專利名稱：一種飲用水凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種飲用水凈化裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及水源凈化，利用光催化技術(shù)和無機膜過濾技術(shù)來凈化飲用水，具體為一種集成光催化和無機膜過濾技術(shù)的飲用水凈化裝置。
背景技術(shù)：
[0002]在飲用水處理方面，目前現(xiàn)有設(shè)備多是采用吸附的方法去除水中微量有機物，存在吸附平衡和飽和的限制，致使有機物去除不徹底。懸浮物過濾多采用棉質(zhì)或有機膜濾芯， 雖然可以取得較好的功率效果，但是機械強度和耐腐蝕性受限制，而且不能夠起到滅菌的目的。滅菌措施多采用紫外燈滅菌，在無催化劑作用的情況下，該種方式滅菌效果不徹底， 存在細(xì)菌光復(fù)活的現(xiàn)象。[0003]光催化降解水中有機污染物是一項新興的頗有發(fā)展前任的廢水處理技術(shù)，但目前的光催化技術(shù)多采用顆粒狀或纖維狀催化劑，采用的是TiO2顆粒，由于TiO2顆粒難以回收， 存在對飲用水造成二次污染的可能，存在催化劑分離的問題。[0004]中國專利CN02115309. 4《家庭式光催化飲用水凈化裝置》，它包括流速控制器、初級處理裝置、光催化處理裝置和儲水器；光催化處理裝置為立罐式結(jié)構(gòu)，它包括紫外光源及其玻璃管護套、內(nèi)壁涂有光催化薄膜的普通玻璃管等；該實用新型的優(yōu)點是采用了光催化膜反應(yīng)處理技術(shù)。缺點是用于過濾懸浮物的濾芯在使用一段時間后需要更換，使用壽命受限制。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實用新型要解決的問題是現(xiàn)有的飲用水凈化裝置采用有機膜過濾，有機膜機械強度和耐腐蝕性受限制，不易清洗，需要經(jīng)常更換，而且不能滅菌；采用紫外燈滅菌在無催化劑作用的情況下效果不徹底，存在細(xì)菌光復(fù)活的現(xiàn)象；采用光催化膜反應(yīng)滅菌的凈化裝置大都存在催化劑分離的問題，或是使用壽命受限制。[0006]本實用新型的技術(shù)方案為一種飲用水凈化裝置，包括活性炭過濾組件和光催化無機膜組件，活性炭過濾組件和光催化無機膜組件依次連接，水流從活性炭過濾組件流入， 從光催化無機膜組件流出飲用凈化水，所述光催化無機膜組件的結(jié)構(gòu)為在多孔陶瓷管的內(nèi)壁上附著微孔光催化劑薄膜，所述光催化劑薄膜為TiO2薄膜，平均膜孔徑小于1 μ m，光催化劑薄膜與多孔陶瓷管壁形成徑向滲透水流通路，在多孔陶瓷管外套接不銹鋼管，不銹鋼管兩端用法蘭密封，多孔陶瓷管的兩端采用密封圈與不銹鋼管隔絕，光催化的光源置于多孔陶瓷管的軸心位置，光源外套有石英套管；多孔陶瓷管為立式結(jié)構(gòu)，水流由底部的進水口，經(jīng)分布器均勻進入多孔陶瓷管，再經(jīng)微孔光催化劑薄膜的徑向滲透水流通路滲透到多孔陶瓷管與不銹鋼管之間的空間，然后經(jīng)由設(shè)置在不銹鋼管上的出水口流出引用凈化水。[0007]光催化無機膜組件中，多孔陶瓷管頂部設(shè)有出水口，未經(jīng)無機膜過濾的水由多孔陶瓷管頂部流出，出水口設(shè)有水量控制閥門。[0008]所述光催化劑薄膜材料包括TiO2、摻雜型TiO2，光源為功率小于15W的紫外燈或輻射光譜含小于400nm的電致發(fā)光光源；活性炭過濾組件的活性炭為粒徑大于1 μ m的顆粒。[0009]本實用新型提供了一種聯(lián)合使用活性炭吸附、無機膜過濾和T^2光催化高效滅菌和去除微量有機物的飲用水凈化裝置，該裝置適用于自來水深度凈化，制備可供直接飲用的凈水。本實用新型由二部分構(gòu)成，活性炭過濾組件為預(yù)處理部分，用于去除自來水中的部分有機物和余氯，集成了光催化反應(yīng)和膜過濾的光催化無機膜組件為深度處理部分在紫外光和微孔光催化無機膜的作用下，既可達(dá)到快速滅菌、降解余氯以及殘留有機物的效果， 又同時可以進行深度過濾處理。自來水經(jīng)過以上二部分的作用，可以直接飲用。[0010]本實用新型采用了無機膜代替常用的棉質(zhì)或有機膜濾芯，以錯流過濾的方式去除懸浮物，并且水流方向為豎直設(shè)置，自來水經(jīng)活性炭吸附后，經(jīng)光催化處理并由無機膜過濾，未經(jīng)過濾的水，沿多孔陶瓷管構(gòu)成的水流通路直接流出作為洗潔用水，同時該過程可以起到?jīng)_洗多孔陶瓷管內(nèi)壁沉積物的作用，該部分水量可由設(shè)置的水量控制閥門控制，使用較大水量能提高軸向流速，達(dá)到?jīng)_洗多孔陶瓷管內(nèi)壁所附膜的表面污染物的目的，從而避免長期使用過程中濾芯的更換。[0011]本實用新型將無機膜過濾和光催化反應(yīng)集為一體，在無機膜表面滅菌的同時進行過濾，合并水凈化的處理單元，縮小了整體裝置的體積，提高了處理效率。


[0012]圖1為本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0013]圖2為本實用新型裝置的光催化無機膜組件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
[0014]如圖1，本實用新型裝置包括活性炭過濾組件1、光催化無機膜組件2，活性炭過濾組件1、光催化無機膜組件2依次連接，水流3從活性炭過濾組件1流入，流經(jīng)光催化無機膜組件2，未通過無機膜過濾的水流出作為洗潔用水4，經(jīng)過光催化和過濾的水流出飲用凈化水5。[0015]圖2為本實用新型裝置的光催化無機膜組件2的結(jié)構(gòu)圖，光催化無機膜組件的主體為多孔陶瓷管對，多孔陶瓷管M為立式結(jié)構(gòu)，多孔陶瓷管M內(nèi)壁附著微孔光催化劑薄膜 23，所述光催化劑薄膜23為TW2薄膜，即具有光催化活性的無機膜，平均膜孔徑小于ι μ m, 形成徑向滲透水流通路，光催化材料包括TiO2、摻雜型TW2 ；光源21置于多孔陶瓷管M的軸心位置，光源21為功率小于15W的紫外燈或輻射光譜含小于400nm的電致發(fā)光光源，光源21外設(shè)有石英套管22保護。所述多孔陶瓷管M構(gòu)成水流通路，置于兩端用法蘭沈密封的不銹鋼管20內(nèi)，多孔陶瓷管M的兩端采用密封圈25與不銹鋼管20隔絕，水流由底部的進水口 28，經(jīng)分布器均勻進入多孔陶瓷管M，在光源21和微孔光催化劑薄膜23的共同作用下，進行滅菌和降解殘留的微量有機物，未經(jīng)微孔光催化劑薄膜23和多孔陶瓷管M過濾的水由多孔陶瓷管M頂部出口流出，可作為洗潔用水4，經(jīng)微孔光催化劑薄膜23和多孔陶瓷管M過濾后的水流入多孔陶瓷管M與不銹鋼管20之間的空間，最后由側(cè)面的出水口 00流出引用凈化水5，完成飲用水凈化處理，處理后的水可直接引用。[0016]本實用新型具體是這樣實現(xiàn)的將活性炭填充在豎直的底端封閉的筒體內(nèi)，自來水由引流管進入筒體底部，經(jīng)活性炭層除去有機物等一些雜質(zhì)后，溢流進入光催化無機膜組件，其中，用于吸附的活性炭為粒徑大于Iym的顆粒，可采用食用乙醇浸泡再生并重復(fù)利用。光催化無機膜組件2采用錯流方式，在壓力的作用下，一部分水在微孔光催化劑薄膜 23的膜表面進行光催化反應(yīng)后，沿徑向經(jīng)微孔光催化劑薄膜23滲透到多孔陶瓷管M外，進入多孔陶瓷管M與不銹鋼管20形成的空間內(nèi)，并流出光催化無機膜組件2，完成飲用水凈化處理。其余未通過微孔光催化劑薄膜23的水則由多孔陶瓷管對頂端出口流出，作為一般洗潔用水。多孔陶瓷管M頂端出口可設(shè)置閥門，調(diào)節(jié)多孔陶瓷管M內(nèi)水體的壓力，進而控制滲透通量，該過程即為錯流過濾。開大閥門，加快軸向流速，可以及時清除多孔陶瓷管 24內(nèi)無機膜表面的大部分沉積物，而無需更換多孔陶瓷管M以清潔或更換附著的無機膜。[0017]多孔陶瓷管內(nèi)壁的微孔光催化劑薄膜是光催化無機膜組件的核心部件，光催化劑薄膜為具有光催化活性的無機膜，以鈦酸丁酯、冰醋酸、正丁醇、水的摩爾比為1:4:5:3的比例配制TW2溶膠，將陶瓷管的內(nèi)壁用水清洗干凈，并于稀鹽酸中浸泡30min，然后再用蒸餾水洗凈，之后在120°C的溫度下于鼓風(fēng)干燥箱中烘干一小時，待載體，也就是多孔陶瓷管冷卻后，用浸漬提拉法涂膜先將載體放入TiO2溶膠中浸泡2min，然后以10cm. mirT1的速度提拉。提拉后，將載體在空氣中晾干，然后再將其至于馬弗爐中焙燒，通電使溫度從100°C升到500°C，且溫度每升高100°C均保溫1小時。焙燒結(jié)束后使載體隨爐溫冷卻，即得負(fù)載在多孔陶瓷管內(nèi)壁的TW2薄膜，重復(fù)上述步驟，即可得到附有4層TW2薄膜的多孔陶瓷管，構(gòu)成光催化無機膜組件的主體部分，SEM測定膜的厚度為200nm，膜孔徑小于1 μ m。[0018]實施例[0019]自來水依次通過本實用新型裝置的活性炭過濾組件活性炭顆粒粒徑大于Iym; 光催化無機膜組件光催化TiO2無機膜，平均膜孔徑0. 5μπι，光源為4W低壓汞燈照射，光催化無機膜組件進行錯流過濾。自來水經(jīng)本實用新型裝置過濾處理后，CODsfa由0. 19mg. Γ1降低為0. 04mg. L—1，去除率為78. 9%，細(xì)菌總數(shù)由8個.L—1降低為0，滅菌率為100%。[0020]本實用新型活性炭過濾組件的活性炭為粒徑大于Iym的顆粒，可再生并重復(fù)利用，如采用食用乙醇浸泡。[0021]本實用新型提供了一種聯(lián)合使用活性炭吸附、無機膜過濾和T^2光催化高效滅菌和去除微量有機物的飲用水凈化裝置，該裝置適用于自來水深度凈化，制備可供直接飲用的凈水。本實用新型由二部分構(gòu)成，活性炭過濾組件為預(yù)處理部分，用于去除自來水中的部分有機物和余氯，集成了光催化反應(yīng)和膜過濾的光催化無機膜組件為深度處理部分在紫外光和負(fù)載于多孔陶瓷管內(nèi)壁的微孔光催化無機膜的作用下，既可達(dá)到快速滅菌、降解余氯以及殘留有機物的效果，又同時可以進行深度過濾處理。自來水經(jīng)過以上二部分的作用， 可以直接飲用。[0022]本實用新型采用了多孔陶瓷管和微孔光催化劑薄膜代替常用的棉質(zhì)或有機膜濾芯，以錯流過濾的方式去除懸浮物，并且水流方向為豎直設(shè)置，自來水經(jīng)活性炭吸附后，由多孔陶瓷管和微孔光催化劑薄膜部分過濾，未經(jīng)過濾的水，沿多孔陶瓷管構(gòu)成的水流通路直接流出作為洗潔用水，同時該過程可以起到?jīng)_洗多孔陶瓷管內(nèi)壁沉積物的作用，清潔光催化劑薄膜，從而避免長期使用過程中濾芯的更換。[0023]本實用新型將無機膜過濾和光催化反應(yīng)集為一體，在無機膜表面滅菌的同時進行過濾，減少了一個處理單元裝置，縮小了整體裝置的體積，提高了處理效率。
權(quán)利要求1.一種飲用水凈化裝置，其特征是包括活性炭過濾組件和光催化無機膜組件，活性炭過濾組件和光催化無機膜組件依次連接，水流從活性炭過濾組件流入，從光催化無機膜組件流出飲用凈化水，所述光催化無機膜組件的結(jié)構(gòu)為在多孔陶瓷管的內(nèi)壁上附著微孔光催化劑薄膜，所述光催化劑薄膜為TW2薄膜，平均膜孔徑小于1 μ m,光催化劑薄膜與多孔陶瓷管壁形成徑向滲透水流通路，在多孔陶瓷管外套接不銹鋼管，不銹鋼管兩端用法蘭密封，多孔陶瓷管的兩端采用密封圈與不銹鋼管隔絕，光催化的光源置于多孔陶瓷管的軸心位置，光源外套有石英套管；多孔陶瓷管為立式結(jié)構(gòu)，水流由底部的進水口，經(jīng)分布器均勻進入多孔陶瓷管，再經(jīng)微孔光催化劑薄膜的徑向滲透水流通路滲透到多孔陶瓷管與不銹鋼管之間的空間，然后經(jīng)由設(shè)置在不銹鋼管上的出水口流出引用凈化水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飲用水凈化裝置，其特征是光催化無機膜組件中，多孔陶瓷管頂部設(shè)有出水口，未經(jīng)無機膜過濾的水由多孔陶瓷管頂部流出，出水口設(shè)有水量控制閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種飲用水凈化裝置，其特征是所述光催化劑薄膜材料包括TiO2、摻雜型TiO2,光源為功率小于15W的紫外燈或輻射光譜含小于400nm的電致發(fā)光光源；活性炭過濾組件的活性炭為粒徑大于1 μ m的顆粒。
專利摘要一種飲用水凈化裝置，集成光催化和無機膜過濾技術(shù)，包括活性炭過濾組件、光催化無機膜組件，活性炭過濾組件、光催化無機膜組件依次連接，水流從活性炭過濾組件流入，流經(jīng)光催化無機膜組件，未通過無機膜過濾的水流出作為洗潔用水，經(jīng)過光催化和過濾的水流出飲用凈化水。本實用新型光催化無機膜組件采用立式安裝，防止沉積物對膜的污染、避免流動死區(qū)，活性炭可采用食用乙醇浸泡再生并重復(fù)利用，整個裝置各組件使用壽命長，無需經(jīng)常清洗或更換；采用光催化膜反應(yīng)滅菌，效果好，深度凈水，將光催化劑負(fù)載于不銹鋼或玻璃管內(nèi)壁，采用紫外光源激發(fā)光催化膜反應(yīng)，達(dá)到滅菌和降解微量有機物的目的，不存在催化劑分離的問題，不會造成水的二次污染。
文檔編號C02F1/28GK202272797SQ201120371328
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者何文英, 史載鋒, 張小朋, 張瓊梅, 張?zhí)K敏, 林小明 申請人:海南師范大學(xué)