申请日2020.02.05
公开(公告)日2020.06.02
IPC分类号C02F1/30
摘要
本发明公开了一种反应可控的光催化纤维污水处理设备，处理池的底部和/或侧壁设置有灯光板，处理池的上方设置有架体以及与架体连接的驱动组件、切割组件，第一气囊沿光催化纤维的周向裹持并控制其向切割组件移动;第二气囊设置于第一气囊和处理池之间并能够倾斜转动一角度，切刀设置于第二气囊和处理池之间并贴合第二气囊的端面，第二气囊沿光催化纤维的周向裹持并控制其紧束或松弛，当光催化纤维的一端面伸出第二气囊的端面，并且光催化纤维紧束时，切刀沿第二气囊的端面切割。本发明通过光催化纤维切粒处理污水，一方面，纤维颗粒较为容易回收，另一方面，光催化纤维与污水的接触面积容易控制，从而控制催化分解速率，实现对污水处理的控制。
权利要求书
1.一种反应可控的光催化纤维污水处理设备，包括处理池，其特征在于，所述处理池的底部和/或侧壁设置有灯光板，所述处理池的上方设置有架体以及与所述架体连接的驱动组件、切割组件，
所述驱动组件包括与所述架体滑动连接的第一气囊，所述第一气囊的内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道，并且所述第一气囊能够沿所述架体往复滑动一距离，所述第一气囊沿所述光催化纤维的周向裹持并控制其向所述切割组件移动;
所述切割组件包括与所述架体连接的第二气囊和切刀，所述第二气囊设置于所述第一气囊和所述处理池之间并能够倾斜转动一角度，所述切刀设置于所述第二气囊和所述处理池之间并贴合所述第二气囊的端面，所述第二气囊沿所述光催化纤维的周向裹持并控制其紧束或松弛，当所述光催化纤维的一端面伸出所述第二气囊的端面，并且所述光催化纤维紧束时，所述切刀沿所述第二气囊的端面切割。
2.根据权利要求1所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述架体上设置有至少一控制滑块，所述第二气囊的外表面与所述控制滑块固定连接，并通过所述控制滑块移动向一方向倾斜。
3.根据权利要求1所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，还包括设置于所述处理池内的搅拌组件，所述搅拌组件包括旋转轴以及围绕所述旋转轴的轴线、轴向设置的若干叶片。
4.根据权利要求1所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述第二气囊的内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道。
5.根据权利要求1所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，当所述光催化纤维的一端面伸出所述第二气囊的端面1-5mm，并且所述光催化纤维紧束时，所述切刀沿所述第二气囊的端面切割。
6.根据权利要求1所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述光催化纤维为中空结构。
7.根据权利要求1或6所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述光催化纤维为二氧化钛光催化纤维。
8.根据权利要求7所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备，其特征在于，所述二氧化钛光催化纤维为皮芯结构，所述皮层采用高分子材料制成，所述芯层采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛制成。
9.根据权利要求1-8任一所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述架体架设在所述处理池的上方，调整第一气囊和第二气囊至初始位置;
对所述第一气囊放气，将所述光催化纤维穿过所述第一气囊;
对所述第一气囊充气，并且对所述第二气囊放气，通过第一气囊紧密裹持所述光催化纤维，并带动所述光催化纤维向所述第二气囊所处方向移动，使其伸出所述第二气囊一距离;
对所述第二气囊充气，通过第二气囊紧密裹持所述光催化纤维，并启动所述切刀沿所述第二气囊的端面对所述光催化纤维进行切割，使其部分落入所述处理池内;
调整所述第一气囊至初始位置。
10.根据权利要求9所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备的使用方法，其特征在于，还包括以下步骤：
移动控制滑块，带动所述第二气囊向一方向倾斜。
说明书
一种反应可控的光催化纤维污水处理设备及其使用方法
技术领域
本发明涉及催化反应控制技术领域，尤其涉及一种反应可控的光催化纤维污水处理设备及其使用方法。
背景技术
污水处理为使污水达到特定排放标准，或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。随着水资源的日益短缺和水污染逐渐加剧，污水处理成为目前水资源保护的一种重要方式。
光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。光催化剂是将光能转换成为化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧气激发成极具氧化力的羟基自由基和超氧离子自由基，其能够分解对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，加速反应，不造成资源浪费，且不形成新污染产物。
催化反应的过程为反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散(因为此处反应物不断被消耗而浓度降低)，生成物则不断向外围扩散，即该过程包括七个步骤：①原料分子自主气流中向催化剂扩散;②接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散;③靠近催化剂表面的原料分子被催化剂吸附;④被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应;⑤生成的产品分子从催化剂上脱附下来;⑥脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散;⑦产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中，然后离开反应器。
催化反应的控制包括对催化剂与反应物的接触面积的控制，目前的常规做法为通过控制催化剂的剂型以及用量来控制两者的接触面积，但此方法在实际操作中很难对两者的接触面积作出较为精准控制，特别是广泛使用的颗粒状催化剂，虽然不同粒径的催化剂具有理论上的表面积，但由于制造上造成的误差、运输存储过程中造成的颗粒间磨损或聚合，因此实际使用中难以精准确认其与反应物的接触面积，并且其较小粒径难以回收，容易造成附加污染。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种反应可控的光催化纤维污水处理设备及其使用方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种反应可控的光催化纤维污水处理设备，包括处理池，所述处理池的底部和/或侧壁设置有灯光板，所述处理池的上方设置有架体以及与所述架体连接的驱动组件、切割组件，
所述驱动组件包括与所述架体滑动连接的第一气囊，所述第一气囊的内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道，并且所述第一气囊能够沿所述架体往复滑动一距离，所述第一气囊沿所述光催化纤维的周向裹持并控制其向所述切割组件移动;
所述切割组件包括与所述架体连接的第二气囊和切刀，所述第二气囊设置于所述第一气囊和所述处理池之间并能够倾斜转动一角度，所述切刀设置于所述第二气囊和所述处理池之间并贴合所述第二气囊的端面，所述第二气囊沿所述光催化纤维的周向裹持并控制其紧束或松弛，当所述光催化纤维的一端面伸出所述第二气囊的端面，并且所述光催化纤维紧束时，所述切刀沿所述第二气囊的端面切割。
优选地，所述架体上设置有至少一控制滑块，所述第二气囊的外表面与所述控制滑块固定连接，并通过所述控制滑块移动向一方向倾斜。
优选地，还包括设置于所述处理池内的搅拌组件，所述搅拌组件包括旋转轴以及围绕所述旋转轴的轴线、轴向设置的若干叶片。
优选地，所述第二气囊的内部设置有沿其长度方向螺旋延伸的气体通道。
优选地，当所述光催化纤维的一端面伸出所述第二气囊的端面1-5mm，并且所述光催化纤维紧束时，所述切刀沿所述第二气囊的端面切割。
优选地，所述光催化纤维为中空结构。
优选地，所述光催化纤维为二氧化钛光催化纤维。
优选地，所述二氧化钛光催化纤维为皮芯结构，所述皮层采用高分子材料制成，所述芯层采用成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛制成。
本发明还提供了一所述的反应可控的光催化纤维污水处理设备的使用方法，包括以下步骤：
将所述架体架设在所述处理池的上方，调整第一气囊和第二气囊至初始位置;
对所述第一气囊放气，将所述光催化纤维穿过所述第一气囊;
对所述第一气囊充气，并且对所述第二气囊放气，通过第一气囊紧密裹持所述光催化纤维，并带动所述光催化纤维向所述第二气囊所处方向移动，使其伸出所述第二气囊一距离;
对所述第二气囊充气，通过第二气囊紧密裹持所述光催化纤维，并启动所述切刀沿所述第二气囊的端面对所述光催化纤维进行切割，使其部分落入所述处理池内;
调整所述第一气囊至初始位置。
优选地，还包括以下步骤：
移动控制滑块，带动所述第二气囊向一方向倾斜。
优选地，移动控制滑块，带动所述第二气囊水平倾斜20-60°。
优选地，所述光催化纤维伸出所述第二气囊1-5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过光催化纤维切粒处理污水，一方面，纤维颗粒较为容易回收，另一方面，光催化纤维与污水的接触面积容易控制，从而控制催化分解速率，实现对污水处理的控制。
(2)本发明通过第一气囊和第二气囊配合，实现光催化纤维的移动，进一步地，气囊内部的螺旋形气体通道不仅能够减少充气量，从而快速实现对光催化纤维的紧密裹持，而且均衡了对光催化纤维控制力度，将裹持力度分散在多个维度上，防止光催化纤维断裂。
(3)本发明通过第二气囊倾斜以调整切割端面的面积，从而调整落入池内的光催化纤维颗粒的表面积，以调控光催化纤维与污水的接触面积，实现对污水处理速率的控制。
(4)本发明通过皮芯结构光催化纤维，催化材料处于芯层，被皮层包覆保护，纤维颗粒的悬浮性好，能够分布在污水中的各个层级，对搅拌依赖程度低，进一步芯层中心为中空，一方面增加催化材料与污水的接触面积，另一方面，增强纤维颗粒悬浮性。（发明人张国基;张希兰;汤燕雯;赵甜）
