大地提高水与光电催化网的接触面积，大幅度提高净水处理的能力和效率。上述的光电联合催化净水装置中，优选地，所述光电催化网通过所述钛丝旋转轴轴对称固定。上述的光电联合催化净水装置中，优选地，所述催化室还包括上盖，所述上盖的上部设置有入水口和多个排气孔。上述的光电联合催化净水装置中，优选地，所述紫外灯的外侧设置有保护管，所述紫外灯的保护管的一端与所述上盖固定连接；所述排气孔的数量为2个。上述的光电联合催化净水装置中，优选地，所述紫外灯的数量为8个，沿所述石墨片环绕的内侧壁竖直环绕排列，间隔距离相等。本技术中，催化室的上盖的下端通过卡扣方式固定集成设置有8个紫外灯。8个紫外灯为中压高强示灯或低压高强示灯，辐射波段为230nm～320nm；8个紫外灯围绕构成一个圆形空间，将光电催化网包围在圆形中间，大大提高了光强度，此种设置即使水中的悬浮物或者散射物较多时，也能保证光催化材料上的光强度，保证光催化效率。上述的光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电联合催化净水装置，其特征在于，该装置包括：/n催化室、石墨片、光电催化网、电催化电源、紫外灯、光催化电源、搅拌电机和钛丝旋转轴；/n所述催化室的内部为催化反应空间，所述石墨片环绕设置在所述催化室的内侧壁，所述光电催化网竖直设置在所述催化室的中部，所述光电催化网通过竖直设置的所述钛丝旋转轴固定，所述搅拌电机用于控制所述钛丝旋转轴的旋转，带动所述光电催化网在所述催化室的中部旋转；/n所述钛丝旋转轴与所述电催化电源的正极相电连接，所述石墨片与所述电催化电源的负极相电连接；/n在所述石墨片环绕的内侧壁间隔环绕设置多个所述紫外灯，所述紫外灯与所述光催化电源相电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种光电联合催化净水装置，其特征在于，该装置包括：
催化室、石墨片、光电催化网、电催化电源、紫外灯、光催化电源、搅拌电机和钛丝旋转轴；
所述催化室的内部为催化反应空间，所述石墨片环绕设置在所述催化室的内侧壁，所述光电催化网竖直设置在所述催化室的中部，所述光电催化网通过竖直设置的所述钛丝旋转轴固定，所述搅拌电机用于控制所述钛丝旋转轴的旋转，带动所述光电催化网在所述催化室的中部旋转；
所述钛丝旋转轴与所述电催化电源的正极相电连接，所述石墨片与所述电催化电源的负极相电连接；
在所述石墨片环绕的内侧壁间隔环绕设置多个所述紫外灯，所述紫外灯与所述光催化电源相电连接。


2.根据权利要求1所述的光电联合催化净水装置，其特征在于：所述催化室还包括上盖，所述上盖的上部设置有入水口和多个排气孔。


3.根据权利要求2所述的光电联合催化净水装置，其特征在于：所述紫外灯的外侧设置有保护管，所述紫外灯的保护管的一端与所述上盖固定连接；
所述排气孔的数量为2个。


4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯军伟，李明，黄秉轩，王雅婓，皮婧婧，宋琪，张志远，周婧怡，刘亚锋，惠泽友，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11