节能式光催化水处理试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种节能式光催化水处理试验装置，包括聚光镜面、分光棱镜、光伏板、紫光灯、催化剂及水池，所述催化剂浮于水池水面，所述聚光镜面用于为分光棱镜聚光，所述分光棱镜接受来自聚光镜面的聚光并将该聚光分成分光I及分光II，分光I直接照射于水池中的催化剂进行光催化反应，分光II照射于所述光伏板上转换为电能进行储存，所述紫光灯由光伏板供电用于产生照射水池中的催化剂的紫光。本发明专利技术用于景观水、污(废)水及黑臭水体净化处理，通过充分合理地利用太阳能的转化极大程度上降低了能耗可以24小时净化水质，白天直接利用太阳光，晚上利用光伏板的储能照亮紫外灯，达到节能的目的，同时整个试验装置结构紧凑，成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
节能式光催化水处理试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种节能式光催化水处理试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]1972年日本科学家A.Fujishima和K.Honda发现光照的Ti02单晶电极能分解水，引起科技工作者对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推动了有机物和无机物光氧化还原反应的兴趣。
[0003]光催化氧化法是将紫外光辐射(UV)和氧化剂结合使用的方法。在紫外光的激发下，氧化剂光分解产生氧化能力更强的自由基(如0H
·
)和活性氧。羟基自由基具有极高的氧化电极电位(2.80v)，仅次于F(3.06v)。它的电子亲和能力为596.3KJ，容易进攻高电子云密度点。这决定了0H
·
进攻具有快速性，并且通过电子转移和加成反应，能够无选择的与水中的污染物发生反应。通过破链断键，将污染物氧化成为二氧化碳、水，部分物质直接矿化成为盐，而不会产生二次污染。这就使得它具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，从而可以氧化许多单用氧化剂无法分解的难降解有机污染物。紫外光和氧化剂的共同使用，使得光催化氧化无论在氧化能力还是反应速率上，都远远超过利用光诱导产生羟基自由基0H
·
，是近年来水处理工程关注较多的一种新型高级氧化装置。
[0004]因为光催化氧化法具有良好的化学稳定性、机械稳定性、耐光腐蚀、低廉无毒等特性而被广泛地应用于抗污涂料、杀菌、太阳能敏化电池和光催化处理环境污染物等。但是，实际在利用光催化氧化法进行水处理时因为需要利用紫光进行光催化，紫光灯在长期照明下会产生大量的能量消耗，并且由于光源单一长期使用紫光灯照明，导致紫光灯寿命缩短；并且在整个光催化反应过程中影响发应速率的因素较多，也需要通过控制一些定量因素和变量因素的对比来试验得出光催化反应的最佳反应条件。
[0005]因此，为解决以上问题，需要一种节能式光催化水处理试验装置及试验方法，能够充分利用和储存太阳能为紫光灯提供电能，并且便于测试各变量因素对光催化反应速率的影响，从而优化得到最佳反应条件的试验方法，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供节能式光催化水处理试验装置及试验方法，能够充分利用和储存太阳能为紫光灯提供电能，并且便于测试各变量因素对光催化反应速率的影响，从而优化得到最佳反应条件的试验方法，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。
[0007]本专利技术的节能式光催化水处理试验装置及试验方法，包括聚光镜面、分光棱镜、光伏板、紫光灯、催化剂及水池，所述催化剂浮于水池水面，所述聚光镜面用于为分光棱镜聚
光，所述分光棱镜接受来自聚光镜面的聚光并将该聚光分成分光I及分光II，分光I直接照射于水池中的催化剂进行光催化反应，分光II照射于所述光伏板上转换为电能进行储存，所述紫光灯由光伏板供电用于产生照射水池中的催化剂的紫光。
[0008]进一步，所述聚光镜面为凹面镜，且所述凹面镜的横截面为抛物线，抛物线型的凹面镜能最大限度的将照射到聚光镜面上的入射光聚积到一起，保证足够的聚光照射到分光棱镜上。
[0009]进一步，所述聚光镜面不少于一个，本实施例中采用的是两个聚光镜，在布置空间位置不受限制的前提下也可以设置多个聚光镜面以提高太阳能利用率。
[0010]进一步，所述聚光镜面为两个，且通过支架安装设置于所述水池的两个相对侧，相对设置的聚光面能够较大限度的截获入射太阳光，得到较大的太阳鞥。
[0011]进一步，所述分光棱镜能根据入射光的入射角度调整角度及位置以保证分光I及分光II的靶向照射，合理的调整分光棱镜的位置可以保证分光I及分光II的照射方向，避免光能浪费。
[0012]一种采用前述节能式光催化水处理试验装置的试验方法，包括试验步骤：
[0013]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、水体氨氮含量A，并记录初始数据，本装置在用于污废水及黑臭水净化处理时，考察指标中还应有包含以下主要指标：化学需氧量COD、生物化学需氧量BOD5，其中化学需氧量COD和生物化学需氧量BOD5的对比方法与前述的各项考察指标试验对比方法一致，在此不再赘述；
[0014]b.制备催化剂：先将TiO2粉体加水配成悬浮液，放在立式介质搅拌磨中研磨，加入提纯后的粉状载体物(如蛋白土、膨润土、海泡石、凹凸棒土等无机粘土矿物，或粉末活性炭、石墨烯、碳纳米管等有机碳质材料等等，粉状载体物等无机或活性炭等有机物质，均作为二氧化钛的载体，二者共同构成复合光催化材料)，同时加入分散剂，再研磨，最后过滤干燥，得到复合材料即为催化剂；
[0015]c.确定定量进行变量试验研究：
[0016]c1.固定光催化反应时间不变、光照条件不变(均采用紫光灯照射)，调节催化剂中TiO2和粉状载体物的配比，根据不同催化剂成分配比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···
，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率最高的催化剂成分配比；
[0017]c2.固定催化剂成分配比不变、光催化反应时间不变，测量白天不同时段太阳光照条件下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···
，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率最高的时段，为后续试验提供数据支持；
[0018]c3.固定催化剂成分配比不变、光催化反应时间不变，改变光照条件(太阳光、紫光灯)，记录不同光照条件下光催化反应之后的水体透明度L1、L2，溶解氧Q1、Q2·
，氧化还原电位值Eh1、Eh2，水体氨氮含量A1、A2，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率更高的光照条件。
[0019]进一步，在步骤c中，光照条件为紫光灯时为了保证紫光灯的光照不受外接影响，将整个节能式光催化水处理试验装置置于避光罩内。
[0020]进一步，所述避光罩可为遮光罩或遮光盒，避光罩也可以有效的保护人体，避免受到紫光侵害。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种节能式光催化水处理试验装置及试验方法，试验装置用于景观水、污(废)水及黑臭水体净化处理，通过充分合理地利用太阳能的转化极大程度上降低了能耗，达到节能的目的，并且白天和晚上都可以进行光催化反应，最大限度的利用了光催化反应时间，可以24小时净化水质，白天直接利用太阳光，晚上利用光伏板的储能照亮紫外灯，提高光催化反应效率，能够在最短时间内获取最大光催化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能式光催化水处理试验装置，其特征在于：包括聚光镜面、分光棱镜、光伏板、紫光灯、催化剂及水池，所述催化剂浮于水池水面，所述聚光镜面用于为分光棱镜聚光，所述分光棱镜接受来自聚光镜面的聚光并将该聚光分成分光I及分光II，分光I直接照射于水池中的催化剂进行光催化反应，分光II照射于所述光伏板上转换为电能进行储存，所述紫光灯由光伏板供电用于产生照射水池中的催化剂的紫光。2.根据权利要求1所述的节能式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述聚光镜面为凹面镜，且所述凹面镜的横截面为抛物线。3.根据权利要求2所述的节能式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述聚光镜面不少于一个。4.根据权利要求3所述的节能式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述聚光镜面为两个，且通过支架安装设置于所述水池的两个相对侧。5.根据权利要求4所述的节能式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述分光棱镜能根据入射光的入射角度调整角度及位置以保证分光I及分光II的靶向照射。6.一种采用权利要求1
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5任一所述的节能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、水体氨氮含量A，并记录初始数据；b.制备催化剂：先将TiO2粉体加水配成悬浮液，放在立式介质搅拌磨中研磨，加入提纯后的粉状载体物，同时加入分散剂，再研磨，最后过滤干燥，得到复合材料即为催化剂；c.确定定量进行变量试验研究：c1.固定光催化反应时间不变、光照条件不变(均采用紫光灯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海成，凌越，周欣仪，花瑞琪，季杰，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：