技术领域
[0001] 本实用新型涉及
污水处理技术领域，特别是涉及一种用于污水处理的光降解净化装置。
背景技术
[0002] 自1972年TiO2
半导体电极的光催化水分解现象被发现以来，半导体光催化领域就得到了广泛的关注和飞速的发展。早在20世纪70年代后期，就有人开始着手光催化在环境保护和治理上的应用研究，并通过TiO2悬浮液在紫外线的照射下成功光降解多氯联苯和氰化物，这项工作被认为是光催化在消除环境污染物方面首创性的研究。80年代初，多项光催化在消除空气和水中有机污染物方面取得重要的进展，成为多相光催化的一个重要的应用领域。以半导体
氧化物为催化剂的多相光催化过程具有
水解制氢、CO2还原、氧化分解有机污染物、还原重
金属离子、防腐、杀菌、除臭等多方面功能。最近几年，利用纳米二氧化
钛光催化剂成膜后的光催化活性和超亲水性，来研制和开发具有光催化性能和自清洁功能的纳米光催化膜功能材料，这给纳米光催化技术的
基础研究和开发应用注入了新的活
力。
[0003] TiO2粉末或
薄膜用于光催化水分解时，使用寿命低，耐久性不好，TiO2的带隙只能吸收紫外光导致
光源利用不充分。
[0004] 在
太阳能电池方面，自1954年美国贝尔实验室研制成功光电转换效率6％的实用性单晶
硅太阳能电池以来，太阳能光电研究和应用取得了许多重大的发展，例如，与
单晶硅材料相比，价格低廉的利用
铸造方法制备的铸造
多晶硅材料的应用、带状多晶硅材料的生产、低成本的丝网印刷等技术的实用新型都大大推动了太阳能光电技术的研究和进展。目前，多晶硅太阳能电池产业化效率已超过18％，实验室转换效率超过24％。
[0005]
申请人已经针对光降解净化装置申请了
专利(201611016211.X)，虽然其可以对污水进行光降解净化，但当污水量较大时净化效率仍然较低。
[0006] 针对上述技术问题，有必要提供一种用于污水处理的光降解净化装置。实用新型内容
[0007] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于污水处理的光降解净化装置，其将光电转换和二氧化钛光催化相结合，具有广阔的前景。
[0008] 为了实现上述目的，本实用新型
实施例提供的技术方案如下：
[0009] 一种用于污水处理的光降解净化装置，所述光降解净化装置包括漂浮板、固定安装于漂浮板上的光电转换组件、位于漂浮板下方且分别与光电转换组件的正极和负极通过电
连接线电性连接的第一电极和第二电极，所述漂浮板漂浮于污水上，第一电极和第二电极位于污水内，所述第一电极和第二电极呈梳状交叉分布，且第一电极和/或第二电极为钛-二氧化钛肖特基
异质结电极，钛-二氧化钛肖特基异质结电极包括钛片及形成于钛片表面的二氧化钛氧化层。
[0010] 作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极包括第一连接部、与第一连接部相连的第一主体部、及与第一主体部垂直安装的若干第一梳状齿，所述第二电极包括第二连接部、与第二连接部相连的第二主体部、及与第二主体部垂直安装的若干第二梳状齿。
[0011] 作为本实用新型的进一步改进，所述第一梳状齿和第二梳状齿之间设有若干绝缘分隔件。
[0012] 作为本实用新型的进一步改进，所述第一梳状齿和第二梳状齿等间距交叉分布。
[0013] 作为本实用新型的进一步改进，所述第一电极和第二电极分别为：
[0014] 第一电极为钛-二氧化钛肖特基异质结电极，第二电极为
碳电极；或，[0015] 第一电极为碳电极，第二电极为钛-二氧化钛肖特基异质结电极；或，[0016] 第一电极为钛-二氧化钛肖特基异质结电极，第二电极为钛-二氧化钛肖特基异质结电极。
[0017] 作为本实用新型的进一步改进，所述光电转换组件为用于将入射光线转换为光生载流子的光电转换组件，光电转换组件包括：
[0018] 一个太阳能电池片；或，
[0019] 多个
串联设置、或并联设置、或混联设置的太阳能电池片。
[0020] 作为本实用新型的进一步改进，所述电连接线上电性连接有
电压控
制模块，所述电压
控制模块为升压模块或降压模块，电压控制模块用于检测并控制第一电极和第二电极之间的电压值。
[0021] 作为本实用新型的进一步改进，所述电压控制模块上电性连接有水质监测器，所述水质监测器位于污水内用于实时监测污水的污染数据。
[0022] 作为本实用新型的进一步改进，所述电压控制模块上电性连接有
灌溉喷头及温控
阀，当气温达到灌溉
阈值时，温控阀控制灌溉喷头进行灌溉。
[0023] 作为本实用新型的进一步改进，所述电压控制模块上电性连接有用于照明的照明灯。
[0024] 本实用新型的有益效果是：
[0025] 光降解净化装置结构简单，制备方便，且光降解效率较高，可广泛应用于光催化
废水处理；
[0026] 将电极优化为
梳状结构，不仅可以提高空间利用率降低成本，还可以增加电极与污水的
接触面积，从而能够提高电极上的反应速率，进一步提高光降解净化效率。
附图说明：
[0027] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1为本实用新型第一实施方式中光降解净化装置的结构示意图；
[0029] 图2为本实用新型第一实施方式中第一电极和第二电极的结构示意图；
[0030] 图3为本实用新型第二实施方式中第一电极和第二电极的局部结构示意图；
[0031] 图4为本实用新型第三实施方式中光降解净化装置的结构示意图；
[0032] 图5为本实用新型第四实施方式中光降解净化装置的结构示意图。
具体实施方式
[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0034] 参图1所示，本实用新型第一实施方式中公开了一种用于污水处理的光降解净化装置，光降解净化装置包括漂浮板10、固定安装于漂浮板上的光电转换组件20、位于漂浮板20下方且分别与光电转换组件的正极和负极通过电连接线电性连接的第一电极31和第二电极32，漂浮板10可由塑料、
泡沫等材质制备，漂浮板10用于承载光电转换组件的
质量并漂浮于污水上，第一电极31和第二电极32位于污水内。
[0035] 结合图2所示，本实施例中的第一电极31和第二电极32均为钛-二氧化钛肖特基异质结电极，钛-二氧化钛肖特基异质结电极包括钛片及形成于钛片表面的二氧化钛氧化层，且第一电极31和第二电极32呈梳状交叉分布。
[0036] 具体地，第一电极31包括第一连接部311、与第一连接部相连的第一主体部312、及与第一主体部垂直安装的若干第一梳状齿313，第二电极32包括第二连接部321、与第二连接部相连的第二主体部322、及与第二主体部垂直安装的若干第二梳状齿323。优选地，本实施例中第一主体部312和第二主体部322平行分布，第一梳状齿313和第二梳状齿323等间距交叉分布。
[0037] 结合现有技术中钛(Ti)和二氧化钛(TiO2)的能带关系，本实施方式中光电转换组件的正极和负极的反应过程如下：
[0038] 正极，当入射光线照射在光电转换组件上时，对正极的钛-二氧化钛
肖特基结电极产生正
偏压，半导体TiO2到金属Ti的势垒高度将变小，由光电转换组件输送到金属Ti中的空穴更易由金属中进入半导体TiO2中的
价带，半导体TiO2中由价带跃迁到导带的
电子，和溶液中的电子更易由半导体TiO2进入金属Ti，电子和空穴的复合受到抑制，在它们复合前会发生一系列
氧化还原反应，价带的空穴是良好的
氧化剂，与表面
吸附的H2O分子或OH-离子发生反应生成强氧化性的羟基自由基。反应式如下：
[0039]
[0040] 负极，当入射光线照射在光电转换组件上时，对负极的钛-二氧化钛肖特基结电极产生负偏压，半导体TiO2到金属Ti的势垒高度将变大，由光电转换组件输送到金属Ti中的电子将更难由金属中进入半导体TiO2。由半导体TiO2价带上跃迁到导带上的电子由于势垒的增高也将更难进入金属Ti(不过由于势垒本身比较小所以仍会进入金属Ti)，所以半导体TiO2价带上的空穴和进入金属Ti内的电子将难以复合，空穴将产生氧化作用，反应如正极。
[0041] 与现有技术相比，本实施例中通过优化电极结构，梳状电极结构不仅降低了电极的体积，增大电极的空间利用率，降低电极的材料成本，而且大大提高了光降解净化的效率。
[0042] 电极制备成梳状后将大大增大电极与污水的的接触面积，即
比表面积，梳状电极与先前的片状电极相比，同等体积下，与污水的接触面积增加了10％～20％，整体光降解净化效率能够提升10％～20％。
[0043] 应当理解的是，本实施方式中第一电极和第二电极均以钛-二氧化钛肖特基异质结电极为例进行说明，在其他实施方式中也可以仅一个电极设置为钛-二氧化钛肖特基异质结电极，如第一电极为钛-二氧化钛肖特基异质结电极，第二电极为碳电极；或，第一电极为碳电极，第二电极为钛-二氧化钛肖特基异质结电极，同样可以实现光降解净化的目的。
[0044] 另外，本实施方式中的光电转换组件为用于将入射光线转换为光生载流子的光电转换组件，光电转换组件可为太阳能电池片，如硅太阳能电池片等，其可以为单个太阳能电池片，也可以为串联设置、或并联设置、或混联设置的多个太阳能电池片，可以广泛应用于工业生产中。
[0045] 本实施方式中的太阳能电池片接收自然太阳光，并将可见光转换为光生载流子(电子或空穴)，有效克服了TiO2的带隙只能吸收紫外光导致光源利用不充分等缺点，在其他实施方式中入射光线也可以为人工光源。
[0046] 参图3所示，本实用新型第二实施方式中的光降解净化装置与第一实施例大致相同，不同之处在于，本实施例中第一梳状齿313和第二梳状齿323之间设有若干绝缘分隔件33，通过绝缘分隔件33的设置能够将第一梳状齿313和第二梳状齿323绝缘分离，从而实现第一电极和第二电极的绝缘分离，防止其接触造成
短路。
[0047] 绝缘分隔件33可以为块状结构或板状结构，材料为绝缘材料(如
橡胶等)，绝缘分隔件33的数量可以根据需要进行设置，优选地，每个第一梳状齿313和第二梳状齿323之间均设有一个绝缘分隔件33，各个绝缘分隔件33可固定设置于同一个固定条/
固定板上，最终实现一个整体的绝缘结构。
[0048] 参图4所示，本实用新型第三实施方式中公开了一种用于污水处理的光降解净化装置，光降解净化装置包括漂浮板10、固定安装于漂浮板上的光电转换组件20、位于漂浮板20下方且分别与光电转换组件的正极和负极通过电连接线电性连接的第一电极31和第二电极32，漂浮板10漂浮于污水上，第一电极31和第二电极32位于污水内。另外，本实施例中在电连接线上电性连接有电压控制模块40，用于检测并控制第一电极和第二电极之间的电压值。
[0049] 具体地，电压控制模块40可以为升压模块或降压模块，位于污水外部，当第一电极和第二电极之间的电压值低于预设值时，采用升压模块进行升压控制，当第一电极和第二电极之间的电压值高于预设值时，采用降压模块进行降压控制，升压模块和降压模块通过
升压电路即降压电路实现，其已属于现有技术，此处不再进行赘述。
[0050] 参图5所示，本实用新型第四实施方式中公开了一种用于污水处理的光降解净化装置，光降解净化装置包括漂浮板10、固定安装于漂浮板上的光电转换组件20、位于漂浮板20下方且分别与光电转换组件的正极和负极通过电连接线电性连接的第一电极31和第二电极32，漂浮板10漂浮于污水上，第一电极31和第二电极32位于污水内，电连接线上电性连接有电压控制模块40，用于检测并控制第一电极和第二电极之间的电压值。
[0051] 进一步地，本实施例中的电压控制模块40上电性连接有水质监测器50，水质监测器位于污水内用于实时监测污水的污染数据，具体的水质监测器50及其对应检测的数据已属于现有技术，此处不再进行赘述。
[0052] 电压控制模块40上电性连接有灌溉喷头60及温控阀(未图示)，当气温达到灌溉阈值时，温控阀控制灌溉喷头60进行灌溉。
[0053] 优选地，电压控制模块40上电性连接有用于照明的照明灯70。
[0054] 本实施例中水质探测器50位于污水内，照明灯70及灌溉喷头60位于污水外部。
[0055] 由以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果：
[0056] 光降解净化装置结构简单，制备方便，且光降解效率较高，可广泛应用于光催化废水处理；
[0057] 将电极优化为梳状结构，不仅可以提高空间利用率降低成本，还可以增加电极与污水的接触面积，从而能够提高电极上的反应速率，进一步提高光降解净化效率。
[0058] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附
权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0059] 此外，应当理解，虽然本
说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
