CN114314738A - 一种具有昼夜节律的水污染处理装置 - Google Patents

一种具有昼夜节律的水污染处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有昼夜节律的水污染处理装置，包括上下贯穿的圆柱状反应器，所述反应器内设有多层筛网盒，所述筛网盒内布设光催化凝胶颗粒，所述反应器周边纵向设有多根水管，所述水管由反应器底部延伸至顶部，并在顶部连接有喷淋装置，所述水管上设有多个转动机构，通过转动机构连接多个水平设置的太阳能板，所述反应器对应太阳能板的水平位置开口，所述太阳能板在转动机构驱动下旋进反应器内对筛网盒上方封闭，或者旋出反应器充分吸收太阳能，所述反应器下方设有升降装置，所述升降装置连接储能装置，所述储能装置位于液面之上，同时设有感光元件。通过本装置可以充分利用太阳能降解水环境中有机污染物。

Description

一种具有昼夜节律的水污染处理装置
技术领域
本发明涉及水污染处理领域技术领域，尤其是涉及一种具有昼夜节律的水污染处理装置。
背景技术
随着河流水污染物越来越严重，甚至在全国各地出现了黑臭水体。因此，世界各地的研究者通过各种方法来解决河流水污染。其中光催化作为一种有效的水污染处理办法，由于具有高效、节能、安全等优势，受到了众多研究者的青睐。如ZL 201620535433.1一种大型自动控制场效应水质净化一体设备，通过此设备对水库、河流或地表水源进行供水厂集中水净化处理,由于光催化池的光磁量子的作用,延长了电子空穴对的寿命,使其避免在阳光照射下滋生藻类物质、细菌等污染物。另外，ZL201710057850.9公布了一种可见光响应的光催化生态护岸砖及其制备方法，该专利具有生态护岸砖功能一体化、制造成本低，在利用光催化降解有机污染物的同时,兼顾生态效应,可同时达到净化水质和固岸护坡的效果。但该专利装置无法移动，且难以清洗表面。同时，催化剂钝化后难以更换，且更换成本较高。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种具有昼夜节律的水污染处理装置。
技术方案：本发明公开的具有昼夜节律的水污染处理装置，包括上下贯穿的圆柱状反应器，所述反应器内设有多层筛网盒，所述筛网盒内布设光催化凝胶颗粒，所述反应器周边纵向设有多根水管，所述水管由反应器底部延伸至顶部，并在顶部连接有喷淋装置，所述水管上设有多个转动机构，通过转动机构连接多个水平设置的太阳能板，所述反应器对应太阳能板的水平位置开口，所述太阳能板在转动机构驱动下旋进反应器内对筛网盒上方封闭，或者旋出反应器充分吸收太阳能，所述反应器下方设有升降装置，所述升降装置连接储能装置，所述储能装置位于液面之上，同时设有感光元件，通过感光元件判断光照强度，控制升降装置驱动反应器潜入液下吸附污染物或者伸出液面降解污染物，当反应器潜入液下，太阳能板封闭筛网盒，当反应器伸出液面，太阳能板由转动机构旋出充分吸收太阳能，同时，喷淋装置对上方打开的筛网盒内的光催化凝胶颗粒进行清洗。
进一步的，当感光元件感应光亮大于100lux时，升降装置带动反应器伸出液面，太阳能板由转动机构旋出充分吸收太阳能，同时，喷淋装置对上方打开的筛网盒内的光催化凝胶颗粒进行清洗；光亮低于100lux时，关闭太阳能板旋回，同时通过升降装置将反应器移至液面下方，水渗透进反应器内，光催化凝胶颗粒持续吸附污染物。
进一步的，所述喷淋装置的喷洒时间间隔通过感光元件传导，随着光亮降低，喷淋的间隔时间逐步减少。
进一步的，所述喷淋装置当太阳光大于5万lux时，每隔30分钟，喷洒10分钟；大于1万lux时，间隔50分钟，喷洒10分钟；大于1000lux时，每隔1.5小时，喷洒10分钟；大于100lux时，每隔3小时，喷洒10分钟。
进一步的，所述筛网盒包括一个固定于反应器底部的整圆筛网盒以及设于其上方的分体扇形筛网盒，所述分体扇形筛网盒错落分布多层，所述升降装置与底部的整圆筛网盒固定连接。
进一步的，所述升降装置在上端连接有螺旋柱，所述分体扇形筛网盒均与螺旋柱连接，受其驱动在整圆筛网盒上方转动角度。
进一步的，所述水管的进水端设有过滤器，过滤水中杂质。
进一步的，所述反应器内壁布设有反光镜面，用于反射，折射太阳光。
进一步的，所述光催化凝胶颗粒为碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒，所述碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒的制备方法如下：首先将1-4g的双氰胺与2-8g碘化钾研磨，混合均匀的样品放在通有氮气的管式炉内高温煅烧，煅烧温度为500-600℃，升温速率2-5℃/min，煅烧时间4-8h。得到的黄色粉末在100mL的去离子水中搅拌8-12h,抽滤，60-80℃真空烘干样品备用；将上述制备好的样品0.1-0.3g，1g-3g海藻酸钠放入50mL水中，充分搅拌8-10h分散均匀，然后，将上述分散均匀的样品，滴入0.1g/mL-0.3g/mL的CaCl2溶液中，利用速度为15mL/h的蠕动泵进行凝胶颗粒制备。
有益效果：与现有技术相比：
(1)本发明选取凝胶催化剂，利用其凝胶独特的空腔结构以及含有的丰富官能团可以实现高效的吸附污染物；
(2)本发明喷淋装置的设计，可以防止一直光照凝胶收缩，喷淋装置的存在可以持续保持凝胶吸附污染物；
(3)本发明螺旋柱旋转后可以使所有凝胶颗粒充分利用太阳能，提高光能利用率，实现高效的光催化降解水环境中存在的有机污染物；
(4)本发明通过感光元件调节升降装置，将用于太阳能转化为电能，可以有效的减少运行能耗，实现节能环保；
(5)本发明安装拆卸简便，建设成本低，维护管理容易，应用方便，可直接投入使用，适宜推广。
附图说明
图1为本发明反应器位于液下结构图；
图2为本发明反应器位于液上结构图；
图3为本发明实施例中利用碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒吸附降解亚甲基蓝实验颜色变化图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种具有昼夜节律的水污染处理装置，包括上下贯穿的圆柱状反应器1，所述反应器1内设有多层筛网盒2，所述筛网盒2内布设光催化凝胶颗粒3，筛网盒2的孔径小于光催化凝胶颗粒3，所述反应器1周边纵向设有多根水管4，所述水管4由反应器1底部延伸至顶部，并在顶部连接有喷淋装置5，所述水管4上设有多个转动机构6，通过转动机构6连接多个水平设置的太阳能板7，所述反应器1对应太阳能板7的水平位置开口，所述太阳能板7在转动机构6驱动下旋进反应器1内对筛网盒2上方封闭，或者旋出反应器1充分吸收太阳能，所述反应器1下方设有升降装置8，所述升降装置8连接储能装置9，所述储能装置9位于液面之上，同时设有感光元件10，通过感光元件10判断光照强度，控制升降装置8驱动反应器1潜入液下吸附污染物或者伸出液面降解污染物，当反应器1潜入液下，太阳能板7封闭筛网盒2，当感光元件10感应光亮大于100lux时，升降装置8升长，反应器1伸出液面，太阳能板7由转动机构6旋出充分吸收太阳能，同时，喷淋装置5对上方打开的筛网盒2内的光催化凝胶颗粒3进行清洗。所述筛网盒2包括一个固定于反应器1底部的整圆筛网盒以及设于其上方的分体扇形筛网盒，所述分体扇形筛网盒错落分布多层，所述升降装置8与底部的整圆筛网盒固定连接。
喷淋装置5的喷洒时间间隔通过感光元件10传导，所述喷淋装置的喷洒时间间隔通过感光元件传导，随着光亮降低，喷淋的间隔时间逐步减少。当太阳光大于5万lux时，每隔30分钟，喷洒10分钟；大于1万lux时，间隔50分钟，喷洒10分钟；大于1000lux时，每隔1.5小时，喷洒10分钟；大于100lux时，每隔3小时，喷洒10分钟。
喷洒清洗同时也可确保凝胶颗粒不会变形缩小，可以在降温的同时使催化剂再次吸附污染物。
所述升降装置8在上端连接有螺旋柱11，所述分体扇形筛网盒均与螺旋柱11连接，受其驱动在整圆筛网盒上方转动角度。
所述水管4的进水端设有过滤器12。所述反应器1内壁布设有反光镜面13。
使用时：
首先打开太阳能板7，将制备好的光催化凝胶颗粒3，均匀的铺满一层于筛网盒2上，然后再关闭太阳能板，然后将反应器1通过升降装置8将其固定于河流或者湖泊液面下，进行吸附污染物。其中喷淋装置5自带传感器，可以控制反应器的升降装置，使反应器处于液面下方，这样不管是丰水期、枯水期能够保证吸附时均处于液面下方。然后感光元件10感受到亮度大于100lux后通过电路在此控制升降装置上升。此时，反应器内排出多余的水。同时打开太阳能板，接受太阳能，为体系供电。反光镜面13也会反射太阳光，使光催化剂凝胶颗粒能够接受更多的太阳能。然后，每隔一定时间，通过过滤器12和水管4以及喷淋装置喷洒一定时间(间隔时间和喷洒时间根据感光元件的数值决定，当太阳光大于5万lux时，每隔30分钟，喷洒10分钟；大于1万lux时，间隔50分钟，喷洒10分钟；大于1000lux时，每隔1.5小时，喷洒10分钟；大于100lux时，每隔2小时，喷洒10分钟)。直至亮度低于100lux，关闭太阳能电板，同时通过升降装置8将反应器1移至液面下方，水渗透进反应器1内，光催化凝胶颗粒3持续吸附污染物。
所述光催化凝胶颗粒为碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒，所述碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒的制备方法如下：首先将1-4g的双氰胺与2-8g碘化钾研磨，混合均匀的样品放在通有氮气的管式炉内高温煅烧，煅烧温度为500-600℃，升温速率2-5℃/min，煅烧时间4-8h。得到的黄色粉末在100mL的去离子水中搅拌8-12h,抽滤，60-80℃真空烘干样品备用；将上述制备好的样品0.1-0.3g，1g-3g海藻酸钠放入50mL水中，充分搅拌8-10h分散均匀，然后，将上述分散均匀的样品，滴入0.1g/mL-0.3g/mL的CaCl2溶液中，利用速度为15mL/h的蠕动泵进行凝胶颗粒制备。
利用碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒吸附降解亚甲基蓝实验：
如图3所示，将上述制备好的凝胶，分别用于持续黑暗条件吸附0.1ppm(A),1ppm(B),5ppm(C),10ppm(D),20ppm(E)的亚甲基蓝都有一个明显的吸附性能。此外，将吸附后的凝胶颗粒放在自然光下，亚甲基蓝会明显的被光降解，凝胶恢复原来的颜色(F)。

Claims (9)

1.一种具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：包括上下贯穿的圆柱状反应器(1)，所述反应器(1)内设有多层筛网盒(2)，所述筛网盒(2)内布设光催化凝胶颗粒(3)，所述反应器(1)周边纵向设有多根水管(4)，所述水管(4)由反应器(1)底部延伸至顶部，并在顶部连接有喷淋装置(5)，所述水管(4)上设有多个转动机构(6)，通过转动机构(6)连接多个水平设置的太阳能板(7)，所述反应器(1)对应太阳能板(7)的水平位置开口，所述太阳能板(7)在转动机构(6)驱动下旋进反应器(1)内对筛网盒(2)上方封闭，或者旋出反应器(1)充分吸收太阳能，所述反应器(1)下方设有升降装置(8)，所述升降装置(8)连接储能装置(9)，所述储能装置(9)位于液面之上，同时设有感光元件(10)，通过感光元件(10)判断光照强度，控制升降装置(8)驱动反应器(1)潜入液下吸附污染物或者伸出液面降解污染物，当反应器(1)潜入液下，太阳能板(7)封闭筛网盒(2)，当反应器(1)伸出液面，太阳能板(7)由转动机构(6)旋出充分吸收太阳能，同时，喷淋装置(5)对上方打开的筛网盒(2)内的光催化凝胶颗粒(3)进行清洗。
2.根据权利要求1所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：当感光元件(10)感应光亮大于100lux时，升降装置(8)带动反应器(1)伸出液面，太阳能板(7)由转动机构(6)旋出充分吸收太阳能，同时，喷淋装置(5)对上方打开的筛网盒(2)内的光催化凝胶颗粒(3)进行清洗；光亮低于100lux时，关闭太阳能板(7)旋回，同时通过升降装置(8)将反应器(1)移至液面下方，水渗透进反应器(1)内，光催化凝胶颗粒(3)持续吸附污染物。
3.根据权利要求2所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述喷淋装置(5)的喷洒时间间隔通过感光元件(10)传导，随着光亮降低，喷淋的间隔时间逐步减少。
4.根据权利要求3所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述喷淋装置(5)当太阳光大于5万lux时，每隔30分钟，喷洒10分钟；大于1万lux时，间隔50分钟，喷洒10分钟；大于1000lux时，每隔1.5小时，喷洒10分钟；大于100lux时，每隔3小时，喷洒10分钟。
5.根据权利要求1所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述筛网盒(2)包括一个固定于反应器(1)底部的整圆筛网盒以及设于其上方的分体扇形筛网盒，所述分体扇形筛网盒错落分布多层，所述升降装置(8)与底部的整圆筛网盒固定连接。
6.根据权利要求5所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述升降装置(8)在上端连接有螺旋柱(11)，所述分体扇形筛网盒均与螺旋柱(11)连接，受其驱动在整圆筛网盒上方转动角度。
7.根据权利要求1所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述水管(4)的进水端设有过滤器(12)。
8.根据权利要求1所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述反应器(1)内壁布设有反光镜面(13)。
9.根据权利要求1所述的具有昼夜节律的水污染处理装置，其特征在于：所述光催化凝胶颗粒(3)为碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒，所述碘化钾修饰氮化碳凝胶颗粒的制备方法如下：首先将1-4g的双氰胺与2-8g碘化钾研磨，混合均匀的样品放在通有氮气的管式炉内高温煅烧，煅烧温度为500-600℃，升温速率2-5℃/min，煅烧时间4-8h。得到的黄色粉末在100mL的去离子水中搅拌8-12h,抽滤，60-80℃真空烘干样品备用；将上述制备好的样品0.1-0.3g，1g-3g海藻酸钠放入50mL水中，充分搅拌8-10h分散均匀，然后，将上述分散均匀的样品，滴入0.1g/mL-0.3g/mL的CaCl2溶液中，利用速度为15mL/h的蠕动泵进行凝胶颗粒制备。
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