物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法和裝置的製作方法
2023-07-01 15:09:41
專利名稱：物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於水處理技術領域，具體地涉及一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法和裝置。
背景技術：
水是生命之源，一般從大自然中直接獲取的水源可能含有細菌、有毒有害金屬離子等雜質，直接飲用會對人體造成危險，在野外行軍、野外施工、震後重建等場合都需對原水進行處理，目前處理方式主要是煮沸、加藥淨化或過濾器處理。燒水需要器具、浪費燃料，而且耗時間。淨水藥品的缺點是有藥物殘留、異味異色、 容易引起過敏，同時會和某些食物或是用具起化學反應。現有的過濾器在局限是價格貴，體積大，重量大，使用時也需要經常維護，很難運用到野外行軍等應急場合。經過對現有的便攜技術的檢索發現現有的便攜淨水器有擠壓式，這種設計外部加的壓力有限，限制了活性炭濾芯的大小，過濾效果不理想，另外出水中沒有去除細菌病毒。中國專利申請號為ZL200620063423.9隻採用了一級濾膜過濾，沒有經過活性炭等吸附濾材的預處理，濾膜易汙染、使用壽命短，特別是對細菌病毒的去除不能保證。中國專利申請號為200610032761.0的吸管式便攜淨水器，該技術實現了人將原水直接吸取經過過濾層的技術，但是需要使用人不斷吸取，消耗體力，濾出水量也受到了體力的限制，採用了一級活性炭過濾，濾程短過濾效果不能得到保障。電化學氧化法是一種具有廣泛應用前景的綠色汙染控制技術，可以使非生化降解的有機物轉化為可生化降解的有機物，或使非生化降解的有機物燃燒而生成(X)2和H2O ；電化學方法還能陽極氧化和陰極還原無機重金屬離子，使之產生沉澱或變價來降低毒性。這種高級氧化方法具有無需化學藥品、裝置佔地面積小、無二次汙染等優點，被稱為「環境友好」技術。但是這種方法的缺點是電能是最高品位的能量；適合中低濃度廢水，極低濃度造成的傳質問題將阻礙電催化降解效果。光催化自1972年Fujishima和Honda發現半導體單晶電極光分解水的反應後， 作為一種半導體多相光催化技術，在廢水處理、空氣淨化及新能源開發等眾多領域得到廣泛利用。當入射光的能量大於半導體(Ti02、ZnO, CdS、！^e2O3和WO3)本身的帶隙能量 (Bandgap)時，在光的照射下半導體價帶(Valence band)上的電子吸收光能而被激發到導帶(Conduction band)上，即在導帶上產生帶有很強負電性的高活性電子(e_)，同時在價帶上產生帶正電的空穴(h+)，從而產生具有很強活性的電子/空穴對，形成氧化還原體系， 此時，如果在電子和空穴(氧化電位2.0)的附近存在合適的電子受主或電子施主，將發生氧化還原反應，光生空穴可以在水中產生氧化能力極強的· OH自由基(氧化電位2. 8eV)， 可在常溫常壓下幾乎無選擇地對水中難於降解的有機汙染物完全礦化。但是在實際反應過程中，主要問題是光生空穴和電子容易複合，壽命短，限制了光催化的效率。因此，迫切需要開發一種利用高效光催化與電催化反應的淨水方法，以及基於這種淨水方法達到淨化效果好、環境友好的、簡易便攜的淨水裝置。
發明內容
本發明提供了一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法。本發明並以常用杯形為原形，提供了一種便攜淨水裝置。最優化的結構實現了濾材吸附、懸浮式光電催化和膜過濾方法的協同結合，分級處理大體積雜物、腐殖質、重金屬離子、細菌、病毒等汙染物、氣密性好、加壓方式可靠方便、取水方便、可反覆取水、出水安全、方便攜帶以及機構單元可拆卸、過濾材料回收替換功能的一體化結合，可廣泛運用於行軍、野外勘探、探險旅行、震後重建等場合。本發明第一方面提供了一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水裝置，包括 杯蓋、杯體、前置過濾機構、懸浮式光電催化淨水機構、和後置過濾機構，其中，杯體的頂端設有入水口，杯體的底端設有出水口，杯體與杯蓋活動連接，前置過濾機構設置於杯體中部，懸浮式光電催化淨水機構位於杯體下部，後置過濾機構位於杯體下部且正對出水口。在另一優選例中，所述的懸浮式光電催化淨水機構包括陽極板、陰極板、懸浮式半導體光催化顆粒、紫外LED、導線、和電池。在另一優選例中，所述陽極板、陰極板、懸浮式半導體光催化顆粒、和紫外LED位於杯體內壁和後置過濾機構之間；電池位於杯體外底部，與電極板用導線連接。在另一優選例中，所述電池採用3-5V。在另一優選例中，所述的懸浮式半導體光催化顆粒懸浮置於陰極板、陽極板之間，所述顆粒選自下組植物模板多級孔TiO2、石墨烯負載半導體催化材料、P25Ti02、 普通銳鈦礦TiO2、摻氮TiO2、摻硼TiO2、摻銀Ti02、Ti02&C複合材料、Ti02&Si02複合材料、或其組合；所述顆粒粒徑為20nm至1mm。在另一優選例中，所述懸浮式半導體光催化顆粒粒徑為20nm至ΙΟΟμπι，較佳地為 20nm 至 50 μ m。在另一優選例中，所述懸浮式半導體光催化顆粒選自下組植物模板多級孔 TiO2(其粒徑為lOOnm-lmm)、石墨烯負載半導體催化材料(其粒徑為200nm 2 μ m)、 P25Ti02 (其粒徑為20nm-40nm)、普通銳鈦礦(其粒徑為20nm-100nm)、摻氮(其粒徑為 20nm-100nm)、摻硼 11 (其粒徑為 20nm_100nm)、摻銀 11 (其粒徑為 20nm_100nm)、 Ti02&C複合材料(其粒徑為500nm 3 μ m)、Ti02&Si02複合材料(其粒徑為5 μ m-lmm)或其組合。在另一優選例中，所述植物模板多級孔TiA的粒徑為IOOnm-IOO μ m,較佳地為 IOOnm-IO μ m ； 在另一優選例中，所述Ti02&Si02複合材料的粒徑為5 μ m-100 μ m，較佳地為 5 μ m-50 μ m。在另一優選例中，所述的陽極板、陰極板為圓筒型，其中，陰極板靠近並環繞杯體內壁、陽極板靠近並環繞於後置過濾機構；或者，所述的陽極板、陰極板為長方形，2-6組陰陽極板，均勻排布於下部杯體與後置過濾機構之間的空間內。
在另一優選例中，當陽極板、陰極板為圓筒型時，陽極板為多孔陽極，保證水流暢
ο在另一優選例中，所述陽極板為石墨、不鏽鋼、鈦板、鈦形穩電極、鐵、或金剛石薄膜電極；所述陰極板為石墨、銅、或鐵電極。在另一優選例中，所述的紫外LED設置於杯體內壁，下層篩網周圍。在另一優選例中，所述的紫外LED為2-6個，所用的波長為350-410nm。在另一優選例中，所述的後置過濾機構為卷式過濾膜，所述濾膜孔徑小於所選用的懸浮式半導體光催化顆粒粒徑。在另一優選例中，所述濾膜對懸浮式半導體光催化顆粒的截留率大於99%。在另一優選例中，所述過濾膜孔徑大小為10nm-20nm。在另一優選例中，所述卷式濾膜的濾芯與杯底可拆卸連接。在另一優選例中，所述濾芯為中空柱形結構，濾芯內部為剛性網製成的筒狀支撐結構，若干層納米過濾膜繞置於支撐筒外部。在另一優選例中，所述裝置還包括加壓洩壓裝置，其中，所述的加壓裝置為活塞加壓或氣囊加壓，設置於上部杯蓋處；所述的洩壓裝置氣囊加壓時為氣囊上的放氣螺閥；或，活塞加壓時為下部杯體側部的放氣螺閥。在另一優選例中，所述的前置過濾機構包括上層篩網、下層篩網和過濾材料，其中，下層篩網固定在杯體內壁，上層篩網放置於杯體內壁可上下自由移動，過濾材料位於上層篩網和下層篩網之間；所述的過濾材料選自下組活性炭顆粒、活性炭纖維、石墨烯、木屑、多碘樹脂、秸杆或果皮。本發明第二發明提供了一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法，包括步驟(1)將待淨化處理的水，用前置過濾機構進行過濾，從而得到經過濾的水；其中，所述前置過濾機構包括上層篩網、下層篩網和過濾材料，所述過濾材料位於上層篩網和下層篩網之間；(2)將步驟(1)得到的經過濾的水，用懸浮式光電催化體系進行淨化，從而得到經光電催化處理的水，其中，所述懸浮式光電催化體系包括陽極板、陰極板、懸浮式半導體光催化顆粒、 和紫外LED ；在另一優選例中，所述光電催化體系中，所述懸浮式半導體光催化顆粒懸浮置於陰極板、陽極板之間。在另一優選例中，所述光電催化體系用於催化降解步驟(1)得到的經過濾的水中的細菌、病毒和其他有機質。(3)將步驟(2)得到的經光電催化處理的水，通過膜過濾去除雜質和懸浮的半導體光催化顆粒，從而得到淨化的水。在另一優選例中，所述可飲用水濁度不超過1個散射濁度單位(NTU)；無色度；銅離子含量不超過lmg/L ；檢測不到大腸桿菌；無肉眼可見物。在另一優選例中，所述的淨化的水是符合國家標準的可飲用水。應理解，在本發明範圍內中，本發明的上述各技術特徵和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特徵之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限於篇幅，在此不再--累述。
圖1是本發明氣囊加壓-筒式電極的淨水裝置的剖面圖。圖2是本發明氣囊加壓-筒式電極的淨水裝置的下部截面圖。圖1、圖2中A加壓洩壓裝置，B前置過濾機構、C懸浮式光電催化淨水機構、D後置過濾機構；1杯蓋、2杯體、3入水口、4氣囊、5放氣螺閥、6上篩網、7下篩網、8過濾材料、 9陽極、10陰極、11懸浮式光催化半導體顆粒、12紫外LED、13電池和導線、14卷式濾膜、15 出水口。圖3是本發明活塞加壓-板式電極的淨水裝置的剖面圖。圖4是本發明活塞加壓-板式電極的淨水裝置的下部截面圖。圖3、圖4中A加壓洩壓裝置，B前置過濾機構、C懸浮式光電催化淨水機構、D後置過濾機構；1杯蓋、2杯體、3入水口、4活塞、5放氣螺閥、6上篩網、7下篩網、8過濾材料、 9陽極、10陰極、11懸浮式光催化半導體顆粒、12紫外LED、13電池和導線、14卷式濾膜、15 出水口。圖5是本發明實施例中的濁度過濾效果圖。圖6是本發明對比例中羅丹明B在光電催化和僅使用光催化或僅使用電催化降解效果圖。圖7是本發明實施例中銅離子淨化效果圖。
具體實施例方式本發明人通過長期而深入的研究，意外地發現了一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法(1)所述物理吸附預處理降低了光電催化和膜過濾的負荷、提高了效率、節省了能源、延長了後置過濾機構中過濾膜的使用壽命。(2)所述光電催化體系中，發明人將半導體光催化顆粒懸浮於電極板之間，充分利用納米粉顆粒大的比表面積，增加了顆粒與水中汙染物的接觸面積，最大程度地保留了催化劑的活性，提高了光催化的效率；在催化前階段汙染物濃度高時電催化起主要作用，在催化後階段汙染物濃度已較低時光催化起主要作用，兩者協同作用深化催化降解，降解了細菌、病毒、腐殖質、有機色素等。(3)所述的膜過濾用於分離懸浮式半導體催化顆粒，克服了其在實際應用中出現了易於流失，難以回收的問題，並且使得半導體催化顆粒不流入最終出水中，保證出水質量；並將經光電催化降解的水進一步深化處理，攔截式去除了水中殘留的細菌、病毒以及水中含有的顆粒性雜物。並設計了一種便攜淨水裝置，所述裝置包括杯蓋、杯體、前置過濾機構、懸浮式光電催化淨水機構、和後置過濾機構，優選地還可以包括加壓洩壓裝置。所述裝置以最優化的結構實現了濾材物理吸附、懸浮式光電催化和膜過濾方法的協同組合，分級處理大體積雜物、腐殖質、重金屬離子、細菌、病毒等汙染物，氣密性好、加壓方式可靠方便、取水方便、 可反覆取水、出水安全、方便攜帶以及機構單元可拆卸、過濾材料回收替換功能的一體化結合，可廣泛運用於行軍、野外勘探、探險旅行、震後重建等場合。在此基礎上，發明人完成了本發明。淨水裝置下面對本發明的淨水裝置和淨水方法作詳細說明，在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述。氣囊加壓-筒式電極的淨水裝置所述裝置，如圖1和圖2所示，包括杯蓋1、杯體2、加壓洩壓裝置A、前置過濾機構B、懸浮式光電催化淨水機構C、後置過濾機構D。其中杯蓋1處即杯口處為入水口 3 ；杯體2與杯蓋1可活動連接(如相扣的方式連接)；加壓洩壓裝置A設置於杯蓋1上；前置過濾機構B設置於杯體的中部，懸浮式光電催化淨水機構C為位於下部杯體，後置過濾機構D 位於杯體下中部，同軸設置且正對杯殼底端的出水口 15。所述的杯蓋1、杯體2為絕緣體，優選地為硬質塑料。所述的加壓洩壓裝置A可為一氣囊4以及氣管上的放氣螺閥5。所述的前置過濾機構包括上層篩網6、下層篩網7和過濾材料8，其中，下層篩網 7固定在杯體內壁，上層篩網6放置於杯體內壁可上下自由移動，過濾材料8位於上層篩網 6和下層篩網7之間；所述的過濾材料選自下組活性炭顆粒、活性炭纖維、石墨烯、木屑、多碘樹脂、秸杆、果皮等吸附材料，可將濾材裝入棉包裡組成濾材包。所述的懸浮式光電催化淨水機構C包括陽極板9、陰極板10、懸浮式半導體光催化顆粒11、紫外LED12、導線和電池13。所述的陽極板9靠近中心，為圓筒型多孔陽極，為石墨、不鏽鋼、鈦板、鈦形穩電極、鐵、或金剛石薄膜電極材料，陽極板9為多孔陽極，保證水流暢通。所述的陰極板10靠近杯壁，為圓筒型，為石墨、銅、或鐵電極材料。所述的半導體光催化顆粒11懸浮置於下部杯體陰陽極板間，可為植物模板多級孔TiO2、石墨烯負載半導體催化材料、P25Ti02、普通銳鈦礦TiO2、摻氮TiO2、摻硼TiO2、摻銀Ti02、Ti02&C複合材料、 TiA&SiA複合材料等，其粒徑通常在20nm-lmm之間。優選地，所述半導體光催化顆粒選自下組所述半導體光催化顆粒選自下組植物模板多級孔TiO2 (其粒徑為IOOnm-Imm)、石墨烯負載半導體催化材料(其粒徑為200nm 2μπι)、P25Ti02 (其粒徑為20nm-40nm)、普通銳鈦礦TiO2 (其粒徑為20nm-100nm)、摻氮 TiO2 (其粒徑為20nm-100nm)、摻硼TW2 (其粒徑為20nm-100nm)、摻銀TW2 (其粒徑為 20nm-100nm)、Ti02&C複合材料(其粒徑為500nm 3 μ m) ,Ti02&Si02複合材料(其粒徑為 5 μ m-lmm)或其組合。所述的紫外LED12設置於內部杯壁下層篩網周圍，所述的紫外LED可以為2_6個 (優選4個)，所用的波長可為350-410nm。所述的電池13採用3-5V，電解質採用NaCl或Na2S04。所述的後置過濾機構D為卷式過濾膜，所述濾膜孔徑小於所選用的懸浮式半導體光催化顆粒粒徑，所述濾膜對懸浮式半導體光催化顆粒的截留率大於99%。優選地，所述濾膜孔徑為10-20nm。所述卷式濾膜的濾芯中空柱形結構，濾芯內部為剛性網製成的筒狀支撐結構，若干層納米過濾膜繞置於支撐筒外部，具有好的密封性，通過螺絲圈、橡皮墊圈與杯體底部可拆卸連接。活塞加壓-板式電極的淨水裝置所述裝置如圖3和圖4所示，與圖1和圖2所示的裝置區別在於所述的加壓裝置A設置於杯蓋1內部，可為活塞4加壓。所述的洩壓裝置A設置與杯體2上，可為下部杯體側部的放氣螺閥5。所述的陽極板、陰極板也可以為長方形，2-6組(優選4組)，組與組均勻排布於杯體下部。淨水方法本發明所述淨水方法包括步驟(1)將待淨化處理的水用前置過濾機構進行過濾，從而得到經過濾的水；其中，所述前置過濾機構包括上層篩網、下層篩網和過濾材料，所述過濾材料位於上層篩網和下層篩網之間；優選地，所述的過濾材料選自下組顆粒活性炭、活性炭纖維、石墨烯、木屑、多碘樹脂、秸杆或果皮，可將濾材裝入棉包裡組成濾材包。(2)將步驟(1)得到經過濾的水用懸浮式光電催化體系進行淨化，從而得到經光電催化處理的水；其中，所述懸浮式光電催化體系包括陽極板、陰極板、懸浮式半導體光催化顆粒、 和紫外LED。優選地，所述光電催化體系中，其光電催化材料懸浮置於陰極板、陽極板之間。所述光電催化體系主要用於催化降解步驟(1)得到的水中的細菌、病毒和其他有機質。(3)將步驟( 得到經光電催化處理的水通過膜過濾去除雜質和懸浮的半導體光催化顆粒，從而得到淨化的水。優選地，所述的淨化的水是符合國家飲用水標準的水。優選地，所述膜可以是卷式過濾膜，所述濾膜孔徑小於所選用的懸浮式半導體光催化顆粒粒徑，對懸浮式半導體光催化顆粒的截留率大於99%。結合本發明的淨水裝置進一步闡述所述淨水方法第一步，淨水使用時，打開杯蓋1 ；根據需要調節上層篩網6控制過濾材料8的鬆緊程度；裝入原水，關閉杯蓋1。淨水杯的前置過濾機構B位於杯體2的中部，這種結構預留出杯口的原水盛水空間。所述的調節上層篩網控制過濾材料的緊密程度的實現方式是上層篩網可沿著杯體內壁上下自由移動，實現了控制過濾材料被上層篩網壓的緊密程度，過濾材料被壓得越緊、孔徑層次越多越細，原水越難通過，此時加壓強制水流經過濾材料起到良好的過濾效
: O第二步，利用加壓裝置A (如氣囊加壓或活塞加壓)使原水通過前置過濾機構B得一級濾出水進入懸浮式光電催化淨水機構C。在前置過濾機構中，首先利用上層篩網去除大體積雜物；其次利用中間自然形成的隔層填充過濾材料包進一步吸附性預處理，過濾材料由活性炭顆粒、活性炭纖維、石墨烯、木屑、多碘樹脂、秸杆、果皮等農業及生活中的廢棄物製備而成的新型多孔吸附材料等濾材組成，可將濾材裝入棉包裡組成濾材包；然後濾出水通過下層濾網7，一次濾出水過入杯體下部的懸浮式光電催化淨水機構C。第三步，打開電源開關，給電極板加3-5V的電壓，同時打開紫外燈12，反應5-10分鐘，得二級濾出水。利用光催化氧化和電催化氧化的協同作用將一次濾出水中的細菌、病毒和其它有機質進一步催化分解，在催化前階段汙染物濃度高時電催化起主要作用，在催化後階段汙染物濃度已較低時光催化起主要作用，兩者協同作用深化催化降解；在電催化反應中還能在陰極還原重金屬離子。第四步，利用加壓裝置A(如氣囊加壓或活塞加壓)使二級濾出水通過後置膜過濾機構D，三級濾出水從出水口 15中流入接水容器中。利用卷式濾膜14進一步截流性分離半導體催化顆粒、去除殘餘細菌、病毒和二級出水中含有的顆粒性雜物，達到深化過濾效果。所述的流入接水容器的實現方式是杯體底部外壁有凸出的結構，可以擱置在接水容器口處。第五步，使用加壓裝置A(如氣囊加壓或活塞加壓)感覺杯體內氣壓過大時，適時通過洩壓機構A的放氣螺閥5進行放氣緩解過大的杯體內的氣壓。第六步，淨水使用一段時間以後，更換過濾材料、回收、再生。本發明的主要優點有(1)本發明提供了一種結合協同懸浮式半導體光電催化、前置物理吸附與後置膜過濾的淨水方法。(1. 1)前置物理吸附降低了光電催化和膜過濾的負荷、提高了效率、節省了能源。(1. 2)懸浮式光電催化增加了顆粒與水的接觸，提高了光催化的效率，克服了膜電極與汙染物接觸面積小的缺陷。在催化前階段汙染物濃度高時電催化起主要作用，在催化後階段汙染物濃度已較低時光催化起主要作用，兩者協同作用降解細菌、病毒、腐殖質、有機色素等。(1. 3)後置膜過濾分離半導體催化顆粒，並將經光電催化降解的水進一步攔截式去除水中殘留的細菌、病毒以及水中含有的顆粒性雜物，保證出水水質。(2)本發明提供了一種使用上述方法的小型杯式淨水裝置，所述裝置操作簡易、攜帶方便、環境友好、淨化時間短，效果好，可廣泛運用於行軍、野外勘探、探險旅行、震後重建等場合。下面結合具體實施，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件， 或按照製造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數按重量計算。實施例1氣囊加壓-筒式電極的淨水裝置對四種汙水的淨化處理
第一步，打開杯蓋1 ；加入200mg竹葉基板製備的多孔二氧化鈦催化顆粒(平均粒徑為20 μ m)；加入2g硫酸鈉電解質；在上下篩網間加入過濾材料；根據需要調節上篩網6 控制過濾材料的鬆緊程度；準備四份裝置，分別對以下四種汙水進行處理(1. 1) 1740NTU、1160NTU、870NTU、696NTU、580NTU、497NTU 的濁度的泥水；(1. 2) 4mg/L,8mg/L, 12mg/L, 16mg/L,20mg/L 濃度的羅丹明 B 染料溶液；(1. 3)50mg/L、40mg/L、30mg/L、20mg/L、10mg/L 硫酸銅溶液；(1. 4)含一定大腸桿菌的河水；關閉杯蓋1。第二步，氣囊加壓，使原水流經前置過濾機構B(上篩網6、過濾材料8、下篩網7) 得一級濾出水，並進入光電催化淨水機構C。(2. 1)測試一級濾出水濁度的變化，結果如圖5和表1所示。表權利要求
1.一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水裝置，其特徵在於，包括杯蓋、杯體、 前置過濾機構、懸浮式光電催化淨水機構、和後置過濾機構，其中，杯體的頂端設有入水口，杯體的底端設有出水口，杯體與杯蓋活動連接，前置過濾機構設置於杯體中部，懸浮式光電催化淨水機構位於杯體下部，後置過濾機構位於杯體下部且正對出水口。
2.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，所述的懸浮式光電催化淨水機構包括陽極板、陰極板、懸浮式半導體光催化顆粒、紫外LED、導線、和電池。
3.如權利要求2所述裝置，其特徵在於，所述的懸浮式半導體光催化顆粒懸浮置於陰極板、陽極板之間，所述顆粒選自下組植物模板多級孔TiO2、石墨烯負載半導體催化材料、P25Ti02、普通銳鈦礦TiO2、摻氮TiO2、摻硼TiO2、摻銀Ti02、Ti02&c複合材料、TiA&siA複合材料、或其組合；所述顆粒粒徑為20nm至1mm。
4.如權利要求2所述裝置，其特徵在於，所述的陽極板、陰極板為圓筒型，其中，陰極板靠近並環繞杯體內壁、陽極板靠近並環繞於後置過濾機構；或者，所述的陽極板、陰極板為長方形，2-6組陰陽極板，均勻排布於下部杯體與後置過濾機構之間的空間內。
5.如權利要求2所述裝置，其特徵在於，所述陽極板為石墨、不鏽鋼、鈦板、鈦形穩電極、鐵、或金剛石薄膜電極；所述陰極板為石墨、銅、或鐵電極。
6.如權利要求2所述裝置，其特徵在於，所述的紫外LED設置於杯體內壁，下層篩網周圍。
7.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，所述的後置過濾機構為卷式過濾膜，所述濾膜孔徑小於所選用的懸浮式半導體光催化顆粒粒徑。
8.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，所述裝置還包括加壓洩壓裝置，其中，所述的加壓裝置為活塞加壓或氣囊加壓，設置於上部杯蓋處；所述的洩壓裝置氣囊加壓時為氣囊上的放氣螺閥；或，活塞加壓時為下部杯體側部的放氣螺閥。
9.如權利要求1所述裝置，其特徵在於，所述的前置過濾機構包括上層篩網、下層篩網和過濾材料，其中，下層篩網固定在杯體內壁，上層篩網放置於杯體內壁可上下自由移動，過濾材料位於上層篩網和下層篩網之間；所述的過濾材料選自下組活性炭顆粒、活性炭纖維、石墨烯、木屑、多碘樹脂、秸杆或果皮。
10.一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法，其特徵在於，包括步驟(1)將待淨化處理的水，用前置過濾機構進行過濾，從而得到經過濾的水；其中，所述前置過濾機構包括上層篩網、下層篩網和過濾材料，所述過濾材料位於上層篩網和下層篩網之間；(2)將步驟(1)得到的經過濾的水，用懸浮式光電催化體系進行淨化，從而得到經光電催化處理的水，其中，所述懸浮式光電催化體系包括陽極板、陰極板、懸浮式半導體光催化顆粒、和紫夕卜LED ；(3)將步驟( 得到的經光電催化處理的水，通過膜過濾去除雜質和懸浮的半導體光催化顆粒，從而得到淨化的水。
全文摘要
本發明涉及一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法和裝置。具體地，公開了一種物理吸附-光電催化-膜過濾聯用的淨水方法和使用這種淨水方法的淨水裝置。所述裝置包括杯蓋、杯體、加壓洩壓裝置、前置過濾機構、懸浮式光電催化淨水機構、後置過濾機構。所述方法將懸浮式半導體光電催化方法結合前置物理吸附與後置膜過濾結合，使三者協同作用，對水中大體積雜物、重金屬離子以及對細菌、病毒分級淨化。所述裝置取水方便、可反覆取水、方法簡單、出水安全、結構最優化、可批量生產，可廣泛運用於行軍、野外勘探、探險旅行、震後重建等場合。
文檔編號C02F1/44GK102432129SQ20111036169
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者丁亮, 湯豔萍, 石峰, 範同祥, 黃金秋 申請人:上海交通大學