CN1973736A - 活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱 - Google Patents

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张国栋
孙和芳
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Abstract

本发明提供一种活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱，属于水净化处理技术领域，本发明采用液相沉积法在颗粒状活性炭表面沉积TiO2，并采用光化学掺银的方法在催化剂表面掺银，以此为填料组装净水柱，净水柱组成是：净水柱中装有镀有掺银TiO2膜的颗粒活性炭8，装紫外灯3的石英管2垂直位于净水柱中部，固定多孔隔板4与活动多孔隔板9分别水平位于净水柱的上下部，滤布5与滤布10分别位于固定多孔隔板4与活动多孔隔板9的下部，进水口1位于净水柱的上部与净水柱底部的可卸封头11相连，出水口6位于净水柱的上部，净水柱由塑料外壳7密封。该净水柱装置简便、操作方便、价格低廉、净化过程不会产生新的污染。

Description

活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱
技术领域：
本发明属于水净化处理技术领域，具体涉及一种活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱。
背景技术：
目前，人们大都将自来水煮沸后直接饮用，煮沸只能杀死水中的细菌，难以去除水中溶解的有机物和重金属离子。随着水源污染日趋严重，自来水中有机物含量大幅度升高，长期饮用有害物质超标水对人类的健康将产生严重危害，特别是采用氯气消毒的自来水，易产生具有三致(致癌、致畸变、致突变)的物质，对人体危害更为严重。
传统的饮用水净化方法为活性炭吸附和膜过滤。但在使用过程中，随着活性炭上有害物质吸附量的增加，其吸附能力下降，出水水质劣化，需要经常更换，但更换的时间难以掌握。对于膜过滤来说，水中的悬浮物及水垢容易使膜堵塞，需要经常清洗。另外，细菌能够以附着在活性炭和过滤膜表面的有机物为食物而迅速繁殖，危及人的身体健康。由于TiO2光催化饮用水是一种全新的净化方法，能将水中有机物分解成CO2和水，并使水中重金属离子还原去除，不会产生二次污染，但由于自来水中的有机物含量很低，水在净化柱中停留时间较短，光催化效率低，难以使处理后水质达到直接饮用的标准。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱。该净水柱采用在活性炭表面沉积TiO2作为光催化剂，将活性炭的吸附作用和TiO2光催化作用相结合，使自来水中有机物得以深度净化。当自来水经过光催化柱时，水中微量有机物被活性炭吸附而被富集。在紫外光照射下，TiO2表面产生光生电子—空穴对，光生空穴具有强氧化作用，光生电子具有强还原作用。被活性炭吸附的有机物扩散至TiO2表面，被光生空穴氧化分解为CO2和水。重金属离子在TiO2表面被光生电子还原而从中去除，在紫外光和光催化剂共同作用下，水中细菌和有害物质被杀灭从而使自来水达到可直接饮用的程度。
本发明的目的是将活性炭的吸附作用与TiO2的光催化作用相结合，将其用于饮用水的净化，使自来水深度净化后可以直接饮用。
本发明所提供的净水柱为柱体结构，净水柱组成是：净水柱中装有镀有掺银TiO2膜的颗粒活性炭8，装紫外灯3的石英管2垂直位于净水柱中部，固定多孔隔板4与活动多孔隔板9分别水平位于净水柱的上下部，滤布5与滤布10分别位于固定多孔隔板4与活动多孔隔板9的下部，进水口1位于净水柱的上部与净水柱底部的可卸封头11相连，出水口6位于净水柱的上部，净水柱由塑料外壳7密封。
本发明所使用的活性炭负载掺银TiO2是通过以下方式制备：
A、在0.1～0.3mol/L的(NH4)2TiF6和0.15～0.50mol/L H3BO3溶液中，用氨水调节PH为1.0～3.0，将经洗涤干燥后的颗粒状活性炭浸入，在40～60℃条件下反应2～8h，取出沉积了TiO2的载体，洗涤干燥后在300～600℃热处理2h，得到活性炭负载TiO2光催化剂。
B、将以上制得的光催化剂置于大烧杯中，加入0.02mol/L～0.08mol/L的AgNO3溶液，在搅拌条件用紫外光照射，Ag+被还原为Ag原子沉积在TiO2表面，时间为5～15min，得到活性炭负载掺银TiO2光催化剂。TiO2掺银不仅可以增强杀菌能力而且可以提高光催化效率。
本发明将活性炭的吸附作用和TiO2的光催化作用相结合，可以使自来水中微量有机物有效地分解为CO2和H2O，使水中重金属离子还原为金属从水中析出，杀灭水中细菌和其它有害微生物，使自来水达到直接饮用的程度。装置简便、操作方便、价格低廉、净化过程不会产生新的污染，是一种高效率、低消耗的直饮水制备方法。
附图说明：
附图为本实用新型的结构示意图。
图中：1.进水口，2.石英管，3.紫外灯(254nm)，4.固定多孔隔板，5.滤布，6.出水口，7.塑料外壳，8.镀有TiO2膜的颗粒活性炭，9.活动多孔隔板，10.滤布，11.可卸封头
具体实施方式：
下面以实施例来对本发明的应用做进一步的阐述：
净化柱直径为6cm，长度为20cm，内装8W紫外灯，装填120克活性炭负载TiO2光催化剂，TiO2的负载量为2％，控制水的流量，在光催化条件下检测进水和出水的水质变化，水中有机物含量用COD(化学耗氧量)表征，重金属离子用原子分光光度计测量，水中细菌数采用平板计数法检测，以马鞍山市管道自来水为源水，测量在催化剂吸附达到饱和条件下进行，结果如下：
实施例1.
水的流量为1600mL/h，自来水COD为6.0mg/L，细菌数为500个/L，重金属离子Hg2+、Ca2+、Cr2+等未检出，光催化净化后COD为0.8mg/L，细菌数为零。
实施例2.
水的流量为1500mg/h，进水COD为6.5mg/L，细菌数为450个/L，重金属离子未检出，出水COD为1.0mg/L，细菌数为零。
实施例3.
水的流量为2000mg/h，进水COD为5.5mg/L，细菌数为400个/L，重金属离子未检出，净水后出水COD为1.2mg/L，细菌数为零。
以上结果均达到直饮水的水平。

Claims (2)

1、活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱，其特征在于净水柱组成是：净水柱中装有镀有掺银TiO2膜的颗粒活性炭8，装紫外灯3的石英管2垂直位于净水柱中部，固定多孔隔板4与活动多孔隔板9分别水平位于净水柱的上下部，滤布5与滤布10分别位于固定多孔隔板4与活动多孔隔板9的下部，进水口1位于净水柱的上部与净水柱底部的可卸封头11相连，出水口6位于净水柱的上部，净水柱由塑料外壳7密封。
2、根据权利要求1所述的活性炭负载掺银TiO2光催化家用饮水机的净水柱，其特征在于其中所述的活性炭负载掺银TiO2是通过以下方式制备的：
A、在0.1～0.3mol/L的(NH4)2TiF6和0.15～0.50mol/L H3BO3溶液中，用氨水调节PH为1.0～3.0，将经洗涤干燥后的颗粒状活性炭浸入，在40～60℃条件下反应2～8h，取出沉积了TiO2的载体，洗涤干燥后在300～600℃热处理2h，得到活性炭负载TiO2光催化剂。
B、将以上制得的光催化剂置于大烧杯中，加入0.02mol/L～0.08mol/L的AgNO3溶液，在搅拌条件用紫外光照射，Ag+被还原为Ag原子沉积在TiO2表面，时间为5～15min，得到活性炭负载掺银TiO2光催化剂。
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