本实用新型属于水净化技术领域，尤其涉及一种螺旋式太阳能水净化浮岛。
背景技术：
随着人类城市化和工业化进程的推进，进入河道中的有害污染物逐渐增多，河道水处理技术的开发一直是全球各国的研究热点。自1972年被报道以来，光催化材料凭借其化学性质稳定、选择性低、无毒、价廉易得和催化效率高等优点，为水处理提供了一条新的途径。在足够能量的光线照射下，光催化材料能够产生光生电子-空穴对，而光生电子和空穴分别能够和水中的污染物发生还原和氧化反应。光催化材料在水处理中的应用主要包括去除重金属离子、含氧酸盐和有机物，以及抑制藻类和微生物的过度繁殖。
然而，光催化材料在实际应用中仍存在不少困难。首先，光催化材料回收困难，光催化材料主要以粉末状为主，粒径小，沉降速度慢，常采用过滤、混凝及离心等方式回收，但都有一定的技术缺陷，不仅增加了运行过程的复杂性，也造成了光催化材料难以应用于大型流通的水体中。其次，光催化材料由于自身结构特点，绝大多数情况下，只能在高能量紫外光(波长小于387nm)下激发，而紫外光仅占太阳光总能量的5％左右，除此之外，紫外光在溶液中还会快速地衰减，一般传播深度仅有5-10cm，为保证污染物去除效果，往往需要增加光源数量(或强度)。最后，常见的光催化材料仅在光线的激发下，才拥有氧化还原能力，无光环境下则失效。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的光催化材料回收困难和不能全天候净水的问题，本实用新型提供一种螺旋式太阳能水净化浮岛。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下，一种螺旋式太阳能水净化浮岛，包括伞状浮体和设置在伞状浮体上方的太阳能面板，所述伞状浮体的外表面开设有螺旋向下的流道，所述伞状浮体的外表面设置有光催化剂涂层，所述伞状浮体上设置有与太阳能面板电连接的蓄电池和与蓄电池电连接的水泵，所述水泵的出水口设置在伞状浮体的顶端，并且所述出水口的水流流经伞状浮体的外表面，所述水泵的进水口延伸至伞状浮体的外部。
作为优选，所述伞状浮体的底部固定有泡沫塑料块。泡沫塑料具有密度低、质轻和耐腐蚀等特点，既可增加浮岛的漂浮稳定性，又可延长浮岛的使用寿命。
作为优选，所述伞状浮体内开设有容纳腔，所述蓄电池和水泵均设置在容纳腔内，并固定在泡沫塑料块上。防止蓄电池和水泵由于风吹日晒以及与水长时间接触而受到损坏，可有效保护蓄电池和水泵，增强其工作稳定性，并延长其使用寿命。容纳腔的开设不仅能有效减轻伞状浮体的重量，增强伞状浮体的漂浮效果，还能节约资源和降低成本。
作为优选，所述太阳能面板通过连接杆与伞状浮体连接，所述连接杆的一端固定在太阳能面板的底面，另一端穿过伞状浮体固定在泡沫塑料块上。
作为优选，所述连接杆与太阳能面板垂直，并与伞状浮体同轴线，所述水泵的出水口穿过伞状浮体向上，并与连接杆的距离为1～2cm。连接杆与太阳能面板垂直设置保证日照始终能照射在太阳能面板上，增加日照的使用效率。当水泵的出水口喷水时，保证水流从伞状浮体的顶端开始往下流动，增加水流与伞状浮体外表面的接触时间，有效延长光催化剂对水体的反应时间，提高水净化的效率。
进一步地，所述太阳能面板的底面固定有紫外LED灯带，所述紫外LED灯带与光催化剂涂层相对，所述紫外LED灯带与所述蓄电池电连接。太阳能面板转换太阳能至电能的效率为20％-30％，再通过电能转化成紫外光，即使考虑到电能转紫外光的损耗，通过转换产生的紫外光强度也可达到太阳光中紫外光的3-5倍，而紫外光在太阳光中仅占5％，大大提高了对太阳能的利用率。当无光照时，蓄电池储存的电能持续点亮紫外LED灯带，使光催化剂与污染水持续反应，在提高光催化反映效率的同时，达到全天候净水的效果。
进一步地，所述连接杆上贯穿有安装孔，所述太阳能面板与蓄电池的连接导线和紫外LED灯带与蓄电池的连接导线均穿过安装孔。安装孔的开设可减轻浮岛的重量，增强伞状浮体的漂浮效果。导线穿过安装孔，防止风吹日晒雨淋对导线的损坏，提高导线使用的稳定性，延长导线的使用寿命，降低维修成本。
进一步地，所述光催化剂为钨酸铯。钨酸铯通过与聚合物混合形成混合溶液喷涂于所述伞状浮体的外表面，形成具有暗活性的钨酸铯涂层，使光催化材料钨酸铯可重复利用，提高了光催化的效率，解决了光催化剂难以回收的问题(钨酸铯涂层的暗活性相关报道详见：Xing,Z.；Zeng,X.；Deletic,A.；McCarthy,D.；Wang,G.；Zhang,X.,Constructing ultrathin film with"memory"photocatalytic activity from monolayered tungstate nanodots.Chem Commun(Camb)2016,52(43),6985-6988)。钨酸铯作为光催化剂，特点为在光线激发的情况下，钨酸铯中的钨能够通过价态转换，将多余的能量储存起来，在无光条件下，通过释放储存的电子处理水中污染物，进而达到全天候净水的效果。
进一步地，具有流道的所述伞状浮体通过3D打印技术制造而成。采用3D打印技术制造，具有制造时间短、成品精度高和加工材料省的优势。
有益效果：本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛的光催化材料通过聚合物固定于伞状浮体的外表面，污染水通过水泵引至伞状浮体的上部，随后沿着伞状浮体外表面的螺旋向下的流道缓慢流下，解决了光催化材料回收困难的问题，3D打印出的螺旋式结构，能有效地延长污染水和光催化剂的接触时间约10-20倍，显著提高了光催化净水的效果；
本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛除太阳能外无任何其它能量输入，且太阳能利用率远高于常规光催化体系，太阳能面板转换太阳能至电能的效率为20％-30％，再通过电能转化成紫外光，即使考虑到电能转紫外光的损耗，通过转换产生的紫外光强度也可达到太阳光中紫外光的3-5倍(考虑到紫外光在太阳光中仅占5％)。此外，由于采用污染水从位置固定的光催化剂表面流过的方式，污染水的深度仅为1.5-2.5cm，此污染水的深度对紫外光的衰减效应十分有限，能使得转换的紫外光最大程度地被光催化剂吸收利用，从而显著提高了本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛对太阳能的利用率；
本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛无光条件下也可以处理污染水，无光照时蓄电池储存的电能持续释放，使水净化浮岛继续运行，由于本实用新型采用钨酸铯作为光催化剂，特点为在光线激发的情况下，钨酸铯中的钨能够通过价态转换，将多余的能量进行储存，当无光照且蓄电池内的电能释放完后，钨酸铯通过释放储存的电子继续处理污染水，确保无光条件下的净水效果。
附图说明
图1是本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛的剖视示意图；
图2是本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛的部件伞状浮体的俯视示意图；
图中1、伞状浮体，11、容纳腔，12、流道，2、太阳能面板，3、蓄电池，4、水泵，41、出水口，42、进水口，5、泡沫塑料块，6、连接杆，61、安装孔，7、紫外LED灯带。
具体实施方式
实施例
如图1～2所示，一种螺旋式太阳能水净化浮岛，包括伞状浮体1和设置在伞状浮体1上方的太阳能面板2，所述伞状浮体1的底部与水体接触，所述伞状浮体1的轴线与水面垂直，为了增强伞状浮体1漂浮的稳定性，所述伞状浮体1的大端底部固定有泡沫塑料块5，所述伞状浮体1的外表面设置有光催化剂涂层，所述光催化剂为钨酸铯，通过与聚合物混合形成混合溶液，并将其喷涂于所述伞状浮体1的外表面。所述太阳能面板2的底面固定有紫外LED灯带7，所述紫外LED灯带7与光催化剂涂层相对，所述紫外LED灯带7与所述蓄电池3电连接。所述伞状浮体1上设置有与太阳能面板2电连接的蓄电池3和与蓄电池3电连接的水泵4，所述伞状浮体1内开设有容纳腔11，所述蓄电池3和水泵4均设置在容纳腔11内，并固定在泡沫塑料块5上，所述水泵4的出水口41的水流流经伞状浮体1的外表面，所述水泵4的进水口42设置在水体内。为了延长污染水与光催化剂的反应时间，所述伞状浮体1的外表面开设有螺旋向下的流道12。具有流道12的所述伞状浮体1通过3D打印技术制造而成。
所述太阳能面板2通过连接杆6与伞状浮体1连接，所述连接杆6的一端固定在太阳能面板2的底面，另一端穿过伞状浮体1固定在泡沫塑料块5上，所述连接杆6与太阳能面板2垂直，并与伞状浮体1同轴线。所述连接杆6上贯穿有安装孔61，所述太阳能面板2与蓄电池3的连接导线和紫外LED灯带7与蓄电池3的连接导线均穿过安装孔61。所述水泵4的出水口41穿过伞状浮体1向上，并与连接杆6的距离为1～2cm。
工作原理如下：
将本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛放置在需要净化的水体表面，太阳能面板2通过吸收太阳能将其转化为电能存入蓄电池3，再由蓄电池3的控制装置控制水泵4从浮岛底部吸入水体中的水，然后由水泵4的出水口41将水体中的水送至伞状浮体1上部，同时蓄电池3也将点亮紫外LED灯带7，紫外LED灯带7发出的紫外光激活涂在伞状浮体1外表面的钨酸铯光催化剂，使其为与污染水进行氧化还原反应做好准备。随后水沿着浮体表面的螺旋向下的流道12缓慢流回水体中，在此过程水中的污染物被光催化剂不断地降解。当无太阳光照射时，蓄电池3内储存的电能持续释放，本实用新型螺旋式太阳能水净化浮岛可以继续工作；光线激发的情况下，钨酸铯中的钨能够通过价态转换，将多余的能量进行储存，在无光条件下，通过释放储存的电子处理水中污染物，确保无光条件下的净水效果。