一種便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水凈化和電力設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，發(fā)達(dá)國(guó)家飲用水主要靠?jī)羲畽C(jī)對(duì)河水或者污水進(jìn)行凈化，沿海地區(qū)采用海水淡化制備飲用水，在水源較為干凈的河水處理，可以采用過(guò)濾的辦法，但是，大部分飲用水處理采取的處理技術(shù)為反滲透膜處理技術(shù)，該技術(shù)處理的水純度最高，對(duì)處理水質(zhì)要求不高，各種受污染的水都可以被凈化，該處理方法主要包括兩個(gè)步驟，第一步是過(guò)濾，將污水中的大顆粒分子和有色物質(zhì)過(guò)濾掉，然后進(jìn)入反滲透膜凈化，該過(guò)程為耗能過(guò)程，需要額外加功，耗費(fèi)電能，且尾水不能循環(huán)利用，需排放掉，浪費(fèi)水資源。
[0003]凈水機(jī)設(shè)備對(duì)于欠發(fā)達(dá)的第三世界的人來(lái)說(shuō)，成本太高，耗電且浪費(fèi)部分水資源。第三世界的人生活的地方一般沒(méi)有較發(fā)達(dá)的工業(yè)，其水的污染主要為有機(jī)物，如果能發(fā)明一種能有效去除水中的有機(jī)污染物，并且能夠產(chǎn)生電能的設(shè)備，無(wú)疑對(duì)第三世界貧困人口改善其生活來(lái)說(shuō)，具有很大的幫助。
[0004]二氧化鈦為一種對(duì)紫外光敏感的化合物分子，其吸收紫外線的能量，電子被激發(fā)，通過(guò)激發(fā)電子還原，氧形成超氧化物陰離子(02_.)，超氧化物陰離子與水反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(.0H)，羥基自由基具有清除有機(jī)物，吸附灰塵等，同時(shí)，水被激發(fā)的電子分解，氫接受電子產(chǎn)生氫氣，氧被激發(fā)的電子還原，生成超氧化物陰離子(02_.)，形成循環(huán)，目前，尚沒(méi)有人利用此原理研發(fā)水凈化和電力生產(chǎn)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置，適用于第三世界國(guó)家的人民家庭用水和小型供電用。
[0006]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二氧化鈦吸收紫外線的能量，電子會(huì)比激發(fā)產(chǎn)生，隨之而生便是電子和空穴，通過(guò)激發(fā)電子還原，氧形成超氧化物陰離子(O2-.)，超氧化物陰離子與水反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(.0H)，這產(chǎn)生過(guò)程的自由基氧化有機(jī)化合物，從而導(dǎo)致水的凈化，基于上述情況，有機(jī)化合物分解，以產(chǎn)生無(wú)害的二氧化碳和水。利用二氧化鈦分解水分子，首次由Akira Fujishima提出，電解進(jìn)行，使光生的電子和空穴引起的氧化還原反應(yīng)，使形成氫氣和氧(最后氧氣被消耗在副反應(yīng)，因此氫是主要產(chǎn)物)。
[0007]電子傾向于移動(dòng)到較低的能量，當(dāng)此轉(zhuǎn)移由價(jià)帶和導(dǎo)帶間發(fā)生，它則稱為重組。在此工藝中，電子(e_)已被激發(fā)從價(jià)帶向二氧化鈦的導(dǎo)帶，落回到在價(jià)帶中，這是孔(H+)空的狀態(tài)。這種現(xiàn)象阻礙了水分解反應(yīng)和光催化氧化還原。因此，為克服這種現(xiàn)象，防止重組發(fā)生。加入適量的還原劑或氧化劑是最好選擇一-空穴對(duì)的再結(jié)合；摻雜二氧化鈦與貴金屬的例子。當(dāng)光催化發(fā)生在水溶液中包括還原劑，又名電子給體/空穴清除劑，光生空穴不可逆地氧化該還原劑，而不是水。因此，氫氣產(chǎn)量被提高。許多常見(jiàn)的有機(jī)污染物，如甲醇，甘油和EDTA都可作為優(yōu)良的還原劑-空穴清除劑，它們可降低電子-空穴對(duì)的再結(jié)合的機(jī)會(huì)，從而增強(qiáng)氫產(chǎn)生速率。同時(shí)，它們可以有效地被分解。
[0008]一種便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置，儲(chǔ)水容器I內(nèi)設(shè)有多層光催化反應(yīng)膜片2，儲(chǔ)水容器I的頂部設(shè)有密封蓋3，密封蓋3上設(shè)有污水進(jìn)入口 4和氫氣排出管5，氫氣排出管5與氫電池6相連，儲(chǔ)水容器I下部與過(guò)濾裝置7相連；
[0009]所述光催化反應(yīng)膜片2為六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格的邊上涂有納米二氧化鈦。
[0010]所述過(guò)濾裝置7分為3層，上層為活性炭層8，中層為石英砂層9，下層為纖維顆粒層10
[0011]所述纖維顆粒層10采用天然植物纖維制備而成，顆粒大小在0.l-5um。
[0012]所述污水進(jìn)入口 4設(shè)有密封開(kāi)關(guān)11。
[0013]所述氫氣排出管5上設(shè)有閥門(mén)12。
[0014]所述儲(chǔ)水容器I和密封蓋3的材質(zhì)為丙烯酸酯。
[0015]一種污水凈化及電力產(chǎn)生裝置，屋頂13上鋪設(shè)光催化反應(yīng)膜片2，光催化反應(yīng)膜片2上設(shè)有透明樹(shù)脂17，透明樹(shù)脂17四周與屋頂13的連接處密封，透明樹(shù)脂17距離屋頂13頂面的距離為0.5-5cm，透明樹(shù)脂17上連接有氫氣排出管5，氫氣排出管5與氫電池6相連，屋內(nèi)14設(shè)有廢水管15通到屋頂13高處的透明樹(shù)脂17上，屋頂13的低處設(shè)有回流口16，回流口 16與過(guò)濾器19相連，過(guò)濾器19與儲(chǔ)水器18相連；
[0016]所述光催化反應(yīng)膜片2為六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格的邊上涂有納米二氧化鈦。
[0017]所述透明樹(shù)脂17的材質(zhì)為丙烯酸酯。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置可以有效凈化有機(jī)物污染的污水，并且能夠產(chǎn)生氫氣，用于氫電池的發(fā)電原料，該裝置制備成本低，適合第三世界的家庭用水凈化和小型電力設(shè)備供電用，將該裝置的原理應(yīng)用于屋頂及屋內(nèi)，可以處理生活污水，變?yōu)轱嬘盟?jié)約水源。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為實(shí)施例1便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為實(shí)施例2污水凈化及電力產(chǎn)生裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為光催化反應(yīng)膜片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中，1-儲(chǔ)水容器，2-光催化反應(yīng)膜片，3-密封蓋，4-污水進(jìn)入口，5-氫氣排出管，6-氫電池，7-過(guò)濾裝置，8-活性炭層，9-石英砂層，10-纖維顆粒層，11-密封開(kāi)關(guān)，12-閥門(mén)，13-屋頂，14-屋內(nèi)，15-廢水管，16-回流口，17-透明樹(shù)脂，18-儲(chǔ)水器，19-過(guò)濾器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種便攜式污水凈化及電力產(chǎn)生裝置，如圖1所示，儲(chǔ)水容器I內(nèi)設(shè)有多層光催化反應(yīng)膜片2，儲(chǔ)水容器I的頂部設(shè)有密封蓋3，密封蓋3上設(shè)有污水進(jìn)入口 4和氫氣排出管5，氫氣排出管5與氫電池6相連，儲(chǔ)水容器I下部與過(guò)濾裝置7相連；
[0026]如圖3所示，所述光催化反應(yīng)膜片2為六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格的邊上涂有納米二氧化鈦。六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)材質(zhì)為高分子樹(shù)酯聚合物或者不銹鋼，二氧化鈦采用濺射的方式涂覆在其表面，呈均勻分布，網(wǎng)格狀的設(shè)計(jì)不僅增大了羥基自由基與有機(jī)污染物反應(yīng)的接觸面，也增加了紫外線照射的表面積，增加了