本發(fā)明屬于廢水催化氧化處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立體多能催化氧化水處理裝置。

背景技術(shù)：

光催化氧化技術(shù)處理廢水是一種新興的綠色水處理技術(shù)，具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、操作簡單、能礦化絕大多數(shù)有機物、可減少二次污染和可用太陽光作為反應(yīng)光源等突出優(yōu)點。

而目前現(xiàn)有技術(shù)制約光催化技術(shù)應(yīng)用的主要因素是：

(1)催化劑固定較難且易流失，整個裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低、不能長期連續(xù)穩(wěn)定的運行。

(2)催化劑活性低，而為了盡可能多的激活光催化劑，光反應(yīng)器必須能提供盡可能大的催化劑面積，為了減少反應(yīng)器的體積，單位體積的反應(yīng)器不得不提供盡可能大的安裝催化劑的空間。

(3)催化裝置隨著水處理量的增加，燈管上會附著一定的污染物而影響光的穿透性，從而降低光催化降解效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種立體多能催化氧化水處理裝置，以解決現(xiàn)有裝置催化劑流失、催化劑活性低和光源利用率低的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種立體多能催化氧化水處理裝置，包括密封蓋、殼體、清洗模塊、催化劑網(wǎng)和燈管；

燈管通過密封蓋固定于殼體的中心位置；燈管外設(shè)有一石英套管；石英套管一側(cè)固定有一導(dǎo)軌，石英套管和導(dǎo)軌之間有間隙；導(dǎo)軌上固定連接有一清洗模塊；催化劑網(wǎng)安裝于殼壁和石英套管之間；催化劑網(wǎng)上連接有一光強檢測探頭。

優(yōu)選地，清洗模塊套設(shè)于石英套管上。

優(yōu)選地，殼體上還設(shè)有一驅(qū)動電機。

優(yōu)選地，光強檢測探頭內(nèi)設(shè)有控制驅(qū)動電機的微處理器。

優(yōu)選地，殼體下端設(shè)有一曝氣孔。

優(yōu)選地，殼體內(nèi)壁覆蓋有一層反光材料。

優(yōu)選地，殼體的材質(zhì)為不銹鋼、有機玻璃或硅硼玻璃中的任意一種。

本發(fā)明提供的立體多能催化氧化水處理裝置，具有以下有益效果：

本裝置的催化劑負(fù)載結(jié)構(gòu)采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑三維立體感光功效，提高光源的利用率，同時光催化劑負(fù)載在網(wǎng)上，避免了催化劑的流失和省去回收催化劑所需的復(fù)雜設(shè)備。

其中催化劑網(wǎng)上均勻負(fù)載有納米級光催化劑，光催化劑為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯和硫化鎘等半導(dǎo)體材料中的一種或者多種。單一成分的催化劑具有高效產(chǎn)生空穴或者電子的能力，而不同類型半導(dǎo)體催化劑的混合能有效提高光生載流子的分離作用，使得空穴和電子的產(chǎn)生能力同時增加，能明顯提高光催化效率。

反應(yīng)殼體上的光強檢測探頭，其探頭安裝在催化劑網(wǎng)所在平面上，用以實時檢測催化劑網(wǎng)處的光強，保證催化劑上光生電子和空穴的產(chǎn)生速率，從而保證廢水中污染物的高降解率。

隨著水處理量的增加，石英套管上會附著一定的污染物，光強檢測探頭檢測到的光強減弱，當(dāng)減弱至燈管初始光強的80％時，殼體上部安裝的電動馬達開始工作，通過導(dǎo)軌帶動清洗模塊沿石英套管的軸向來回移動，實現(xiàn)對石英套管外壁的清洗，保證光催化降解污染物的效率。

殼體下部設(shè)有一曝氣孔，氣體通過曝氣孔進入反應(yīng)殼體，氣體可以是空氣、氧氣或者臭氧中的一種。曝入的氣體在納米催化劑表面俘獲電子形成超氧負(fù)離子，超氧負(fù)離子具有很強的氧化性，能將絕大多數(shù)的有機物氧化至最終產(chǎn)物CO₂和H₂O，同時也能對一些具有還原性的無機物徹底分解，從而增強光催化反應(yīng)對污染物的降解效果。

整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，效率高，提高了光的穿透性和利用率，保證裝置長期連續(xù)穩(wěn)定的運行，減少人工勞動強度，具有很強的實用性。

附圖說明

圖1為立體多能催化氧化水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、密封蓋；2、殼體；3、清洗模塊；4、石英套管；5、催化劑網(wǎng)；6、進水口；7、驅(qū)動電機；8、出水口；9、光強檢測探頭；10、導(dǎo)軌；11、燈管；12、曝氣孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案的實施方式進行詳細地說明：

根據(jù)本申請的一個實施例，如圖1所示，本方案的立體多能催化氧化水處理裝置，包括密封蓋1、殼體2、清洗模塊3、催化劑網(wǎng)5和燈管11。

燈管11通過密封蓋1固定于殼體2的中心位置，燈管11外設(shè)有一石英套管4，石英套管4一側(cè)固定有一導(dǎo)軌10，石英套管4和導(dǎo)軌10之間有間隙，導(dǎo)軌10上固定連接有一清洗模塊3，催化劑網(wǎng)5安裝于殼體2內(nèi)壁和石英套管4之間，催化劑網(wǎng)5上連接有一光強檢測探頭9。

催化劑網(wǎng)5上均勻負(fù)有納米級光催化劑，納米級光催化劑成分可以是二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、二氧化鋯和硫化鎘等半導(dǎo)體材料中的一種或者多種。其半導(dǎo)體既有N型半導(dǎo)體也有P型半導(dǎo)體，N型半導(dǎo)體的導(dǎo)帶上有電子，但是價帶上沒有空穴；P型半導(dǎo)體則相反。

所以在進行光催化反應(yīng)中，單一成分的催化劑具有高效產(chǎn)生空穴或者電子的能力，而不同類型半導(dǎo)體催化劑的混合能有效提高光生載流子的分離作用，使得空穴和電子的產(chǎn)生能力同時增加，能明顯提高光催化效率。

而光源與催化劑相互作用產(chǎn)生強氧化劑和還原劑，其反應(yīng)式如下：

催化劑+hv→h⁺+e^-

h⁺+H₂O→·OH+H⁺

光催化反應(yīng)需要在一定波長的光照下進行，催化劑發(fā)生光生載流子的分離，形成光生電子和空穴，光生電子和空穴與離子或者分子結(jié)合生成具有強氧化性或者還原性的活性自由基，這種活性自由基能將有機物降解為CO₂和H₂O，而在反應(yīng)過程中催化劑本身不發(fā)生變化。

其中清洗模塊3套設(shè)于石英套管4上，用于清洗附著于石英套管4外壁上的雜質(zhì)，保證光催化降解污染物的效率。

殼體2上還設(shè)有一驅(qū)動電機7，用于驅(qū)動導(dǎo)軌10上下運動，進而帶動清洗模塊3在石英套管4軸上來回移動。

驅(qū)動電機7與光強檢測探頭9連接設(shè)置，當(dāng)光強檢測探頭9檢測到石英套管4上的光強減弱到初始光強的80％時，驅(qū)動電機7開始運行。

殼體2下端設(shè)有一曝氣孔12，曝氣氣體可以是空氣、氧氣或臭氧中的任意一種，曝入的氣體在納米催化劑表面俘獲電子形成超氧負(fù)離子，超氧負(fù)離子具有很強的氧化性，能將絕大多數(shù)的有機物氧化至最終產(chǎn)物CO₂和H₂O，同時也能對一些具有還原性的無機物徹底分解進而增強光催化反應(yīng)對污染物的降解效果。

殼體2的材質(zhì)為不銹鋼、有機玻璃或硅硼玻璃中的任意一種，其內(nèi)壁覆蓋有一層反光材料，燈管11上的光照射在殼體2內(nèi)壁上，反射回催化劑網(wǎng)5上，充分利用光源。

具體流程：

廢水由進水口6進入裝置中，浸沒催化劑網(wǎng)5和石英套管4，廢水在催化劑網(wǎng)5的網(wǎng)孔任意流動，光源透過石英套管4直接照射在催化劑網(wǎng)5上，同時光源穿透催化劑網(wǎng)6的網(wǎng)孔，照射到殼體2的內(nèi)壁反射回催化劑網(wǎng)上進行作用，光源與催化劑相互作用產(chǎn)生強氧化劑和還原劑，高效地分解廢水中的污染物。

同時由曝氣孔12進入殼體2中的氣體，增強溶液的攪拌和增強催化劑網(wǎng)5附近的傳質(zhì)，同時在光催化的作用下產(chǎn)生具有強氧化性的自由基，氧化廢水中的有機物，增強本裝置對廢水的處理效率，經(jīng)過處理后的水由出水口8排放。

在長時間連續(xù)的運行過程中，石英套管4外壁會附著一定的雜質(zhì)從而影響光源的透過性，本裝置中設(shè)置有清洗模塊3和光強檢測探頭9，光強檢測探頭9光強減弱至燈管初始光強的80％時，殼體2上部安裝的驅(qū)動電機7開始工作，通過導(dǎo)軌10帶動清洗模塊3沿石英套管4的軸向來回移動，實現(xiàn)對石英套管4外壁的清洗，保證光源對水體的照射和光催化降解污染物的效率。

整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，效率高，催化劑利用率高，且提高了光的穿透性和利用率，保證裝置長期連續(xù)穩(wěn)定的運行，減少人工勞動強度，具有很強的實用性。

雖然結(jié)合附圖對發(fā)明的具體實施方式進行了詳細地描述，但不應(yīng)理解為對本專利的保護范圍的限定。在權(quán)利要求書所描述的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改和變形仍屬本專利的保護范圍。