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一种光催化车及净化水体的方法及装置

阅读:957发布:2023-02-06

专利汇可以提供一种光催化车及净化水体的方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种光催化 水 车及 净化 水体 的方法及装置,步骤是:(1)在光催化水车 叶片 负载可见光响应型光催化剂,制得光催化 水处理 水车;(2)将光催化水处理水车浸于污水中,暴露于空气中;(3)通过水体流动推动水车的转动进行曝气,阴雨天通过外加 光源 提供光照;(4)水体流动时推动水车转动,叶片转动的过程中进行曝气,通过水车曝气和光催化负载区的光催化降解对 废水 进行处理。水车叶片固定在 支撑 转盘上,水车叶片均匀安装在支撑转盘上,支撑转盘连接于 转轴 上,整个水车固定在支撑杆上,在水车叶片末端设有光催化材料负载区。高效降解水体中的有机污染物。方法操作简便、净化效率高,结构简单,运行 费用 低,可显著的改善水体水质。,下面是一种光催化车及净化水体的方法及装置专利的具体信息内容。

1.一种光催化车及净化水体的方法,其步骤是:
(1)在光催化水车叶片负载可见光响应型光催化剂,通过溶胶-凝胶法和浸渍涂覆提拉法制备成光催化材料负载区,制得光催化水处理水车;
(2)将所制得的光催化水处理水车40-45%浸于污水中,55-60%暴露于空气中;
(3)通过水体流动推动水车的转动进行曝气,阴雨天通过外加光源提供光照;
(4)水体流动时推动水车转动,叶片转动的过程中进行曝气,同时叶片转动时滞留在叶片光催化区上薄薄的水层在光照和光催化剂下进行光催化降解反应,通过水车曝气和光催化负载区的光催化降解对废水进行处理;
所述的光催化材料负载区由叶片和负载于叶片上的光催化剂组成,通过溶胶-凝胶法和浸渍涂覆提拉法将光催化剂紧密的负载于叶片上;
所述的可见光响应型光催化剂为化物半导体、硫化物半导体、掺杂氧化物半导体、掺杂硫化物半导体中的任意一种或二种至四种的任意比例混合;
所述的外加光源是高压汞灯、高压钠灯荧光中的任意一种或二种至三种的混合光源。
2.权利要求1所述的一种光催化水处理的装置,它包括支撑转盘(1)和水车叶片(2),其特征在于:水车叶片(2)固定在支撑转盘(1)上,水车叶片(2)设有4-8个,水车叶片(2)均匀安装在支撑转盘(1)上,支撑转盘(1)连接于转轴上,整个水车固定在支撑杆上,在水车叶片(2)末端设有光催化材料负载区(3)。
3.权利要求2所述的一种光催化水处理的装置,其特征在于:所述的在光催化材料负载区(3)上涂有2-4层光催化剂,光催化剂厚度为2-5mm。

说明书全文

一种光催化车及净化水体的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理技术领域,更具体涉及一种光催化水车及净化水体的方法,同时还涉及一种光催化水处理的装置,适用于处理有机物浓度较高的废水

背景技术

[0002] 曝气充技术广泛运用于水污染治理中,目前常见的曝气设施主要是利用电能太阳能、河道跌水等提供的动将空气或氧气输送到液面下释放增加水体中溶解氧含量,或者将水体充分暴露在空气中溶解空气总的氧。其中采用电能为动力的曝气设施运行费用高,采用太阳能和河道跌水为动力的曝气设施曝气效率低并有一定的适用条件。水车是一种古老的灌溉工具,利用水流推动水车的运转,将水体从低水位提升至高水位。
[0003] 光催化技术是一种在环境领域有着重要应用前景的绿色高新技术,已在环保领域引起广泛的关注,并已成功应用于各种有机污染物降解研究,已有将光催化水处理技术与生物转盘结合的研究,主要目的是充分发挥微生物和光催化的作用,有效降解有机污染物。本发明将光催化水处理技术和曝气充氧技术相结合,形成光催化水车污水处理新工艺。水车叶片表面上负载的光催化材料与太阳光或紫外光共同作用,使叶片表面的光催化材料与废水中有机物发生反应,可充分发挥水车的曝气作用和光催化作用,有效避免传统曝气水车有机物去除效率低等问题。

发明内容

[0004] 本发明针对现有的水车对整体水质净化效果较差、尤其是有机质去除不显著等问题,本发明的目的是在于提供了一种光催化水处理水车及净化水体的方法,该方法具有操作简便,净化效率高等优点,可有效的避免了传统水车有机物去除效率低的等问题,显著的改善了水体水质。
[0005] 本发明的另一个目的是在于提供了一种光催化水处理的装置(水车水处理转盘),该水车具有结构简单,操作简便等优点,充分发挥曝气作用和光催化材料的作用,显著的提高了水车的的净化效率。
[0006] 为了实现上述的目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种光催化水车及净化水体的方法,其步骤是:
[0008] (1)在光催化水车叶片负载可见光响应型光催化剂,通过溶胶-凝胶法和浸渍涂覆提拉法(Adsorption of sediment phosphorus by porous ceramic filter mediacoated with nano-titanium dioxide film.Ecological Engineering.64,186-192,2014.)制备成光催化材料负载区,然后通过技术手段制备得光催化水处理水车(下面装置中具体描述);
[0009] (2)将所制得的光催化水处理水车40-45%浸于污水中,55-60%暴露于空气中;
[0010] (3)通过水体流动推动水车的转动进行曝气,阴雨天通过外加光源提供光照;
[0011] (4)水体流动时推动水车转动,叶片转动的过程中进行曝气,同时叶片转动时滞留在叶片光催化区上薄薄的水层在光照和光催化剂的作用下进行光催化降解反应,通过水车曝气作用和光催化负载区的光催化降解作用对废水进行处理。本发明的光催化水车与传统水车相比,对污水CODcr、NH4+-N、TN和TP等指标的去除率分别提高了40%,15%,10%和10%以上。
[0012] 所述的光催化材料负载区由叶片和负载于叶片上的光催化剂组成。通过溶胶-凝胶法和浸渍涂覆提拉法将光催化剂紧密的负载于叶片上。
[0013] 所述的可见光响应型光催化剂为氧化物半导体、硫化物半导体、掺杂氧化物半导体、掺杂硫化物半导体中的任意一种或二种至四种的任意比例混合;
[0014] 所述的外加光源是高压汞灯、高压钠灯荧光中的任意一种或二种至三种的混合光源。
[0015] 通过上述四个步骤的技术措施,最关键是通过溶胶-凝胶法和浸渍涂覆提拉法将光催化材料负载于水车叶片上,制得光催化水处理水车。然后通过水体流动推动水车的转动进行曝气,通过水车曝气作用和光催化负载区的光催化降解作用对废水进行处理。解决了传统水车难以直接应用到污水处理领域的技术难点。解决了传统水车曝气仅在一定程度上提高水体溶解氧,未明显改善污水水质的技术问题。本发明的新型光催化水车依靠水体推动,自动运行,结构简单,运行费用低,可在增加水体溶解氧含量的同时高效降解水体中的有机污染物。本发明的光催化水车与传统水车相比,对污水CODcr、NH4+-N、TN和TP等指标的去除率肯分别提高40%,15%,10%和10%以上。
[0016] 一种光催化水处理的装置(光催化水车),由支撑转盘和水车叶片组成,其特征在于:水车叶片固定在支撑转盘上,水车叶片设有4-8个,水车叶片均匀安装在支撑转盘上,支撑转盘连接于转轴上,整个水车固定在支撑杆上,在水车叶片末端设有光催化材料负载区,在光催化材料负载区上涂有2-4层光催化剂,光催化剂厚度为2-5mm。水车叶片末端设有光催化材料负载区,通过水体流动推动水车的转动进行曝气,水车转动会在叶片上形成薄薄的水层,在水车的曝气的同时通过光催化负载区的光催化降解作用对废水进行处理。阴雨天通过外加光源提供光照,将光催化水处理技术和曝气技术相结合,形成光催化曝气污水处理新装置。
[0017] 通过上述技术措施,关键的部件是设置有光催化材料负载区的水车叶片,通过水体流动推动水车的转动进行曝气,可在水车曝气的同时,使叶片表面上负载的光催化材料与太阳光或紫外光作用,高效的快速降解废水中有机物,解决了传统水车作用单一难以应用到高浓度有机废水处理工艺的技术难题,可充分发挥叶片上光催化剂的作用,有效的避免传统生物转盘有机物去除效率低等的问题,对污水CODcr去除率可提高40%以上。本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:
[0018] 1、制备方法简单,处理效果好;
[0019] 2、充分发挥光催化剂和水车曝气作用,有效避免传统水车有机物去除效率低等问题;
[0020] 3、负载于水车叶片表面的纳米半导体光催化剂,具有催化活性良好,性能稳定,不易脱落,可重复使用等优点;
[0021] 4、本发明的光催化水车水处理转盘操作简单、成本低廉,显著提高了水车的的净化效率。
[0022] 5、本发明的光催化水车水处理转盘运行120天内,与传统生物转盘相比,该方法对污水CODcr、NH4+-N、TN和TP等指标的去除率分别提高了40%,15%,10%和10%以上。附图说明
[0023] 图1为一种光催化水处理的装置(水车水处理转盘)结构示意图。
[0024] 其中:1-支撑转盘、2-水车叶片、3-光催化材料负载区、4-水流方向。

具体实施方式

[0025] 为了更好的理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0026] 实施例1:
[0027] 根据图1可知,一种光催化水车及净化水体的方法,其步骤是:
[0028] (1)在直径5米的光催化水车叶片顶端负载可见光响应型光催化剂,通过溶胶-凝胶法和浸渍涂覆提拉法将光催化剂紧密的负载于叶片上,制备成光催化材料负载区,制得光催化水处理水车;
[0029] (2)将所制得的光催化水处理水车40%浸于污水中,60%暴露于空气中;
[0030] (3)通过水体流动推动水车的转动进行曝气,阴雨天通过外加光源提供光照;
[0031] (4)水体流动时推动水车转动,叶片转动的过程中进行曝气,同时叶片转动时滞留在叶片光催化区上薄薄的水层在光照和光催化剂的作用下进行光催化降解反应,通过水车曝气作用和光催化负载区的光催化降解作用对废水进行处理。
[0032] 所述的纳米半导体光催化剂为氧化物半导体(如二氧化);
[0033] 所述的外加光源为500W的高压汞灯。
[0034] 本实施例中,所处理的水体为武汉市某条富营养化河流(CODcr、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为:10mg/L、1.2mg/L、2mg/L和0.4mg/L)。在光催化水处理水车运行120天内,与对照组传统水车相比,该方法对污水CODcr、NH4+-N、TN和TP等指标的去除率分别提高了40%,16%,11%和10%以上。
[0035] 实施例2:
[0036] 一种光催化水车及净化水体的方法,其步骤是:
[0037] (1)在直径4米的光催化水车叶片顶端负载可见光响应型光催化剂,制备成光催化材料负载区,制得光催化水处理水车;
[0038] (2)将所制得的光催化水处理水车45%浸于污水中,55%暴露于空气中;
[0039] (3)通过水体流动推动水车的转动进行曝气,阴雨天通过外加光源提供光照;
[0040] (4)通过水车曝气作用和光催化负载区的光催化降解作用对废水进行处理。
[0041] 所述的纳米半导体光催化剂为改性氧化物半导体(掺杂土元素改性二氧化钛光催化剂);
[0042] 所述的外加光源为500W的高压汞灯。
[0043] 本实施例中,所处理的水体为武汉市某条富营养化河流(CODcr、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为:15mg/L、1.5mg/L、2.2mg/L和0.5mg/L)。在光催化水处理水车运行120天内,与对照组传统水车相比,该方法对污水CODcr、NH4+-N、TN和TP等指标的去除率分别提高了45%,15%,10%和10%以上。
[0044] 实施例3:
[0045] 本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于:所述的纳米半导体光催化剂为改性硫化物半导体(如改性硫化镉等);所处理的水体为某条中度富营养化河流(CODcr、NH4+-N、TN和TP平均浓度分别为:5mg/L、0.4mg/L、0.6mg/L和0.06mg/L)。
[0046] 在生物-光催化水处理转盘运行120天内,与对照组传统生物转盘相比,该方法对污水CODcr、NH4+-N、TN和TP等指标的去除率分别提高了40%,15%,11%和10%以上。
[0047] 实施例4:
[0048] 一种光催化水处理的装置(光催化水车),由支撑转盘1和水车叶片2组成,其特征在于:水车叶片2固定在支撑转盘1上,水车叶片2设有4或6或8个,水车叶片2均匀安装在支撑转盘1上,支撑转盘1连接于转轴上,整个水车固定在支撑杆上,在水车叶片2末端设有光催化材料负载区3,在光催化材料负载区3上涂有2或3或4层光催化剂,光催化剂厚度为2或3或4或5mm。水车叶片2末端设有光催化材料负载区3,通过水体流动4推动水车的转动进行曝气,水车转动会在叶片上形成薄薄的水层,在水车的曝气的同时通过光催化负载区的光催化降解作用对废水进行处理。阴雨天通过外加光源提供光照,将光催化水处理技术和曝气技术相结合,形成光催化曝气污水处理新装置。该新型光催化水车依靠水体推动,自动运行,结构简单,运行费用低,可增加水体溶解氧含量,同时高效降解水体中的有机污染物。该方法具有操作简便、净化效率高等优点,可显著的改善水体水质。
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