專利名稱：帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多級(jí)凈水設(shè)備，具體的說就是一種帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，水質(zhì)短缺及污染問題日益嚴(yán)重，對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成巨大損失，并日益威脅到人類自身的生存，特別是飲用水的安全問題己不容忽視。目
前由于飲用水安全問題每年造成全世界至少iooo萬人致病或死亡。關(guān)于飲用水
的安全問題是由微生物、化學(xué)物質(zhì)和物理等因素導(dǎo)致的污染引起的，在世界各國，日常生活中就存在不少這樣的問題，特別在由于我國多數(shù)城市的自來水采用氯氣消毒，其產(chǎn)生的多種鹵化物具有三致作用，此外自來水在運(yùn)送過程中可能導(dǎo)致二次污染，由于這種危險(xiǎn)性和人們生活方式的改變，直接喝自來水的人有明顯減少的趨勢(shì)。
在這種情況下，瓶裝水、桶裝水和凈水器開始進(jìn)入越來越多的家庭，其中凈水機(jī)以成本低廉、品質(zhì)保證和操作方便的優(yōu)點(diǎn)，迅速成為市場(chǎng)的寵兒。但目前市場(chǎng)的凈水器依靠單純的物理過濾與吸附過程，污染物沒有真正被去除。本發(fā)明就是一種把納米光催化工藝實(shí)現(xiàn)模塊化的嘗試，并將其引入飲用水安全保障領(lǐng)域。我們開發(fā)的組合凈水器是一種小型飲用水終端處理設(shè)備，目前在國內(nèi)外雖已有類似產(chǎn)品，但一般均存在幾個(gè)缺點(diǎn)，如結(jié)構(gòu)單一，難以操作，光催化劑的負(fù)載、失活與更換問題尚未得到很好的解決，較少與市場(chǎng)其它模塊進(jìn)行組合等。本凈水器的優(yōu)點(diǎn)就在于針對(duì)這些問題進(jìn)行了較好的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)目前現(xiàn)有的凈水設(shè)備僅為單純的物理過濾與吸附過程，污染物沒有真正被去除的弊端，以及較少與市場(chǎng)其它模塊進(jìn)行組合等缺點(diǎn)
而引入了的帶有納米Ti02催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了污染物的化學(xué)處理。
技術(shù)方案
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
3一種帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，包括殼體5，過濾器，其特征 是所述過濾器包括一級(jí)過濾器1， 二級(jí)過濾器2，納米光催化反應(yīng)器3，四級(jí)過
濾器4， 一級(jí)過濾器1的輸入端接進(jìn)水口 6， 一級(jí)過濾器1輸出端通過水管與二 級(jí)過濾器2的輸入端相連，二級(jí)過濾器2的輸出端通過水管與納米光催化反應(yīng) 器3輸入端的相連，納米光催化反應(yīng)器3的輸出端通過水管與四級(jí)過濾器4輸 入端相連，四級(jí)過濾器4輸出端通過水管與出水口 7相連。
所述的納米光催化反應(yīng)器3由四級(jí)模塊化光催化設(shè)備3-1、 3-2、 3-3、 3-4 串聯(lián)組成。
所述的四級(jí)模塊化光催化設(shè)備3-l、 3-2、 3-3、 3-4中任意一級(jí)包括外筒8， 由三片板組成三角形筒9，板與板之間采用巻邊進(jìn)行螺栓連接，在三角形筒9的 內(nèi)部設(shè)有紫外燈管10，紫外燈管10的外部設(shè)有石英套管11，任意一級(jí)模塊化 光催化設(shè)備3-l、 3-2、 3-3、 3-4的下部和上部分別設(shè)有底部通水槽12，上部通 水槽13。
所述的三角形筒9由三片不銹鋼板組成。 所述的外筒8為不銹鋼筒。 所述的紫外燈管10為單頭圓柱形紫外燈。
所述的四級(jí)模塊化光催化設(shè)備3-1、 3-2、 3-3、 3-4中任意一級(jí)反應(yīng)器上下 均設(shè)有硅橡膠墊圈14以保證密封效果。 本發(fā)明的有益效果
1、 使一體化凈水器具備了非常優(yōu)越的性能，能耗低，使用壽命延長(zhǎng)，同時(shí) 具有一定的抗廢水濃度波動(dòng)性，克服了現(xiàn)有普通凈水器普遍存在的二次污染問 題。
2、 適用于包括市政6來水、微污染江水和湖水等多種水質(zhì)，特別對(duì)微污染 水具有很好的凈化效能，在保留有益礦物質(zhì)的同時(shí)，對(duì)水中懸浮物、膠體、細(xì)
菌、病毒、余氯和微囊藻毒素等有害物質(zhì)具有高效快速祛除效能，這是市場(chǎng)上 現(xiàn)有大多數(shù)凈水器所難于實(shí)現(xiàn)的。
3、 設(shè)計(jì)時(shí)可對(duì)所需處理的水質(zhì)的成分進(jìn)行分析，充分考慮和比較其成分和 組分濃度的變化波動(dòng)范圍，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。
4、 定期對(duì)出水的主要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并通過反饋系統(tǒng)調(diào)整光催化操作 參數(shù)，或者更換替芯，使出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。


圖1是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的納米光催化反應(yīng)器截面圖。 圖3是本發(fā)明的納米光催化反應(yīng)器縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
如圖1、 2所示。
一種帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，包括殼體5，過濾器，其特征 是所述過濾器包括一級(jí)過濾器1,采用PP (聚丙烯)溶噴濾芯，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù) 處理，可去除水中小顆粒、懸浮物、膠體等物質(zhì)，過濾面積和容污量大，過濾 效果好，壽命長(zhǎng)，并可進(jìn)行多次清洗，可除去一部分懸浮固體組分，有利于后 續(xù)納米光催化作用的充分發(fā)揮。二級(jí)過濾器2，采用壓縮活性炭濾芯，深度去除 水中之異色、異味、部分余氯，有效改善出水口感。采用棒狀形式和網(wǎng)布構(gòu)造， 使濾芯具有雙重過濾特性。納米光催化反應(yīng)器3，采用固定式納米光催化反應(yīng)器，
并設(shè)計(jì)為緊湊高效的凈水模塊，是本凈水機(jī)的特色部分，也是將實(shí)驗(yàn)室成果向 實(shí)際運(yùn)用的轉(zhuǎn)化。四級(jí)納米光催化反應(yīng)器串聯(lián)，可有效去除水中細(xì)菌、殘留小 分子有機(jī)物，特別是具有強(qiáng)烈致癌的生物毒素如微囊藻毒素等有害物質(zhì)得到礦 化處理，實(shí)現(xiàn)飲用水的高度安全化。四級(jí)過濾器4，采用中空纖維超濾絲膜截留 極微小懸浮物、膠體、大分子物質(zhì)、細(xì)菌尸體及光催化的微量催化劑，其出水 特別清澈，并可進(jìn)行清洗。 一級(jí)過濾器1的輸入端接進(jìn)水口 6， 一級(jí)過濾器1輸 出端通過水管與二級(jí)過濾器2的輸入端相連，二級(jí)過濾器2的輸出端通過水管 與納米光催化反應(yīng)器3輸入端的相連，納米光催化反應(yīng)器3的輸出端通過水管 與四級(jí)過濾器4輸入端相連，四級(jí)過濾器4輸出端通過水管與出水口 7相連。
采用以上結(jié)構(gòu)的理由在于，考慮到一般原水中均含有一些顆粒和懸浮物， 為此采用PP棉粗濾作為第一級(jí)。壓縮活性炭濾芯可強(qiáng)化粗濾作用，同時(shí)為納米 光催化模塊減輕部分負(fù)荷，為此可作為第二級(jí)，納米光催化模塊作為核心部分， 實(shí)現(xiàn)絕大部分的去污和消毒功能。細(xì)菌尸體對(duì)健康不利，故最后一級(jí)采用中空 纖維超濾膜進(jìn)行截留。此部分壽命通常最短，濾芯的更換取決于進(jìn)水的污染物 含量，在采用光催化模塊作為前置工段后可延長(zhǎng)壽命2倍左右。超濾膜還可作 為當(dāng)前面工段出現(xiàn)故障時(shí)，保證出水質(zhì)量的保險(xiǎn)桿。
所述的納米光催化反應(yīng)器3由四級(jí)模塊化光催化設(shè)備3-l、 3-2、 3-3、 3-4 串聯(lián)組成。
所述的四級(jí)模塊化光催化設(shè)備3-l、 3-2、 3-3、 3-4中任意一級(jí)包括外筒8， 由三片板組成三角形筒9，板與板之間采用巻邊進(jìn)行螺栓連接，在三角形筒9的內(nèi)部設(shè)有紫外燈管10，紫外燈管10的外部設(shè)有石英套管11，所述的外筒8為 不銹鋼筒。
目前大部分光催化凈水器采用的是同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)，以玻璃或其它材料的圓 筒作為光催化載體板，但圓筒載體板存在表面處理困難，均勻程度差，負(fù)載強(qiáng) 度不夠高等缺點(diǎn)，為此考慮化曲為直，所述的三角形筒9由三片不銹鋼板(三 角棱形)作為光催化載體板，板與板之間采用巻邊進(jìn)行螺栓連接，容易拆裝。 不銹鋼平板容易進(jìn)行表面處理(包括熱處理，打磨處理等)，涂敷工藝簡(jiǎn)單可行 并且能得到很高的負(fù)載強(qiáng)度。具體操作時(shí)，先在不銹鋼載體板內(nèi)面涂敷光催化
劑，在7(TC進(jìn)行30分鐘的熱處理，重復(fù)以上操作8次，再組裝為三角形筒放入 所述的外筒8 (不銹鋼筒)內(nèi)部，四級(jí)模塊化光催化設(shè)備3-1、 3-2、 3-3、 3-4 中任意一級(jí)上下均設(shè)計(jì)有硅橡膠墊圈14，與三角形筒9進(jìn)行嵌合，防止漏水。 此外三角形筒9將任意一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)部分隔為外圍和內(nèi)圍兩部分，任意一級(jí)模 塊化光催化設(shè)備3-1、 3-2、 3-3、 3-4的下部和上部分別設(shè)有底部通水槽12，上 部通水槽13。實(shí)際運(yùn)行時(shí)進(jìn)水先進(jìn)入外圍，通過底部的通水槽12匯集進(jìn)入內(nèi)圍， 在內(nèi)圍進(jìn)行光催化反應(yīng)，之后通過上部通水槽13匯集出水。四級(jí)模塊化光催化 設(shè)備3-1、 3-2、 3-3、 3-4中任意一級(jí)的外部和內(nèi)部尺寸均相對(duì)固定，所述的紫 外燈管IO選用單頭圓柱形紫外燈，實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)。
本發(fā)明涉及納米光催化工藝，為水處理中的高級(jí)氧化工藝。納米二氧化鈦 (Ti02)光催化工藝的基本原理是納米Ti02在紫外光的激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生大量的電 子空穴對(duì)，在水中可誘發(fā)產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的羥自由基，能夠使幾乎所有 有機(jī)污染物發(fā)生有效的深度氧化，同時(shí)對(duì)水體中細(xì)菌也有強(qiáng)殺滅作用。二氧化 鈦光催化劑可分為銳鈦礦相、金紅石相和板鈦礦相，其中以銳鈦礦相活性最高。 本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的低溫制備的銳鈦礦相二氧化鈦光催化劑活性較高，其具體的制 備及性能見胡艷專利(200589003897.1)，我們將其利用在光催化模塊中。 主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)
凈水器可供一般家庭乃至一個(gè)居民小區(qū)使用，確保出水質(zhì)量達(dá)到國家直飲 水標(biāo)準(zhǔn)水平(包括《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》(2001)，《生活飲用水水質(zhì)處理 器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范一一般水質(zhì)處理器》(2001))， 一年檢修一次，設(shè)備 體積不超過0. 6nr'，重量不超過35kg，功耗不大于60W。
躍適用水壓:0. 05-0. 30MPa， --般操作壓力0. 10-0. 15MPa
園額定凈水流量2.0L/min
翻適用環(huán)境溫度5-4(TCB單次總凈水量〉20萬L
翻適用凈水水質(zhì)市政自來水，微污染地下水及微污染江河湖水
麗適用電源參數(shù)220V， 50Hz， 60W 我們開發(fā)的凈水器為組合設(shè)備，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)所需處理的水質(zhì)的成分進(jìn)行分析， 充分考慮和比較其成分和組分濃度的變化波動(dòng)范圍，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)措施。確 定使用四級(jí)模塊化光催化設(shè)備，作為其中的核心部分，前后使用部分市場(chǎng)現(xiàn)有 模塊，實(shí)現(xiàn)巧妙組合，兩者相互配合達(dá)到最佳效果。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)采用外圓內(nèi)方 的三角負(fù)載式，提高了光催化劑的負(fù)載效果，實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)，并從實(shí)驗(yàn)及 價(jià)格因素考慮，確定每套裝置中使用四套光催化模塊為最佳。此外裝置整體設(shè) 計(jì)了類似冰箱的外包裝，外形美觀大方，前臉配鋼化玻璃，中部配兩套感應(yīng)式 出水龍頭，并配置了壓力和溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。并定期 對(duì)出水的主要水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，并通過反饋系統(tǒng)調(diào)整光催化操作參數(shù)，或者 更換替芯，使出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。
權(quán)利要求
1. 一種帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，包括殼體(5)，過濾器，其特征是所述過濾器包括一級(jí)過濾器(1)，二級(jí)過濾器(2)，納米光催化反應(yīng)器(3)，四級(jí)過濾器(4)，一級(jí)過濾器(1)的輸入端接進(jìn)水口(6)，一級(jí)過濾器(1)輸出端通過水管與二級(jí)過濾器(2)的輸入端相連，二級(jí)過濾器(2)的輸出端通過水管與納米光催化反應(yīng)器(3)輸入端的相連，納米光催化反應(yīng)器(3)的輸出端通過水管與四級(jí)過濾器(4)輸入端相連，四級(jí)過濾器(4)輸出端與出水口(7)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，其特征是所 述的納米光催化反應(yīng)器(3)由四級(jí)模塊化光催化設(shè)備(3-1、 3-2、 3-3、 3-4) 串聯(lián)組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，其特征是所 述的四級(jí)模塊化光催化設(shè)備(3-1、 3-2、 3-3、 3-4)中任意一級(jí)包括外筒(8)， 由三片板組成三角形筒(9)，板與板之間采用巻邊進(jìn)行螺栓連接，在三角形筒(9)的內(nèi)部設(shè)有紫外燈管(10)，紫外燈管(10)的外部設(shè)有石英套管(11)， 任意一級(jí)模塊化光催化設(shè)備(3-1、 3-2、 3 3、 3-4)的下部和上部分別設(shè)有底 部通水槽(12)，上部通水槽(13)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，其特征是所 述的三角形筒(9)由二片不銹鋼板組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，其特征是所 述的四級(jí)模塊化光催化設(shè)備(3-1、 3-2、 3-3、 3-4)中任意一級(jí)反應(yīng)設(shè)備上下 均設(shè)計(jì)有硅橡膠墊圈(14)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備， 其特征是所述的外筒(8)為不銹鋼筒。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備， 其特征是所述的紫外燈管(10)為單頭圓柱形紫外燈。
全文摘要
一種帶有納米光催化反應(yīng)器的多級(jí)凈水設(shè)備，包括殼體(5)，過濾器，其特征是所述過濾器包括一級(jí)過濾器(1)，二級(jí)過濾器(2)，納米光催化反應(yīng)器(3)，四級(jí)過濾器(4)，一級(jí)過濾器(1)的輸入端接進(jìn)水口(6)，一級(jí)過濾器(1)輸出端通過水管與二級(jí)過濾器(2)的輸入端相連，二級(jí)過濾器(2)的輸出端通過水管與納米光催化反應(yīng)器(3)輸入端的相連，納米光催化反應(yīng)器(3)的輸出端通過水管與四級(jí)過濾器(4)輸入端相連，四級(jí)過濾器(4)輸出端通過水管與出水口(7)相連。適用于包括市政自來水、微污染江水和湖水等多種水質(zhì)，在保留有益礦物質(zhì)的同時(shí)，對(duì)水中懸浮物、膠體、細(xì)菌、病毒、余氯和微囊藻毒素等有害物質(zhì)凈化率高。
文檔編號(hào)C02F1/32GK101497488SQ20091002464
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者付德剛, 張春永, 徐晶晶, 敖艷輝, 朱紀(jì)軍, 謝維君, 顧忠澤, 顧林娟 申請(qǐng)人:東南大學(xué)