光催化紫外线消毒装置制造方法
【专利摘要】一种光催化紫外线消毒装置，包括明渠，多组紫外线灯管模块，所述紫外线灯管模块悬挂在明渠中，其中任意两组紫外线模块之间设有一组二氧化钛反应模块，所述二氧化钛反应模块包括模块框架，所述模块框架内设有多个光催化旋转杆，旋转杆上覆盖有光催化二氧化钛层，所述模块框架一侧设有多个驱动涡轮，所述光催化旋转杆端部的中心轴与驱动涡轮连接。本实用新型是一种持久的，绝对有效的杀菌技术，没有复活反应，没有菌群反弹现象，能绝对保证消毒效果和出水水质。并且在消毒过程中不改变被消毒的水体的成分和性质，对水体和周围环境不会产生有毒及有害副产物，不产生二次污染，最终副产物为H2O、CO2等无机小分子。
【专利说明】光催化紫外线消毒装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水处理消毒装置，特别涉及一种光催化紫外线消毒装置。
【背景技术】
[0002]目前，紫外线消毒主要是通过紫外线的照射，破坏及改变微生物的DNA结构，是细菌当即或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。真正具有杀菌作用的是UV — C紫外线，因为C波段紫外线很易被生物体的DNA吸收，尤以253.7nm左右的紫外线最佳。20世纪60年代，随着高效率、长寿命紫外灯管的出现，以及人们对氯消毒系统安全性问题的广泛关注，紫外线在水处理领域的应用得到了非常迅速发展。
[0003]紫外线消毒的缺点主要是:能耗大、紫外灯管清洗不彻底，无持久杀菌能力，容易造成管网的二次污染；浊度及水中悬浮物对紫外杀菌效果有较大影响；对于某些抗紫外线的病毒需要较高的灭活剂量；杀灭的细菌有可能会光修复。由于细菌、病菌和病毒长期暴露在太阳光下面，长时间的进化过程，使得这些细菌、病菌、病毒产生对单一紫外线的抵抗力，这种抵抗力被人们定义为活化酶。活化酶存在于细菌、病菌、病毒的细胞内，一旦细菌和病菌的DNA受到损伤，这种活化酶就会发挥功效，帮助受损部分迅速恢复成原来的状态。这样一个反应过程被成为细菌和病菌的复活反应，在有光的情况下此种反应能进行的非常迅速。
[0004]光催化作为水或污水处理的新技术，有以下优点:一是作为应用最广泛的高活性光催化剂——二氧化钛具有稳定性好、无毒、廉价等优点；二是在紫外线的照射下，二氧化钛具备极强的氧化一还原作用，将光催化剂表面的各种细菌及污染物摧毁。但常规化学方法制备的二氧化钛粉末及薄膜一般晶化程度不高，比表面积低，造成性能受到一定的影响。如何提高光催化反应的光量子产率，是光催化大规模应用面临的主要难题之一。
[0005]然而将光催化和紫外线消毒结合起来使用的水处理装置的效果却不是那么理想，现有水处理装置都存在安装不便、使用寿命短、效率低等缺陷，而且使用紫外线消毒的紫外线灯管清洗的不彻底影响消毒的效果。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是要提供一种光催化紫外线消毒装置，以解决现有水处理消毒装置安装不便、使用寿命短、效率低、紫外灯管清洗不彻底等问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种光催化紫外线消毒装置，包括明渠，多组紫外线灯管模块，所述紫外线灯管模块悬挂在明渠中，其中任意两组紫外线模块之间设有一组二氧化钛反应模块，所述二氧化钛反应模块包括模块框架，所述模块框架内设有多个光催化旋转杆，旋转杆上覆盖有光催化二氧化钛层，所述模块框架一侧设有多个驱动涡轮，所述光催化旋转杆端部的中心轴与驱动涡轮连接。
[0008]作为优选，所述光催化旋转杆上轴向设置有若干条形叶片，所述条形叶片上覆盖
有一层光催化二氧化钛层。[0009]作为优选，所述驱动涡轮包括涡轮壳、设置于涡轮壳内的涡轮叶片，所述涡轮壳顶部设有进水口，底部设有出水口，涡轮叶片的中心轴与光催化旋转杆的中心轴连接。
[0010]作为优选，所述模块框架上，位于模块框架顶部的第一驱动涡轮进水口通过管道与增压泵连接，第一驱动涡轮出水口与其下面的多个驱动涡轮依序串联。
[0011]本实用新型将紫外线灯管模块与二氧化钛光催化模块结合起来，具有节能高效、杀菌效率高、杀菌速度快、杀菌广谱性高等特点。本实用新型二氧化钛光催化模块具有很多能够单独旋转的光催化旋转杆。因此在紫外线灯管模块之间，能够最大限度接受紫外光照射，在C波段紫外的照射下，从而产生足够的强氧化性自由基，该自由基能够将光催化网或光催化球表面几乎所有的有机物彻底摧毁，从而有效杜绝了有毒有机化合物对人体的影响。与现有普通紫外线灯管消毒设备比较，在同等消毒效果下，本实用新型耗电量仅为其50%左右。
[0012]本实用新型是一种持久的，绝对有效的杀菌技术，没有复活反应，没有菌群反弹现象，能绝对保证消毒效果和出水水质。并且在消毒过程中不改变被消毒的水体的成分和性质，对水体和周围环境不会产生有毒及有害副产物，不产生二次污染，最终副产物为H2OXO2等无机小分子。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型的剖面图；
[0015]图3是图1所示二氧化钛光催化模块的结构示意图；
[0016]图4是图3中A处的放大图；
[0017]图5是图3中驱动涡轮的剖视图；
[0018]图6是图3所示二氧化钛光催化模块的模块框架的左视图；
[0019]图7是光催化旋转杆的结构示意图；
[0020]图8是光催化旋转杆的剖视图；
[0021]图9是图1所示紫外线灯管模块的主视图；
[0022]图10是图1所示紫外线灯管模块的左视图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0024]图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的剖面图。由图1结合图2可知，本实用新型首先根据实际水处理需要设计明渠渠体1，在明渠I 土建施工时，明渠I两侧应先预埋20#工字钢轨道梁4。水位控制器系统采用过水堰构造，包括后过水堰门3、前过水堰门31。过水堰构造运行可靠，投资少，既可保持高峰流量时间的最高水位，也可保证在零流量时紫外灯管浸没在水中。
[0025]明渠I内设有水位传感器100，后过水堰门3上设有水位控制阀门110，控制系统根据水位传感器100的信号对水位控制阀门110进行自动控制，在最低水位和最高水位之间自动调节，以恒定水位，保证灯管全部淹没在污水中。当水流量增大，水压增大，水位控制阀门110开启放水，水压恢复正常后水位控制阀门110关闭。水位传感器100还可以确保水渠中的水位在低于设定最小水位时自动发出警报，并将相关灯管熄灭。
[0026]本实用新型一种基本的结构是:紫外线灯管模块5悬挂在明渠I中，其中任意两组紫外线模块5之间设有一组二氧化钛反应6模块。明渠I上设有跨水渠机柜7，在跨水渠机柜7内安装有电子镇流器。明渠I上设有维护吊车9，维护吊车9由跨水渠横梁91、电动起重葫芦93、起重横梁94和行车95等构成。行车95的车轮96搁置在工字钢轨道梁4上，起重横梁94吊挂在跨水渠横梁91下方的轨道上，电动起重葫芦93设置在起重横梁94上。通过控制器，操作人员可以方便的控制起重横梁94行走以及挂钩92升降。
[0027]各模块安装、维护均可用吊车9吊离水面，维护或检修时无须中断整个系统的运行。同时，即使一个消毒模块出现故障也不会影响别的消毒模块的运行，只需将发生故障的消毒模块维修或更换，系统又可正常运转。
[0028]一、二氧化钛光催化模块的设计:
[0029]图3是图1所示二氧化钛光催化模块的结构示意图；图4是图3中A处的放大图；图5是图3中驱动涡轮的剖视图；图6是图3所示二氧化钛光催化模块的模块框架的左视图；图7是光催化旋转杆的结构示意图；图8是光催化旋转杆的剖视图。由图3结合图4、
5、6、7、8可知,二氧化钛反应模块6包括模块框架61,模块框架61内设有多个光催化旋转杆62，光催化旋转杆62上轴向设置有若干条形叶片63，条形叶片63上覆盖有一层光催化二氧化钛层631。模块框架61 —侧设有多个驱动涡轮64，驱动涡轮64包括涡轮壳65、设置于涡轮壳65内的涡轮叶片66。涡轮壳65顶部设有进水口 651，底部设有出水口 652，涡轮叶片66的中心轴67与光催化旋转杆62的中心轴68连接。
[0030]模块框架61上，位于模块框架61顶部的第一驱动涡轮进水口 651通过管道691与增压泵69连接，第一驱动涡轮出水口 652与其下面的多个驱动涡轮64依序串联。
[0031]超细二氧化钛涂层631最好采用以下方法制作。
[0032]增压泵连接，第一驱动涡轮出水口与其下面的多个驱动涡轮依序串联。
[0033]作为优选，所述超细二氧化钛涂层的制作方法包括以下步骤:
[0034]实施例1:控制溶解温度50°C，量取7份钛酸四丁酯(化学纯)液体倒入不锈钢容器内，在恒速剧烈搅拌的情况下，将35份无水乙醇滴加到钛酸四丁酯中，同时加入2份柠檬酸(分析纯)、2份乙二醇(分析纯)制成混合溶液；快速移取I份乙酰丙酮(分析纯)到混合溶液中，在恒速剧烈搅拌的状态下，以0.5滴/s的速度缓慢加入去离子水I份，滴毕后加入N-乙基全氟辛基磺酰胺0.002份、聚丙烯酸钠0.002份、六偏磷酸纳0.002份，继续搅拌30分钟，待溶液形成白色透明溶胶，将白色透明溶胶静置陈化30小时，于是得到具有很高的分散性及稳定性的二氧化钛溶胶；采用浸溃一提膜的方法将光催化旋转杆放入二氧化钛溶胶中，温度控制在27°C，浸溃12小时后取出，提拉速度为2 mm / s，湿膜在70°C烘箱中烘15分钟，然后放入溶胶中进行第二次浸溃，5分钟后取出，送入烘箱中于105°C烘15分钟，然后在马福炉中以:TC / min的速度升温至550°C，保温2小时，于是光催化旋转杆的条形叶片上表面均匀的覆盖了一层超细二氧化钛涂层。
[0035]在以上制作方法中，N-乙基全氟辛基磺酰胺、聚丙烯酸钠、六偏磷酸纳协同使用，起到缩聚和控制Ti02结晶生长的作用，使偏钛酸凝胶颗粒均匀地分散在反应体系中，而乙二醇、柠檬酸对晶化过程有重要影响，与Ti结合后进一步阻碍了晶体生长，使Ti02粒径降低。[0036]当晶粒尺寸减小到一定程度后，光能隙蓝移，对应于更高的氧化-还原电位，因而有更强的氧化-还原能力；另外，晶粒尺寸减小后光生载流子迁移到晶粒表面的时间大大缩短，有效地减少了光生电子和光生空穴的体相复合。因此，超细二氧化钛层631中的纳米颗粒能显著地提高其光催化活性。
[0037]为了验证本实用新型二氧化钛光催化模块的效果，以下对条形叶片63上超细二氧化钛涂层性能进行检测。
[0038]1.采用FE1-SIR10N-200型场发射扫描电镜(FESEM，美国)观察超细二氧化钛涂层的表面形态，透射电镜可以直观地了解这种纳米颗粒的形貌、几何形态和粒度分布等，从而辅助证明粉体颗粒外观特性。涂层表面均匀地分布着纳米级球形Ti02颗粒，颗粒直径为20~30 nm。并且涂层上排列有均匀分布的孔洞结构、直径大约为十几纳米。由于涂层表面具有多孔结构，因此提高了超细二氧化钛涂层631的比表面积，从而大大提高了其光催化效率。
[0039]2.采用UV-2000型紫外-可见分光光度计(美国尤尼柯)对不锈钢网或不锈钢球表面超细二氧化钛涂层631进行分析。
[0040]超细二氧化钛涂层6931的吸收峰λ max在250~270 nm间。可见本实用新型在紫外光范围内有着很好的吸收率，表明普通杀菌紫外灯就可以激发本实用新型条形叶片63，二氧化钛涂层631受激发后产生的空穴一电子对氧化能力将会更强，可很好地利用紫外灯的光源。
[0041]3.胶带拉膜试验:采用胶带拉膜的方法对超细二氧化钛涂层与不锈钢网或不锈钢球结合性能进行测试，其测试结果见表1。
[0042]表1:带拉膜试验
[0043]
【权利要求】
1.一种光催化紫外线消毒装置，包括明渠，多组紫外线灯管模块，其特征是所述紫外线灯管模块悬挂在明渠中，其中任意两组紫外线模块之间设有一组二氧化钛反应模块，所述二氧化钛反应模块包括模块框架，所述模块框架内设有多个光催化旋转杆，旋转杆上覆盖有光催化二氧化钛层，所述模块框架一侧设有多个驱动涡轮，所述光催化旋转杆端部的中心轴与驱动涡轮连接。
2.根据权利要求1所述的光催化紫外线消毒装置，其特征是所述光催化旋转杆上轴向设置有若干条形叶片，所述条形叶片上覆盖有一层光催化二氧化钛层。
3.根据权利要求1所述的光催化紫外线消毒装置，其特征是所述驱动涡轮包括涡轮壳、设置于涡轮壳内的涡轮叶片，所述涡轮壳顶部设有进水口，底部设有出水口，涡轮叶片的中心轴与光催化旋转杆的中心轴连接。
4.根据权利要求1或3所述的光催化紫外线消毒装置，其特征是所述模块框架上，位于模块框架顶部的第一驱动涡轮进水口通过管道与增压泵连接，第一驱动涡轮出水口与其下面的多个驱动涡轮依序串联。
【文档编号】C02F1/32GK203474508SQ201320459055
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】张杰波 申请人:张杰波