一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及饮用水消毒技术领域，具体涉及一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐。
【背景技术】
[0002]随着生活水平的提高，家用饮水机走进了大多数居民家庭，作为社会基本管理单位的社区也安装了越来越多的直饮水设备，在给广大居民带来方便的同时，也带来不少健康隐患。饮水机的贮水罐是细菌自下而上的很好场所，长时间不进行清洗消毒处理，贮水罐成了细菌滋生的温床，还有饮水机的聪明座与水桶接触部位，以及饮水机的龙头处等都是易污染的部位。
[0003]在饮水机消毒初期，桶装水在饮用至一半时，不同品牌的饮用桶装水细菌总数已经出现不同倍数的超标现象，桶装水饮用到第六天时，细菌菌落总数平均最高的达到了1400efu/mL，为标准(GB5749— 85)中的14倍，不同品牌的桶装水都出现了不同程度的超标，在饮水机不加热的情况下，热水出水的细菌总数要远远超过冷水口，有文献报道，50%以上为致病菌。通常情况下，饮水机缺少清洗且清洗效果难以保证，需要主动杀灭细菌的技术方案降低饮水机二次污染的程度。目前用于饮水机杀菌的主要方法有高温、臭氧、紫外、超声、膜过滤和抗菌材料等技术，这些技术存在或者成本高、或者杀菌持久性不强等缺点。
[0004]随着经济增长，向水环境排放的污染物越来越多，导致部分水源水体受到轻度污染，水源水成了微污染水源水，尽管有自来水厂的混凝、沉淀和消毒工艺对它们进行去除，但是传统处理工艺的去除率很低。这些有机物在氯化消毒情况下，生成具有致癌风险的消毒副产物，给居民的生活带来影响。因此，水源水中微量有机物的去除对饮用水安全十分重要。氯化消毒副产物包括三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)、卤代酮(HKs)、卤乙腈(HANs)、三氯硝基甲烧(Chlompierin)、氯化氰(Cyanogens chloride)、酸性氯化呋喃酮(MX)、齒代酚(ePs)、水合三氯乙醛(ehl0ralhydrate，CH)、溴酸盐等。三卤甲烷属挥发性卤代有机物，其中氯仿含量最高，还具有致突变性和动物致癌性。氯化副产物中非挥发性卤代有机物有卤乙酸、卤代酚、卤乙腈、卤代酮和卤代醛等，其中卤乙酸危害最大。因此，为保障人体健康，应采取有力的措施来控制饮用水中的氯化消毒副产物。
[0005]在各种改善水质，提高NOM处理效果的深度处理技术中，颗粒活性炭(GAC)吸附是最成熟有效的方法之一，它能完善常规水处理工艺，去除水中有机污染物。活性炭对有机物的去除主要是靠其巨大的比表面积，还有发达的空隙吸附。但是，通过GAC吸附去除Ν0Μ，存在吸附容量限制，且活性炭活化再生费用通常较高。因此，研究一种具有高效、持续消毒功能，成本低廉，占用空间小，且能去除水中天然有机物的杀菌装置具有重要意义。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐，成本低廉，占用空间小，且具有广谱、高效、持续杀菌消毒能力。
[0007]本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是:一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐，包括壳体、设置在壳体内的光照组件以及填充在壳体内的颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛处理剂，所述壳体由两端开口的筒体以及分别与筒体上下端螺纹连接的上盖和下盖构成，筒体内部下端设置有支撑栅板，且支撑栅板与下盖之间形成进水腔，支撑栅板上方的筒体内填充有颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛处理剂，处理剂上设置有压实栅板，压实栅板与上盖之间形成出水腔，所述光照组件包括灯管及多个玻璃翼环，灯管的一端依次穿过壳体上盖和压实栅板置入处理剂内，灯管的另一端置于壳体外部并设置有连接插头，所述玻璃翼环包括圆盘状翼环本体，翼环本体具有中心通孔，且翼环本体上均匀分布有沿轴线的透水孔，多个玻璃翼环分别通过其中心通孔套设在灯管上。
[0008]作为本发明一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的进一步改进:所述颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛处理剂通过以下方法制备得到:
1)、取0.lmol/L硝酸水溶液和乙醇按5:1的体积比混合得到溶液A，再向溶液A中加入乙酰丙酮，乙酰丙酮和乙醇的体积比为1:5，搅拌至完全溶解得溶液B ;再向溶液B中加入钛酸四丁酯，钛酸四丁酯和乙醇的体积比为1:2，搅拌至完全溶解得溶液C ;
2)、取颗粒活性炭加入到溶液C中，超声分散均匀后得溶液D，向溶液D中加入沉淀剂尿素，溶解完全后得溶液E ；
所述颗粒活性炭的加入量与步骤I)中0.lmol/L硝酸水溶液的质量比为1~2:10 ； 所述尿素的加入量与步骤I)中0.lmol/L硝酸水溶液的质量比为2~5 ；
3)、将溶液E转移到反应釜中，经水热反应得到水热合成产物F；
4)、将水热合成产物F经过滤、洗涤、烘干、隔绝空气加热后得颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛处理剂。
[0009]作为本发明一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的进一步改进:所述筒体、上盖和下盖的材质均为PP材料。
[0010]作为本发明一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的进一步改进:所述消毒罐还包括与进水腔连通的进水管以及与出水腔连通的出水管。这上进下出方式，有利于水溶液与改性活性炭的接触，增强有机物去除效果和杀菌效率。
[0011]作为本发明一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的进一步改进:所述灯管上设置有防水环翼，灯管通过防水环翼旋设在上盖上。
[0012]作为本发明一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的进一步改进:所述灯管为可见光灯管或紫外光灯管。
[0013]作为本发明一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐的进一步改进:所述玻璃翼环上透水孔的孔径为2_，水流从透水孔流过，同时阻止改性颗粒活性炭跌落进透水孔中，降低光的通透性。
[0014]有益效果
1、本发明的消毒罐用于居民饮用水的消毒，结构简单，成本低廉且占用空间小，消毒罐内填充有颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛，具有高效分解Ν0Μ，高效、光谱杀菌能力，适合在饮水机、直饮机上使用；
2、本发明的消毒罐采用光催化颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛消毒的同时，利用强氧化性去除水中有机物，将水中有机物氧化成C02、H2O等简单无机物，避免了一般化处理带来的二次污染，运行条件温和，光催化氧化有机物过程中，需要消耗大量能量，本发明采用低能谱的可见光，节约能量；
3、本发明消毒罐的罐体采用PP材料，环保无毒，且耐受可见光/紫外光照能力强。
【附图说明】
[0015]图1为本发明饮用水消毒罐的内部结构示意图；
图2为本发明饮用水消毒罐的玻璃翼环的结构示意图；
图中标记:1、筒体，2、上盖，3、下盖，4、支撑栅板，5、处理剂，6、压实栅板，7、灯管，8、玻璃翼环，9、连接插头，10、中心通孔，11、透水孔，12、进水管，13、出水管，14、防水环翼。
【具体实施方式】
[0016]如图所示:一种颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛饮用水消毒罐，包括壳体、设置在壳体内的光照组件以及填充在壳体内的颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛处理剂5，所述壳体由两端开口的筒体I以及分别与筒体I上下端螺纹连接的上盖2和下盖3构成，筒体1、上盖2和下盖3的材质均为PP材料，筒体I内部下端设置有支撑栅板4，且支撑栅板4与下盖3之间形成进水腔，进水腔连接有进水管12，支撑栅板4上方的筒体I内填充有颗粒活性炭负载氮修饰纳米二氧化钛处理剂5，处理剂5上设置有压实栅板6，压