申请日2007.05.09
公开(公告)日2009.07.29
IPC分类号C02F1/32; C02F1/72; B01J21/08
摘要
本发明公开了一种三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置。它解决了目前缺乏成型的二氧化钛纤维光催化反应器装置，影响了光催化技术发展等问题，具有结构简单，使用方便，以二氧化钛纤维为光催化剂，以光导纤维为导光介质，通过光导纤维将太阳光导入该装置，作为二氧化钛纤维的激发源，使污水与催化剂在光源的激发下有效反应，达到去除污染物目的等优点，其结构为：它包括有机玻璃外筒，其侧面底部设有进水口，另一侧上部设有出水口，所述有机玻璃外筒内安装至少两个相互套装的异径等高的铝制网状筒，在相邻两个铝制网状筒间的夹层由光导纤维束)和三维二氧化钛纤维层复合组成，同时在有机玻璃外筒上端面设有聚光装置。
权利要求书
1、一种三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置，它包括有机玻璃外筒(1)，其侧面 底部设有进水口(7)，另一侧上部设有出水口(6)，其特征是：所述有机玻璃外筒(1)内 安装至少两个相互套装的异径等高的铝制网状筒(2)，在相邻两个铝制网状筒(2)间的夹 层由光导纤维束(3)和三维二氧化钛纤维层(4)复合组成，同时在有机玻璃外筒(1)上 端面设有聚光装置(5)。
2、根据权利要求1所述的三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置，其特征是：所述 夹层组成为，光导纤维束(3)由螺旋部分和直线部分组成，其中螺旋的尾端将光导纤维沿 直线引至有机玻璃外筒(1)上端面，在螺旋部分的两侧各附上至少一层三维二氧化钛纤维 层(4)。
3、根据权利要求1或2所述的三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置，其特征是： 所述三维二氧化钛纤维层(4)构成为它包括四层二氧化钛纤维，在第一层二氧化钛纤维的 基础上继续附着第二层二氧化钛纤维，其疏密度不同于第一层二氧化钛纤维，且相互交叉; 然后按第二层的方式，附着第三层二氧化钛纤维，其与第二层二氧化钛纤维又相互交叉， 且疏密度不同;第四层纤维按第一层二氧化钛纤维的方式布置，并与第三层二氧化钛纤维 又相互交叉，且疏密度不同，如此附着四次，形成相互交叉，疏密度不同，三维外密内疏 的二氧化钛纤维层(4)。
4、根据权利要求1所述的三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置，其特征是：所述 聚光装置(5)为凸透镜，它与光导纤维束(3)的直线部分末端端面的距离为透镜的焦距。
说明书
三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置
技术领域
本发明涉及一种光催化净水处理装置，尤其涉及一种三维二氧化钛纤维层光催化净水处 理装置。
背景技术
光催化氧化技术因其工艺简单，操作条件容易控制，可快速有效降解污染物且无二次污 染而在环境保护和化学化工等领域占据重要地位。用于光催化降解环境污染物的光催化剂多 为n型半导体材料，其中二氧化钛因其活性高、稳定性好、对人体无害而成为最受重视的一 种光催化剂。目前，纳米粉、薄膜和负载型等二氧化钛的应用形式存在难以克服的缺陷。悬 浮相纳米粉催化剂分离回收困难，薄膜和负载光催化剂光量子利用率低，催化剂易脱落。而 二氧化钛纤维光催化剂为解决上述问题提供了全新的途径。它将催化活性组分和基体融合成 一体，在不降低催化活性的前提下，又使其易于回收再利用。综合来看，降低了成本，减少 了消耗。总之，二氧化钛纤维作为光催化剂有诸多优点：活性高，强度高，韧性好，无毒、 害，成本低，可实现三维编织且耐水流冲击负荷高。但以二氧化钛纤维为光催化剂的光催化 工艺仍存在一些问题，如缺乏成型的二氧化钛纤维光催化反应器装置，对光的利用率低，反 应速度慢等，制约了光催化这项实用性很强的技术规模化、产业化的发展。由此可见，研制 开发与二氧化钛纤维配套的光催化净水处理装置势在必行。
发明内容
本发明的目的就是为了解决目前缺乏成型的二氧化钛纤维光催化反应器装置，影响了光 催化技术发展等问题，提供一种具有结构简单，使用方便，以二氧化钛纤维为光催化剂，以 光导纤维为导光介质，通过光导纤维将太阳光导入该装置，作为二氧化钛纤维的激发源，使 污水与催化剂在光源的激发下有效反应，达到去除污染物目的等优点的三维二氧化钛纤维层 光催化净水处理装置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种三维二氧化钛纤维层光催化净水处理装置，它包括有机玻璃外筒，其侧面底部设有 进水口，另一侧上部设有出水口，所述有机玻璃外筒内安装至少两个相互套装的异径等高的 铝制网状筒，在相邻两个铝制网状筒间的夹层由光导纤维束)和三维二氧化钛纤维层复合组 成，同时在有机玻璃外筒上端面设有聚光装置。
所述夹层组成为，光导纤维束由螺旋部分和直线部分组成，其中螺旋的尾端将光导纤维 沿直线引至有机玻璃外筒上端面，在螺旋部分的两侧各附上至少一层三维二氧化钛纤维层。
所述三维二氧化钛纤维层构成为它包括四层二氧化钛纤维，在第一层二氧化钛纤维的基 础上继续附着第二层二氧化钛纤维，其疏密度不同于第一层二氧化钛纤维，且相互交叉;然 后按第二层的方式，附着第三层二氧化钛纤维，其与第二层二氧化钛纤维又相互交叉，且疏 密度不同;第四层纤维层按第一层二氧化钛纤维方式布置，并与第三层二氧化钛纤维又相互 交叉，且疏密度不同，如此附着四次，形成相互交叉，疏密度不同，外密内疏的三维二氧化 钛纤维层。
所述聚光装置为凸透镜，它与光导纤维束的直线部分末端端面的距离为透镜的焦距。
本发明将二氧化钛纤维与光导纤维组合用于光催化污水处理装置，包括有机玻璃外筒， 聚光装置，大小两个铝制的网状筒，光导纤维束(包括螺旋部分和直线部分)，三维二氧化钛 纤维层。在光导纤维束螺旋部分形成的管内壁和外壁铺满二氧化钛纤维，形成夹层。用直径 不同的两个网状铝筒将上述夹层固定，再将上述固定好的夹套整体置于底端封闭的有机玻璃 筒中，玻璃筒的上端面设有聚光装置。出水口设在玻璃筒的一侧，进水口设在有机玻璃筒侧 面的底部。
该装置运行时，污水由进水口进入。通过聚光装置和光导纤维束，将光导入装置的内部， 二氧化钛纤维充分利用分光的能量，以此为激发源，进行光催化氧化反应，从而快速有效降 解污染物，使污水得到净化，最后由出水口排出。
本发明具有以下优点：
①通过聚光装置和螺旋状的光导纤维束，使太阳光进入装置内部，从而提高了太阳光的 利用率。
②光催化剂二氧化钛纤维强度高，韧性好，在此装置中被固定成型，进一步提高其耐水 流冲击负荷的能力。
③此二氧化钛纤维光催化装置能快速有效降解水中污染物，达到消毒，脱色，直至矿化 的目的。
④该装置结构简单，操作、维护方便。
⑤光催化剂二氧化钛纤维活性高，无毒、害，成本低，无二次污染。
