Dlc光能污水凈化方法及其裝置的制造方法
【專利說明】
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技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明是應(yīng)用DLC(類金剛石薄膜英文縮寫)納米新材料技術(shù)、太陽能利用技術(shù)、有機(jī)化工催化反應(yīng)填充柱技術(shù)設(shè)計(jì)的新型污水凈化方法及其裝置。其原理為:類金剛石薄膜表面在太陽光照射下，吸收紫外光，形成加速有機(jī)物降解反應(yīng)的催化劑，當(dāng)污水中的有機(jī)物與被紫外光激活的類金剛石薄膜表面接觸時(shí)，因?yàn)樵娱g化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，使有機(jī)物分子降解成為無色、無毒的小分子，從而實(shí)現(xiàn)清除污水中有機(jī)物，凈化水質(zhì)的目的。
[0002]本發(fā)明與現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)法、物理分離法、電化學(xué)電解法、微生物降解法等污水凈化技術(shù)相比較，具有節(jié)能、高效、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。適用于有機(jī)化工、制藥、染整行業(yè)所產(chǎn)生的污水處理。因此本發(fā)明屬于納米新材料技術(shù)、太陽能利用技術(shù)和有機(jī)催化化工領(lǐng)域交叉產(chǎn)生的新領(lǐng)域。
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【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明【背景技術(shù)】包括，類金剛石薄膜納米新材料應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、有機(jī)物催化反應(yīng)填充柱技術(shù)及太陽能利用技術(shù)。
[0004]利用常溫、真空、高頻等離子體氣相化學(xué)沉積技術(shù)生成的類金剛石薄膜納米新材料，具有金剛石的性能同時(shí)還具有納米材料特性。具有納米微晶結(jié)構(gòu)的類金剛石薄膜電子逸出功低，表面積大，耐酸堿腐蝕，被紫外光激活后可大幅度降低有機(jī)物化學(xué)鍵活化能、加速有機(jī)物降解反應(yīng)。所以類金剛石薄膜是有機(jī)物降解反應(yīng)理想的高效催化劑，可以解決有機(jī)物降解反應(yīng)速度慢、效率低的問題。
[0005]本發(fā)明采用的有機(jī)物催化反應(yīng)填充柱技術(shù)，是將催化劑裝入管道內(nèi)可以使在管道內(nèi)流動(dòng)的反應(yīng)物與催化劑表面充分接觸，并且利于保持催化劑表面的活性，還可以通過提高有機(jī)物與催化劑的連續(xù)接觸頻率，提高有機(jī)物降解率，保障有機(jī)物催化反應(yīng)連續(xù)不間斷作業(yè)，利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。此外，采用透光管道作填充柱利于進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)。
[0006]太陽能紫外光部分具有較高的能量。本發(fā)明采用聚光板裝置及適宜接納光能的螺旋式拋物面形狀填充柱，并調(diào)整它們與地平面適宜的角度，可以獲得最佳的太陽光能。利用太陽能和類金剛石薄膜催化劑進(jìn)行污水處理，不但可以節(jié)能，而且不存在二次污染，非常環(huán)保。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]DLC光能污水凈化方法及其裝置
【發(fā)明內(nèi)容】
包括:類金剛石薄膜催化劑，螺旋式拋物面形狀填充柱，及虹吸原理液體輸送，全自動(dòng)流程控制設(shè)計(jì)。
[0008]類金剛石薄膜催化劑是采用玻璃微珠作為類金剛石薄膜載體。玻璃微珠作為類金剛石薄膜載體其特點(diǎn)是:表面活性強(qiáng)，具有較大的表面積，在填充柱內(nèi)易形成均勻分布狀態(tài)，有利于液體流動(dòng)及水中有機(jī)物與類金剛石薄膜催化劑表面充分接觸。此外類金剛石薄膜與玻璃微珠之間結(jié)合十分牢固，可以長(zhǎng)期使用不脫落。利用現(xiàn)有的常溫、真空、高頻等離子體氣相化學(xué)沉積技術(shù)，將玻璃微珠表面沉積類金剛石薄膜，即可作為DLC光能有機(jī)物降解反應(yīng)催化劑。
[0009]螺旋式拋物面形狀填充柱是采用透光良好的管體，螺旋繞制成拋物面體，然后在管內(nèi)均勻填充類金剛石薄膜催化劑，即構(gòu)成螺旋式拋物面形狀填充柱。其特點(diǎn)是:拋物面可以獲得更強(qiáng)的光能，螺旋式可以通過增加管道長(zhǎng)度延長(zhǎng)有機(jī)物進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)率。并且螺旋式拋物面形狀填充柱中流體流動(dòng)阻力較小，利于應(yīng)用虹吸原理輸送液體。此外，在螺旋式拋物面上方安裝有大面積的聚光板，將陽光匯聚到拋物面焦點(diǎn)，利于提高光能強(qiáng)度及有機(jī)物催化反應(yīng)速度，同時(shí)聚光板對(duì)螺旋式拋物面形狀填充柱具有遮蓋保護(hù)作用。當(dāng)本裝置需要在陽光不足或夜間條件下運(yùn)行時(shí)，可在拋物面的焦點(diǎn)位置安裝紫外光燈代替太陽光，保持運(yùn)行的連續(xù)性。螺旋式拋物面形狀填充柱還利于充分利用紫外燈等人造光能。
[0010]虹吸原理液體輸送是將螺旋式拋物面形狀填充柱作為虹吸管。將污水槽水位設(shè)計(jì)為高于凈水槽水位，填充柱上端管口作為污水入口，下端管口作為凈水出口，借助虹吸原理污水會(huì)自行進(jìn)入螺旋式拋物面形狀填充柱內(nèi)，在填充柱內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)。有機(jī)物經(jīng)過螺旋式全流程的催化降解，達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn)后，排入凈水槽。借助虹吸原理一方面使液體流速和壓力保持穩(wěn)定，防止管道因內(nèi)壓過高爆裂，另一方面省去液體輸送設(shè)備。
[0011]全自動(dòng)流程控制是采用有機(jī)物離子選擇電極作為傳感器在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污水及處理后凈水中的有機(jī)物含量。電腦微機(jī)對(duì)傳感器信息處理后，反饋給安裝在污水入口和凈水出口的電磁閥，控制出口水質(zhì)只有達(dá)到凈化標(biāo)準(zhǔn)，方可排入凈水槽。
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【附圖說明】
[0012]圖1是DLC光能污水凈化裝置結(jié)構(gòu)圖。DLC光能污水凈化裝置由聚光板(1)、紫外光燈(2)、螺旋式拋物面形狀填充柱(3)、類金剛石薄膜催化劑(4)，棉塞(5)、污水槽(6)、凈水槽(7)構(gòu)成。聚光板(I)由正方形透紫外光材料制成，位于螺旋式拋物面形狀填充柱
(3)上方，安裝位置為中午太陽照射時(shí)，聚光板(I)下方的聚光斑面積恰好與螺旋式拋物面圓形截面開口處焦點(diǎn)重合時(shí)的位置。紫外光燈(2)懸掛于螺旋式拋物面焦點(diǎn)位置。聚光板
(I)和螺旋式拋物面形狀填充柱(3)面向太陽的傾斜角度一致。類金剛石薄膜催化劑(4)均勻裝填在螺旋式拋物面形狀填充柱(3)內(nèi)。棉塞(5)用于阻擋液體中固體物質(zhì)進(jìn)入螺旋式拋物面形狀填充柱(3)內(nèi)玷污類金剛石薄膜催化劑(4)或堵塞螺旋式拋物面形狀填充柱
(3)，同時(shí)防止類金剛石薄膜催化劑(4)在填充柱(3)內(nèi)移動(dòng)。污水槽￠)內(nèi)填充柱(3)污水入口水位始終保持高于凈水槽(7)內(nèi)填充柱(3)出口水位。
[0013]圖2是若干DLC光能污水凈化裝置并聯(lián)組合體。它可以增加污水處理量。在DLC光能污水凈化裝置并聯(lián)組合體中，安裝了傳感器(8)、電磁閥(9)、電腦微機(jī)(10)構(gòu)成污水凈化流程全自動(dòng)控制系統(tǒng)。污水過濾器(11)用于對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理。通過對(duì)污水沉降、過濾處理，防止液體中固體物質(zhì)進(jìn)入螺旋式拋物面形狀填充柱(3)內(nèi)玷污類金剛石薄膜催化劑(4)，降低催化功能，同時(shí)避免堵塞催化劑(4)之間縫隙，妨礙液體流動(dòng)。由支撐架(12)固定DLC光能污水凈化裝置。
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【具體實(shí)施方式】
[0014]DLC光能污水凈化裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)方案如下；
[0015]聚光板(I)采用邊長(zhǎng)I米的正方形玻璃材料制造，邊緣厚度為I厘米、中心厚度約為2厘米。
[0016]夜間運(yùn)行時(shí)，紫外光燈(2)功率為I至2千瓦。
[0017]螺旋式拋物面形狀填充柱(3)采用厚度為3毫米、內(nèi)徑為3厘米的玻璃管彎制成螺旋拋物面，其開口處的圓形截面直徑為50厘米、拋物面深度為20厘米。
[0018]類金剛石薄膜催化劑⑷采用直徑0.1至I毫米的玻璃微珠為載體，利用常溫、真空、高頻等離子體氣相化學(xué)沉積技術(shù)，將玻璃微珠表面沉積厚度為0.1至0.2微米的類金剛石薄膜，即可作為DLC光能有機(jī)物降解反應(yīng)催化劑(4)。
[0019]棉塞(5)采用濾棉制成。在填充類金剛石薄膜催化劑(4)后用棉塞(5)封堵螺旋式拋物面形狀填充柱(3)兩端，將催化劑(4)固定在螺旋式拋物面形狀填充柱內(nèi)。
[0020]污水槽(6)、凈水槽(7)采用厚度2毫米的不銹鋼制造。其寬度為20厘米、深度為50厘米。
[0021]傳感器(8)選用PVC膜離子選擇性電極。
[0022]電磁閥(9)、電腦微機(jī)(10)、污水過濾器(11)、支撐架(12)選擇匹配即可。
[0023]DLC光能污水凈化裝置外觀為橫截面I平方米高度1.5米的正方形柱體。頂部是聚光板(I)，四個(gè)側(cè)面用透光玻璃封閉。支架的立柱固定在正方形柱體底面的水泥平臺(tái)上。聚光板(I)位于螺旋式拋物面形狀填充柱(3)圓形截面上方約50厘米。聚光板(I)與地面夾角為安裝地點(diǎn)的地理瑋度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明是應(yīng)用DLC(類金剛石薄膜英文縮寫)納米新材料技術(shù)、太陽能利用技術(shù)、有機(jī)化工催化反應(yīng)填充柱技術(shù)設(shè)計(jì)的新型污水凈化方法及其裝置。其原理為:類金剛石薄膜表面在太陽光照射下，吸收紫外光，形成加速有機(jī)物降解反應(yīng)的催化劑，當(dāng)污水中的有機(jī)物與被紫外光激活的類金剛石薄膜表面接觸時(shí)，有機(jī)物分子因?yàn)樵娱g化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，降解成為無色、無毒的小分子，從而實(shí)現(xiàn)清除污水中有機(jī)物，凈化水質(zhì)的效果。 本發(fā)明與現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)法、物理分離法、電化學(xué)電解法、微生物降解法等污水凈化技術(shù)不同，具有節(jié)能、高效、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。適用于有機(jī)化工、制藥、染整行業(yè)所產(chǎn)生的污水處理。 DLC光能污水凈化方法及其裝置獨(dú)有的與現(xiàn)有有機(jī)化工催化反應(yīng)填充柱技術(shù)不同的技術(shù)特征: I采用表面沉積有類金剛石薄膜的玻璃微珠作為催化劑(4)。 2將透光良好的填充柱(3)卷繞制作為螺旋式拋物面形狀。 3采用聚光板(I)集聚太陽光激活類金剛石薄膜催化劑(4)，加速有機(jī)物降解反應(yīng)。 4采用虹吸原理向螺旋式拋物面形狀填充柱(3)輸送污水。 除上述獨(dú)有的技術(shù)特征外，還要求保護(hù)以下技術(shù)范圍: 5本發(fā)明應(yīng)用范圍包括但不限于污水凈化，例如，還可以應(yīng)用于廢氣凈化、有機(jī)物分離、提純，石油產(chǎn)品裂解、降解及合成等領(lǐng)域。 6類金剛石薄膜催化劑(4)載體包括但不限于玻璃微珠，例如還可以采用其他硅酸鹽、或金屬、有機(jī)高聚物、有機(jī)和無機(jī)纖維材料等作為載體。 7填充柱(3)構(gòu)成的形狀包括但不限于螺旋式拋物面。
【專利摘要】本發(fā)明是應(yīng)用DLC(類金剛石薄膜英文縮寫)納米新材料技術(shù)、太陽能利用技術(shù)、有機(jī)化工催化反應(yīng)填充柱技術(shù)設(shè)計(jì)的新型污水凈化方法及其裝置。其原理為：類金剛石薄膜表面在太陽光照射下，吸收紫外光，形成加速有機(jī)物降解反應(yīng)的催化劑。當(dāng)污水中的有機(jī)物與被紫外光激活的類金剛石薄膜表面接觸時(shí)，降解成為無色、無毒的小分子，從而實(shí)現(xiàn)清除污水中有機(jī)物，凈化水質(zhì)的目的。與現(xiàn)有的化學(xué)、物理、微生物等污水凈化技術(shù)相比，具有節(jié)能、高效、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。適用于有機(jī)化工、制藥、染整行業(yè)所產(chǎn)生的污水處理。作為通用技術(shù)還可用于化工行業(yè)氣相、液相催化反應(yīng)裝置。
【IPC分類】C02F101/30, C02F1/32
【公開號(hào)】CN105000624
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510313230
【發(fā)明人】劉南林
【申請(qǐng)人】劉南林
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年6月5日