一种关于滤芯的自净化体系及处理方法与流程

[0001]
本发明涉及一种过滤器材领域，更具体涉及一种关于滤芯的自净化体系及处理方法。


背景技术：

[0002]
滤芯是过滤行业的专业名词，作为液体或气体处理过程中的过滤器材，得到了普遍应用。为了净化原生态的资源和资源的再利用，而需要的净化设备，现在滤芯主要用在油过滤、空气过滤、水过滤等过滤行业。除去液体或者空气中少量固体颗粒的，可保护设备的正常工作或者空气的洁净，当流体进入置有一定规格滤网的滤芯后，其杂质被阻挡，而清洁的流物通过滤芯流出。液体滤芯使液体（包括油、水等）使受到污染的液体被洁净到生产、生活所需要的状态，也就是使液体达到一定的洁净度。气体滤芯在过滤的过程中其表面会吸附大量的颗粒杂质，随着杂质不断增加，气体滤芯表面的滤孔将被堵塞，并且在气体滤芯表面还会形成滤饼、粉尘架桥等，因此需要对气体滤芯表面堆积的杂质进行清除，实现气体滤芯过滤功能的再生。对气体滤芯表面杂质的清除一般有机械方式，例如通过刷子或机械振荡方法，但是这种机械方式的设备结构复杂，而且由于动作一致性差，容易损坏气体滤芯，气体滤芯损伤后表面的杂质会进入气体滤芯内，这将会污染净化气体带入后续工序造成极大的损失。还有通过向过滤装置反吹入高压气流，使反吹的高压气流反吹入气体滤芯内实现逆向清灰的方式。但是反吹高压气流时由于喷嘴形状和进入气体滤芯的反吹高压气流形成的高压膨胀区破裂位置不同，导致存在难以清除的死角位置。另外还有一种通过燃烧除尘的方式。因为气体滤芯表面的沉积杂质一般为焦油或黄磷等可燃物质，因此可以将气体滤芯置于空气或高含氧量的气体中，通过气体在高温下与所述的沉积杂质燃烧达到取出杂质的目的。但这种方式在燃烧时放热量大，并且难以对燃烧温度进行控制。同时由于通常在燃烧时气体滤芯让然是安装在过滤装置中的，即气体滤芯处于在线状态，过滤装置内不同位置的气体流动状态是不同的，由此导致不同位置的气体滤芯周围气体的含氧量不同，其表面杂质燃烧的充分程度不同。而且在过滤装置内会存在死区，燃烧时产生的热量不能被气体带走，使得局部温度很高。这些因素都会导致气体滤芯在通过高温燃烧方式再生时不同位置气体滤芯的温度不同，即使同一根气体滤芯的不同位置温度也会有所不同，非常容易产生气体滤芯局部温度高而导致过滤滤芯变形损坏。
[0003]
有鉴于此，有必要对现有技术中的净化处理方式予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于公开一种关于滤芯的自净化体系及处理方法，用以实现对滤芯本身的净化处理，更好的保证滤芯的过滤性能，实现高利用率的使用价值。
[0005]
为实现上述目的，本发明提供了一种关于滤芯的自净化体系，包括：内置于滤芯内部的光源体，在先填充或在后填充于滤芯内部的二氧化钛粉末颗粒与导电介质，对向夹持于滤芯两端的电场部件和/或用于提升滤芯外界温度的温控反应室；所述光源体呈点阵状
分布于滤芯的过滤层表面或呈条状螺旋缠绕于过滤层的表面；当只具备电场部件时，所述光源体包括：聚硅烷材料，恶唑衍生物材料，以上两种材料的任一或任二存在的混合物；当只具有温控反应室时，所述光源体为稀土荧光粉；当同时具备电场部件与温控反应室时，所述光源体包括：聚硅烷材料，恶唑衍生物材料，稀土荧光粉，以上三种材料的任一或任二或三者共同存在的混合物。
[0006]
作为本发明的进一步改进，所述聚硅烷材料与恶唑衍生物材料以及以上两种材料的任一或任二存在的混合物通过电致发光。
[0007]
作为本发明的进一步改进，所述稀土荧光粉通过热致发光。
[0008]
作为本发明的进一步改进，所述导电介质为氯化钠溶液或在滤芯的过滤层制造过程中掺杂具有导电性的金属杂质，其中当导电介质为氯化钠溶液时，向氯化钠溶液中加入二氧化钛粉末颗粒，通过向滤芯内部注射悬浮有二氧化钛粉末颗粒的氯化钠溶液，使二氧化钛粉末颗粒在滤芯内部均匀分布。
[0009]
作为本发明的进一步改进，当导电介质为金属杂质时，通过静电纺丝工艺或表面涂覆工艺在滤芯的过滤层表面均匀排布二氧化钛粉末颗粒与导电介质。
[0010]
作为本发明的进一步改进，所述电场部件包括：正电极单元，负电极单元；分别夹持于滤芯两端的正电极单元与负电极单元形成电势差，使分布于滤芯内部的光源体发出紫外光，并实现二氧化钛粉末颗粒对滤芯内部杂质的催化。
[0011]
作为本发明的进一步改进，所述二氧化钛粉末颗粒通过与碳量子点复合，提高纳米二氧化钛光催化效率。
[0012]
作为本发明的进一步改进，将所述滤芯放置于温控反应室中，提升光源体激发光的光照强度，以提高反应效率。
[0013]
本发明还提供了一种关于滤芯的自净化体系的处理方法：步骤s1：预处理，向滤芯的外层通入具有少量二氧化钛粉末颗粒的氯化钠溶液或将滤芯放置于具有少量二氧化钛粉末颗粒的氯化钠溶液中，将处理过的滤芯放置于温控反应室中并进行通电，实现所述滤芯外层孔径内的污渍在二氧化钛和紫外光的催化反应下被降解，以扩大滤芯外层孔径；步骤s2：将预处理后的滤芯，在保证内部具有导电介质以及二氧化钛粉末颗粒的情况下，放置于温控反应室中并进行通电，内置于滤芯内部的光源体发出紫外光并持续一段时间，实现所述过滤层内的污物在二氧化钛和紫外光的催化反应下被降解；步骤s3：通过向经过步骤s1处理后的滤芯内通入清水或气体，对过滤层内的污物进行清洗。
[0014]
作为本发明的进一步改进，向滤芯内部再次填充二氧化钛粉末颗粒，并依上述步骤s1、步骤s2、步骤s3组合循环进行多次催化和清洗操作。
[0015]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）在滤芯内部布设光催化剂二氧化钛粉末颗粒，再通过内置电致发光和/或热致发光的光源体的方法，使用氯化钠溶液以浸泡的方式或在滤芯的材料中掺杂少量导电金属给予滤芯一定的导电能力，将滤芯放置一定的温控中，最终使得滤芯内部拥有发生氧化还原的能力，构成自成系统的自净化体系，一定程度上解决了滤芯在回收清理上的种种困难，并克服了难以反复利用的局限，该净化体系适用于气体或液体滤芯，适用范围广，操作难度小，
可以解决以往滤芯难以清洗的困局，并能够避免滤芯结构的破坏，避免了净化处理后的滤芯出现过滤效果大幅度下降的可能性，除此之外，可以通过多次反复循环净化、清洗达到预先的对滤芯过滤效果的要求。
[0016]
（2）该净化体系操作简单，净化效果尚佳，通过通电和/或加热的方式，为滤芯提供外在的条件，使滤芯内部的光源体发出紫外光以及荧光，为反应的发生提供了重要条件，点阵排列的光源体以及螺旋方式排列的光源体最大化的减少对滤芯过滤层面积的干扰，同时使得催化反应的面积均匀分布在滤芯内部，为滤芯的自净化体系做到了完美的保证，避免了因滤芯内部难以清理的区域而降低滤芯过滤效果的问题。
[0017]
（3）对属于光催化剂二氧化钛粉末颗粒的添加可使用工艺方法，在制造滤芯过滤层的同时采用纺丝工艺或涂覆工艺添加，此种方式一定程度上可减少光催化剂的消耗，使滤芯的过滤效果保持最佳，同时，亦可采用注射悬浮有二氧化钛粉末颗粒的氯化钠溶液，在保证滤芯具有优良的导电性的同时做到了最大的反应效率的保证，一方面避免了因属于光催化剂二氧化钛粉末颗粒的消耗而降低的净化效果，另一方面可使滤芯内部的滤饼、粉尘架桥等难清理的杂质更好的与二氧化钛粉末颗粒的接触，加快滤芯清理的效率，解决了类似杂质难以清理的障碍。
[0018]
（4）操作简单，实现方便，可应用范围广，适应性强，很大程度上提高了滤芯的使用寿命。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图；图1为本发明滤芯的自净化体系中电场部件与滤芯的示意图。
[0020]
图中：d为水或气体的清洗流动方向。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
[0022]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有
说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0024]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0025]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
[0026]
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0027]
请参图1所示出的本发明一种关于滤芯的自净化体系及处理方法的一种具体实施方式。
[0028]
在本实施方式中，一种关于滤芯的自净化体系，包括：内置于滤芯内部的光源体，在先填充或在后填充于滤芯内部的二氧化钛粉末颗粒与导电介质，对向夹持于滤芯两端的电场部件和/或用于提升滤芯外界温度的温控反应室；所述光源体呈点阵状分布于滤芯的过滤层表面或呈条状螺旋缠绕于过滤层的表面；当只具备电场部件时，所述光源体包括：聚硅烷材料，恶唑衍生物材料，以上两种材料的任一或任二存在的混合物；当只具有温控反应室时，所述光源体为稀土荧光粉；当同时具备电场部件与温控反应室时，所述光源体包括：聚硅烷材料，恶唑衍生物材料，稀土荧光粉，以上三种材料的任一或任二或三者共同存在的混合物。本发明利用的是光催化降解滤芯内部的大分子结构，以达到对滤芯的净化处理，实现滤芯多次重复利用的效果。光催化反应的三要素：紫外线光或一定波长的荧光，作为光催化剂的纳米二氧化钛粉末颗粒，固体颗粒物和油污。作为光催化反应的条件为纳米二氧化钛粉末颗粒在与固体颗粒物和油污接触的条件下受到紫外线光或一定波长的荧光的照射，而发生氧化还原能力，降解大分子链结构，实现滤芯依靠自身净化获得较好的过滤效果。
[0029]
本发明一种关于滤芯的自净化体系，通过在滤芯内部布置光源体，光源体可以在外在条件下激发出紫外线光以及一定波长的荧光，本实施例中可采用的光源体为聚硅烷材料薄膜或恶唑衍生物薄膜或稀土荧光粉。
[0030]
其中聚硅烷材料薄膜与恶唑衍生物薄膜均具有电致发光的特性，此为现有技术中光器件常用的材料，且聚硅烷材料薄膜与恶唑衍生物薄膜的发光特性受到温度的影响，在一定范围内，温度的提高，能够提高发光的强度以及光的持续时间，为光催化的反应时间提供更大的保障，而稀土荧光粉本身具有很好的热致发光性，在高温的条件下能够激发出供纳米二氧化钛粉末颗粒催化反应的波长。为了实现电致发光的前提是给予滤芯一定的导电性，本实施例采用的是在滤芯的整体排布导电介质，此导电介质的存在方式分为两种情形，一种为工艺掺杂，另一种为在反应前物理添加。当滤芯具有一定的导电性的同时，还需要电场部件，在滤芯的两端设有的电场部件，为滤芯带来电子的流动，使得内置于滤芯内部的光源体激发出紫外光。作为光催化剂的纳米二氧化钛粉末颗粒同样也具有两种方式存在，一种为工艺掺杂，另一种为在反应前与导电介质掺杂并以液态的形式注射入滤芯内部，使两
者同时均匀渗透在滤芯的内部，与滤芯内部的固体颗粒物以及油污等大分子杂质接触，为反应发生提供必要的接触条件。为了不影响滤芯的过滤面积，对滤芯的过滤效果做到最小的影响，光源体的布置可以采用点阵式错开滤芯过滤层的过滤孔而均匀排布或采用呈条状螺旋缠绕的方式排布于每一过滤层的表面。保证了过滤效果的同时，最大范围的保证了光源体激发紫外线光的光照范围。
[0031]
在本实施例中，导电介质第一种存在方式为在过滤层的制造过程中掺杂具有导电性的金属杂质。静电纺丝工艺中，还包括将壳聚糖与粘合剂混合后进行静电纺丝的步骤。粘合剂为聚环氧乙烷或者聚乳酸－羟基乙酸共聚物通过现有技术可以得知，粘合剂为聚环氧乙烯(peo)。peo是一种结晶性、热塑性的水溶性聚合物，可以和许多聚合物形成络合物。在本发明中，在壳聚糖溶液中，加入peo能够调节壳聚糖溶液的粘度，在静电纺丝的过程中，成膜效果好，并通过peo与壳聚糖形成共轴复合物，增强壳聚糖纤维膜的力学性能。为了将微米纤维膜和纳米纤维膜中纤维的粒径控制在一定范围内，并使其具有很好的成膜性和机械性能，在静电纺丝工艺中，壳聚糖的浓度为5－8％。优选的，壳聚糖的浓度为6.5％。通过工艺纺丝的方法，在滤芯的制造的最基本单元即制造滤芯的材质上作改进，通过掺杂某种金属杂质实现复合纺丝的工艺步骤，为滤芯具备优良的导电性实现了可行性。导电介质第二种存在方式为氯化钠溶液，通过将滤芯浸泡在氯化钠溶液中，以获得滤芯的导电性。氯化钠溶液具有很好的导电性，且氯化钠溶液浓度越高，导电性能就越强，此乃公知常识，在此不做赘述。具有氯化钠溶液的滤芯使得滤芯本身暂时也具有了优良的导电性。
[0032]
更具体的，向氯化钠溶液中加入二氧化钛粉末颗粒，通过向滤芯内部注射悬浮有二氧化钛粉末颗粒的氯化钠溶液，使二氧化钛粉末颗粒在滤芯内部均匀分布。通过将具备优良导电性的氯化钠溶液与作为光催化剂的二氧化钛粉末颗粒混杂的形式，注射入滤芯的内部，使其在滤芯内部分布均匀，作为一种更简洁方便的操作步骤，操作简单，且能够随时保证滤芯具有很好的导电性以及足够的且分布均匀的光催化剂的二氧化钛粉末颗粒的排布。除此之外，通过静电纺丝工艺或表面涂覆工艺在滤芯的过滤层表面均匀排布二氧化钛粉末颗粒使滤芯本身就存在光催化剂，减少了操作步骤，使得滤芯净化更加方便，可行。
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在本实施例中，电场部件包括；正电极单元，负电极单元；分别夹持于滤芯两端的正电极单元与负电极单元形成电势差，使分布于滤芯内部的光源体发出紫外光，并实现二氧化钛粉末颗粒对滤芯内部杂质的催化。在具有导电性的滤芯的两端设置正电极单元以及负电极单元，使得滤芯两端构成的电势差供电流通过，从而激发光源体的激发光性能，进一步的完善了自净化体系实现的前提条件。对稀土荧光粉作为光催化剂来说，电场部件目的为加热，为滤芯反应提升一定的温度，以加快反应速度，而并不是提供电势差。
[0034]
需要注意的是，二氧化钛粉末颗粒通过与碳量子点复合，以提高纳米二氧化钛光催化效率。二氧化钛作为当今最受关注的光催化材料，应用于光降解有机污染物，但二氧化钛的光催化效率低，不能充分利用可见光，碳量子点具有优异的光学性能和上转换荧光性能，纳米二氧化钛与碳量子的复合能够实现可见光的全频谱利用。荧光碳量子点具有无毒，制备简单，成本低廉，性能稳定，不含重金属，荧光量子转化效率高，透明，无沉降，无光散射等优点，从而提高了光催化效率，提升了滤芯净化程度。
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在本实施例中，还包括温控反应室，将滤芯放置于温控反应室（未示出）中，提高导电介质的导电性以及光源体的光照强度，以提高反应效率。聚硅烷材料薄膜与恶唑衍生物
薄膜均具有电致发光的特性，此为现有技术中光器件常用的材料，且聚硅烷材料薄膜与恶唑衍生物薄膜的发光特性受到温度的影响，在一定范围内，温度的提高，能够提高发光的强度以及光的持续时间，为光催化的反应时间提供更大的保障，而稀土荧光粉本身具有很好的热致发光性，在高温的条件下能够激发出供纳米二氧化钛粉末颗粒催化反应的波长。
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本净化体系的处理方法包括以下步骤：步骤s1，将具有导电介质以及二氧化钛粉末颗粒的的滤芯放置于温控反应室中并进行通电，内置于滤芯内部的光源体发出紫外光并持续一段时间，实现所述过滤层内的污物在二氧化钛和紫外光的催化反应下被降解；此步骤中可使用具有少量二氧化钛粉末颗粒的氯化钠溶液充当导电介质，同时又能够满足光催化剂的需求，进行预净化，目的为扩大滤芯内部由于污渍而堵塞的孔隙。步骤s2，通过向经过步骤s1处理后的滤芯内通入清水或气体，对过滤层内的污物进行清洗。在完成上述步骤后可再次向滤芯内部再次填充二氧化钛粉末颗粒，并依上述步骤s1和步骤s2循环进行多次催化和清洗操作。同时，可将净化后的滤芯放置于清水中，并利用超声波振动仪对滤芯内被降解的小分子杂质进行更为有效的清除。目的为彻底的完成净化，提升净化效果。
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上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
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此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。