申请日2016.07.29
公开(公告)日2016.12.21
IPC分类号C02F1/28; C02F1/32; C02F101/20; C02F101/22
摘要
本发明公开了一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，包括箱体、设置在箱体的外侧壁并与箱体内部连通的PH调节单元和设置在箱体内的纳米金属薄膜组以及紫外灯组;所述纳米金属薄膜组包括至少一个纳米金属薄膜;所述紫外灯组包括至少一个紫外灯;所述纳米金属薄膜与紫外灯对应设置。本发明利用纳米金属薄膜的特性实现废水中重金属的回收，回收效率高、占地面积小、安全环保。
权利要求书
1.一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：包括箱体(1)、设置在箱体(1)的外侧壁并与箱体(1)内部连通的PH调节单元(2)和设置在箱体(1)内的纳米金属薄膜组以及紫外灯组;所述纳米金属薄膜组包括至少一个纳米金属薄膜(3)且纳米金属薄膜(3)分隔箱体(1)内的多个腔室;所述紫外灯组包括至少一个安装在腔室内的紫外灯(4);所述纳米金属薄膜(3)竖向设置且其横截面呈波浪形。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：所述纳米金属薄膜(3)为表面固化纳米二氧化钛颗粒的钛板或钛片或钛丝网;所述纳米二氧化钛颗粒为锐钛矿晶型或锐钛矿和金红石混合晶型。
3.根据权利要求2所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：所述PH调节单元(2)包括依次连接的PH检测仪、PH调控器、缓释泵;所述缓释泵包括添加有酸性缓释剂的酸缓释泵和添加有碱性缓释剂的碱缓释泵。
4.根据权利要求3所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：还包括振荡单元(5);所述振荡单元(5)包括设置在箱体(1)底部的振荡架和驱动振动架用的驱动电机。
5.根据权利要求4所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：还包括进水单元和出水单元;所述箱体(1)的底部设置有进水口和出水口，箱体(1)的顶面为开口端，进水单元与进水口连接，出水单元与出水口连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：所述进水单元包括进水管和安装在进水管上并与进水口连接的提升泵(6);所述出水单元包括与出水口连接的出水管、设置在出水管上的出水阀(7)、设置在箱体(1)开口端外圈的溢流槽(8);所述溢流槽(8)底部设置有连通溢流槽(8)和箱体(1)的回流管，回流管上设置有回流阀(9)。
7.根据权利要求6所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：还包括与出水管连接的洗脱池(10)。
8.根据权利要求2-7任一项所述的一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，其特征在于：所述纳米二氧化钛颗粒的粒径为40-90nm。
说明书
一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体是指一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置。
背景技术
随着环境污染的日益严重，水质净化的问题已经引起国内外的广泛关注。近几年，纳米科技的发展带动了纳米光催化技术的进步。纳米光催化技术作为一项环境友好的催化新技术为人类治理环境开辟了一条行之有效的途径。利用纳米二氧化钛颗粒、纳米铑颗粒、纳米钌颗粒、纳米金颗粒等纳米颗粒的光催化效应，在材料内部由吸收光激发电子，产生电子-空穴对，即光生载流子，迅速迁移到材料表面，激活材料表面吸附的氧和水分子，产生具有很强活性的羟基自由基和超氧阴离子自由基，过程中材料表面富集氢氧根离子，可用于废水处理中的金属回收、杀菌抑菌。
将纳米颗粒催化剂用于废水处理时，其存在形式主要有两种：悬浮式和固定式。悬浮式是采用搅拌方式使纳米颗粒与废水充分混合，虽然能保持催化剂固有的活性，但微小颗粒悬浮在废水中既会影响光照深度又难以分离而易流失。固定式是将纳米颗粒固化在玻璃纤维、金属板、金属网上，有效解决纳米颗粒流失问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于纳米金属薄膜的废水处理装置，利用纳米金属薄膜的特性实现废水中重金属的回收，回收效率高、占地面积小、安全环保。
本发明通过下述技术方案实现：包括箱体、设置在箱体的外侧壁并与箱体内部连通的PH调节单元和设置在箱体内的纳米金属薄膜组以及紫外灯组;所述纳米金属薄膜组包括至少一个纳米金属薄膜且纳米金属薄膜分隔箱体内的多个腔室;所述紫外灯组包括至少一个安装在腔室内的紫外灯;所述纳米金属薄膜竖向设置且其横截面呈波浪形。
本发明中废水注入箱体内部并在紫外灯的照射下与纳米金属薄膜反复接触并相互作用，利用纳米金属薄膜的特性对废水中的重金属离子进行吸附;同时，通过PH调节单元调节废水的PH值而控制纳米金属薄膜吸附不同的重金属离子。所述纳米金属薄膜将箱体内部分隔出多个腔室且纳米金属薄膜呈波浪形的反复弯曲设置，在有限空间内增加废水与纳米金属薄膜的接触面积，提高净水效率。
进一步地，所述纳米金属薄膜为表面固化纳米二氧化钛颗粒的钛板或钛片或钛丝网;所述纳米二氧化钛颗粒为锐钛矿晶型或锐钛矿和金红石混合晶型。
所述纳米金属薄膜为表面固化纳米颗粒的玻璃纤维、金属板、金属网，所述纳米颗粒为纳米二氧化钛颗粒、纳米铑颗粒、纳米钌颗粒、纳米钯颗粒、纳米金颗粒、纳米银颗粒中的任意一种或多种混合。考虑到废水复杂的组成，优选由惰性金属钛制成的钛板或钛片或钛丝网作为基材，并在其表面固化纳米二氧化钛颗粒。相比较于其他纳米颗粒，纳米二氧化钛颗粒具有较好的光催化效应、化学性能稳定、无毒性，适用于废水中重金属回收处理。
纳米二氧化钛颗粒是一种N型半导体材料，作为光催化剂使用时，锐钛矿相的二氧化钛颗粒和金红石相的二氧化钛颗粒均具有较好的催化效率，但锐钛矿相的二氧化钛颗粒比金红石相的二氧化钛颗粒的催化效率更高。锐钛矿相的二氧化钛颗粒的禁带宽度为3.2eV，金红石相的二氧化钛颗粒禁带宽度为3.0eV，当它吸收了波长小于或等于387.5nm的光子后，被激发产生电子-空穴对，并在表面发生氧化还原反应，纳米金属薄膜表面富集OH—。经过大量研究表明，废水中的重金属离子被纳米二氧化钛吸附的过程中都有OH—的参与，二氧化钛为两性氧化物，其等电点为6.2，当废水中PH值高于等电点时，纳米二氧化钛颗粒表面被OH—覆盖而带有负电荷，因而可以通过静电吸引作用吸附重金属阳离子。所述纳米金属薄膜为现有技术，本发明的改进点也不在于此，故不再赘述。
进一步地，所述PH调节单元包括依次连接的PH检测仪、PH调控器、缓释泵;所述缓释泵包括添加有酸性缓释剂的酸缓释泵和添加有碱性缓释剂的碱缓释泵。
所述PH调节单元用于调节含有重金属废水的PH值。PH检测仪的检测端完全浸入废水中并将采集的数据发送至PH调控器，由PH调控器根据分析后的数据进行操作：若PH值超过设定阀值则启动缓释泵向废水中添加缓释剂进行PH调节，PH检测仪再检测并反馈而形成闭环反馈。所述酸性缓释剂添加后废水的PH值减小，碱性缓释剂添加后废水的PH值增大。
进一步地，还包括振荡单元;所述振荡单元包括设置在箱体底部的振荡架和驱动振动架用的驱动电机。
所述振荡单元用于振动箱体并使其内部废水振荡，振荡可提高纳米颗粒对废水中重金属离子的回收效率。
进一步地，还包括进水单元和出水单元;所述箱体的底部设置有进水口和出水口，箱体的顶面为开口端，进水单元与进水口连接，出水单元与出水口连接。
所述进水单元、出水单元的增设，利于废水的引流。废水通过进水单元从箱体底部的进水口进入箱体，待金属回收过程结束后由出水口通过出水单元引出。所述箱体的材质优选耐腐蚀的不锈钢，顶面开口，底面设置进水口和出水口，出水口还设置有便于排水的倾角。
进一步地，所述进水单元包括进水管和安装在进水管上并与进水口连接的提升泵;所述出水单元包括与出水口连接的出水管、设置在出水管上的出水阀、设置在箱体开口端外圈的溢流槽;所述溢流槽底部设置有连通溢流槽和箱体的回流管，回流管上设置有回流阀。
含有重金属离子的废水在提升泵作用下进入箱体，待金属回收过程结束由出水阀控制流量引出。所述溢流槽的设置可容纳满溢而出的废水并使其通过回流管重新流入箱体。
进一步地，还包括与出水管连接的洗脱池。
增设的洗脱池用于回收洗脱液。所述纳米金属薄膜表面吸附的重金属离子在洗脱液作用下脱离纳米金属薄膜，含有重金属离子的洗脱液从出水管进入洗脱池等待下一步处理。
进一步地，所述纳米二氧化钛颗粒的粒径为40-90nm。
进一步地，所述紫外灯采用直管型的低压高强灯。
所述紫外灯用于杀菌消毒。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用纳米金属薄膜对废水中的重金属进行回收，回收效率高，占地面积小，安全环保。
(2)本发明采用低压高强紫外灯，紫外能输出可根据水流和水质的变化进行调节，优化电耗、使用寿命长。