申请日2015.06.05
公开(公告)日2015.10.28
IPC分类号C02F101/30; C02F1/32
摘要
本发明是应用DLC(类金刚石薄膜英文缩写)纳米新材料技术、太阳能利用技术、有机化工催化反应填充柱技术设计的新型污水净化方法及其装置。其原理为：类金刚石薄膜表面在太阳光照射下，吸收紫外光，形成加速有机物降解反应的催化剂。当污水中的有机物与被紫外光激活的类金刚石薄膜表面接触时，降解成为无色、无毒的小分子，从而实现清除污水中有机物，净化水质的目的。与现有的化学、物理、微生物等污水净化技术相比，具有节能、高效、无二次污染的优点。适用于有机化工、制药、染整行业所产生的污水处理。作为通用技术还可用于化工行业气相、液相催化反应装置。
摘要附图
权利要求书
1.本发明是应用DLC(类金刚石薄膜英文缩写)纳米新材料技术、太阳能利用技术、有机 化工催化反应填充柱技术设计的新型污水净化方法及其装置。其原理为：类金刚石薄膜表面 在太阳光照射下，吸收紫外光，形成加速有机物降解反应的催化剂，当污水中的有机物与被 紫外光激活的类金刚石薄膜表面接触时，有机物分子因为原子间化学键发生断裂，降解成为 无色、无毒的小分子，从而实现清除污水中有机物，净化水质的效果。
本发明与现有的化学反应法、物理分离法、电化学电解法、微生物降解法等污水净化技 术不同，具有节能、高效、无二次污染的优点。适用于有机化工、制药、染整行业所产生的 污水处理。
DLC光能污水净化方法及其装置独有的与现有有机化工催化反应填充柱技术不同的技 术特征：
1 采用表面沉积有类金刚石薄膜的玻璃微珠作为催化剂(4)。
2 将透光良好的填充柱(3)卷绕制作为螺旋式抛物面形状。
3 采用聚光板(1)集聚太阳光激活类金刚石薄膜催化剂(4)，加速有机物降解反应。
4 采用虹吸原理向螺旋式抛物面形状填充柱(3)输送污水。
除上述独有的技术特征外，还要求保护以下技术范围：
5 本发明应用范围包括但不限于污水净化，例如，还可以应用于废气净化、有机物分离、 提纯，石油产品裂解、降解及合成等领域。
6 类金刚石薄膜催化剂(4)载体包括但不限于玻璃微珠，例如还可以采用其他硅酸盐、 或金属、有机高聚物、有机和无机纤维材料等作为载体。
7 填充柱(3)构成的形状包括但不限于螺旋式抛物面。
说明书
DLC光能污水净化方法及其装置
1技术领域
本发明是应用DLC(类金刚石薄膜英文缩写)纳米新材料技术、太阳能利用技术、有机化工催化反应填充柱技术设计的新型污水净化方法及其装置。其原理为：类金刚石薄膜表面在太阳光照射下，吸收紫外光，形成加速有机物降解反应的催化剂，当污水中的有机物与被紫外光激活的类金刚石薄膜表面接触时，因为原子间化学键发生断裂，使有机物分子降解成为无色、无毒的小分子，从而实现清除污水中有机物，净化水质的目的。
本发明与现有的化学反应法、物理分离法、电化学电解法、微生物降解法等污水净化技术相比较，具有节能、高效、无二次污染的优点。适用于有机化工、制药、染整行业所产生的污水处理。因此本发明属于纳米新材料技术、太阳能利用技术和有机催化化工领域交叉产生的新领域。
2背景技术
本发明背景技术包括，类金刚石薄膜纳米新材料应用开发技术、有机物催化反应填充柱技术及太阳能利用技术。
利用常温、真空、高频等离子体气相化学沉积技术生成的类金刚石薄膜纳米新材料，具有金刚石的性能同时还具有纳米材料特性。具有纳米微晶结构的类金刚石薄膜电子逸出功低，表面积大，耐酸碱腐蚀，被紫外光激活后可大幅度降低有机物化学键活化能、加速有机物降解反应。所以类金刚石薄膜是有机物降解反应理想的高效催化剂，可以解决有机物降解反应速度慢、效率低的问题。
本发明采用的有机物催化反应填充柱技术，是将催化剂装入管道内可以使在管道内流动的反应物与催化剂表面充分接触，并且利于保持催化剂表面的活性，还可以通过提高有机物与催化剂的连续接触频率，提高有机物降解率，保障有机物催化反应连续不间断作业，利于实现自动控制。此外，采用透光管道作填充柱利于进行光化学反应。
太阳能紫外光部分具有较高的能量。本发明采用聚光板装置及适宜接纳光能的螺旋式抛物面形状填充柱，并调整它们与地平面适宜的角度，可以获得最佳的太阳光能。利用太阳能和类金刚石薄膜催化剂进行污水处理，不但可以节能，而且不存在二次污染，非常环保。
3发明内容
DLC光能污水净化方法及其装置发明内容包括：类金刚石薄膜催化剂，螺旋式抛物面形状填充柱，及虹吸原理液体输送，全自动流程控制设计。
类金刚石薄膜催化剂是采用玻璃微珠作为类金刚石薄膜载体。玻璃微珠作为类金刚石薄膜载体其特点是：表面活性强，具有较大的表面积，在填充柱内易形成均匀分布状态，有利于液体流动及水中有机物与类金刚石薄膜催化剂表面充分接触。此外类金刚石薄膜与玻璃微珠之间结合十分牢固，可以长期使用不脱落。利用现有的常温、真空、高频等离子体气相化学沉积技术，将玻璃微珠表面沉积类金刚石薄膜，即可作为DLC光能有机物降解反应催化剂。
螺旋式抛物面形状填充柱是采用透光良好的管体，螺旋绕制成抛物面体，然后在管内均匀填充类金刚石薄膜催化剂，即构成螺旋式抛物面形状填充柱。其特点是：抛物面可以获得更强的光能，螺旋式可以通过增加管道长度延长有机物进行催化反应时间，提高反应率。并且螺旋式抛物面形状填充柱中流体流动阻力较小，利于应用虹吸原理输送液体。此外，在螺 旋式抛物面上方安装有大面积的聚光板，将阳光汇聚到抛物面焦点，利于提高光能强度及有机物催化反应速度，同时聚光板对螺旋式抛物面形状填充柱具有遮盖保护作用。当本装置需要在阳光不足或夜间条件下运行时，可在抛物面的焦点位置安装紫外光灯代替太阳光，保持运行的连续性。螺旋式抛物面形状填充柱还利于充分利用紫外灯等人造光能。
虹吸原理液体输送是将螺旋式抛物面形状填充柱作为虹吸管。将污水槽水位设计为高于净水槽水位，填充柱上端管口作为污水入口，下端管口作为净水出口，借助虹吸原理污水会自行进入螺旋式抛物面形状填充柱内，在填充柱内稳定流动。有机物经过螺旋式全流程的催化降解，达到净化标准后，排入净水槽。借助虹吸原理一方面使液体流速和压力保持稳定，防止管道因内压过高爆裂，另一方面省去液体输送设备。
全自动流程控制是采用有机物离子选择电极作为传感器在线实时监测污水及处理后净水中的有机物含量。电脑微机对传感器信息处理后，反馈给安装在污水入口和净水出口的电磁阀，控制出口水质只有达到净化标准，方可排入净水槽。