本发明涉及饮用水处理,特别是涉及一种靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器及其制作方法。
背景技术:
1、近年来,微污染物在饮用水水源中频繁检出,检出浓度通常在ng·l-1~μg·l-1之间,影响饮用水安全。且检出的微污染物种类繁多,包括药品、个人护理品、农药等,由于其物理化学性质相对稳定,进入生态系统后可长期存在,并不断积累,通过协同、相加、增强作用,对生态系统、动物和人类健康造成危害。对于集中式供水的城市和农村地区,传统的饮用水处理工艺并不能完全去除微污染物,单一的深度处理技术也难以高效稳定地去除。对于分散式供水的农村地区,直接从水源地取水而不经过消杀也面临微污染物带来的潜在风险。因此,亟需建立靶向去除微污染物的多级深度处理技术,保障饮用水水质。
2、关于靶向去除微污染物的净水器,现有技术cn113830944a中记载了一种控制再生水中有机微污染物的方法,通过吸附、臭氧催化氧化、光催化三重处理,去除再生水中的微污染物,但是臭氧催化装置能耗较高,对于一些没有通电的农村地区,并不能真正实现环保绿色的目标。现有技术cn115159642a、cn110563191a中提出在原水中投加药剂的方法,但引入新的化学物质也增加了后续的处理流程。还有现有技术cn106830471a阐述了一种光催化、超滤、纳滤组合工艺控制饮用水中有机微污染物的方法,纳滤虽然可以有效截留污染物,但需要外接电能才可以实现过滤,且面临膜污染的问题。
3、由此可见,上述现有的去除饮用水中微污染物的装置和方法在结构、方法与使用上,显然仍存在有不便与缺陷,而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器及其制作方法,使其通过过滤、光催化、吸附协同的三级深度处理系统,靶向降解和去除饮用水中的微污染物,实现水中微污染物及其他有机物的高效去除,且该净水器处理成本低,不产生二次污染,工艺简单,易于大规模推广,成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是提供一种靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,使其通过过滤、光催化、吸附协同的三级深度处理系统,靶向降解和去除饮用水中的微污染物,实现水中微污染物及其他有机物的高效去除,且成本低,不产生二次污染,易于推广,从而克服现有的去除饮用水中微污染物的装置和方法的不足。
2、为解决上述技术问题,本发明提供一种靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,所述净水器的外壳内部从上至下依次设置一级处理系统、二级处理系统和三级处理系统,所述一级处理系统采用一级多孔陶盘,所述二级处理系统包括二级改性多孔陶盘和紫外灯,所述二级改性多孔陶盘采用由溴氧化铋改性的多孔陶盘,所述三级处理系统采用麦饭石盘。
3、进一步改进,所述二级改性多孔陶盘采用在多孔陶盘的一侧喷涂溴氧化铋制成,所述紫外灯设置在二级改性多孔陶盘喷涂溴氧化铋的一侧。
4、进一步改进,所述二级改性多孔陶盘的制备方法为:
5、(1)制备多孔陶盘将木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石经研磨、过筛、干燥处理后,按原料配比与去离子水混合搅拌成泥状,在模具中挤压成型,用滚轮处理使表面平滑,用保鲜膜覆盖在室温陈化,陈化后在烘箱中烘干,最后在马弗炉中烧结,冷却至室温,得多孔陶盘;
6、其中,木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石的质量配比为2-3.5:1-3:1-3:2.5-5:1-1.5;
7、(2)制备溴氧化铋粉末取bi(no3)3·5h2o溶于无水乙醇中,磁力搅拌过程中缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵,超声1.5-2.5h,得到淡黄色乳状溶液;将上述溶液转移至反应釜中,放入烘箱反应6-8h,反应结束后用去离子水反复清洗,并在烘箱中干燥10-12h,得到溴氧化铋粉末;
8、(3)制备二级改性多孔陶盘将溴氧化铋粉末分散在去离子水中,超声20-40min,用喷枪喷涂在所述多孔陶盘的一侧表面,在烘箱中烘干,即得所述二级改性多孔陶盘。
9、进一步改进,步骤(1)中研磨后的木屑过500-1000目筛,研磨后的硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过50-80目筛,且木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过筛后,分别在烘箱80℃烘干2h备用;
10、步骤(2)中bi(no3)3·5h2o与十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比为1:5-6,反应釜中的反应温度为150-200℃;
11、步骤(3)中喷枪喷涂的距离为20-40cm,喷涂时间为30-40秒,烘箱的烘干温度为80℃。
12、进一步改进,所述一级多孔陶盘的制备方法为:将木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石经研磨、过筛、干燥处理后,按原料配比与去离子水混合搅拌成泥状,在模具中挤压成型,用滚轮处理使表面平滑,用保鲜膜覆盖在室温陈化,陈化后在烘箱中烘干,最后在马弗炉中烧结,冷却至室温,得一级多孔陶盘;
13、其中,研磨后的木屑过150-200目筛,研磨后的硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过50-80目筛,且木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过筛后,分别在烘箱80℃烘干2h备用;
14、木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石的质量配比为2-3.5:1-3:1-3:2.5-5:1-1.5,去离子水作为粘结剂,其质量分数占混合后木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石质量总和的10-25%;
15、挤压成型后的模块在恒温恒湿状态下陈化12-15h;
16、马弗炉中烧结条件为:升温速度为1.5-3℃/min,温度升至800℃,800℃保温1-2h,总烧制时间为6-8h。
17、进一步改进,所述麦饭石盘采用由氧化锰改性的麦饭石盘。
18、进一步改进,由氧化锰改性的麦饭石盘的制作方法为:将麦饭石浸渍于硫酸锰和高锰酸钾的混合溶液中,24h后取出,在80℃烘箱中烘干得到。
19、进一步改进,所述净水器的外壳外部设有与所述紫外灯连接的太阳能板,所述净水器的外壳上部设有盖体,所述净水器的外壳下部设有出水阀。
20、作为本发明的又一改进,本发明还提供一种上述靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器的制作方法,所述制作方法中一级多孔陶盘的制备方法为:将木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石在球磨机中分别研磨后,木屑过150-200目筛,硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过50-80目筛,并将上述原料在烘箱80℃分别烘干2h,备用;将烘干后的木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石按质量配比为2-3.5:1-3:1-3:2.5-5:1-1.5,混合均匀;再与占所述木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石质量总和10-25%的去离子水混合搅拌成泥状,在模具中挤压成型,用滚轮处理使表面平滑,用保鲜膜覆盖在室温陈化12-15h;陈化后在烘箱中烘干,最后在马弗炉中烧结,冷却至室温,得到所述一级多孔陶盘;
21、所述二级改性多孔陶盘的制备方法为:将木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石在球磨机中分别研磨后,木屑过500-1000目筛,硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过50-80目筛,并将上述原料在烘箱80℃分别烘干2h,备用;将烘干后的木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石按质量配比为2-3.5:1-3:1-3:2.5-5:1-1.5,混合均匀;再与占所述木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石质量总和10-25%的去离子水混合搅拌成泥状,在模具中挤压成型,用滚轮处理使表面平滑,用保鲜膜覆盖在室温陈化12-15h,陈化后在烘箱中烘干,最后在马弗炉中烧结,冷却至室温,得多孔陶盘;取bi(no3)3·5h2o溶于无水乙醇中,磁力搅拌过程中缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵,超声1.5-2.5h,得到淡黄色乳状溶液;将上述溶液转移至反应釜中,放入烘箱反应6-8h,反应结束后用去离子水反复清洗,并在烘箱中干燥10-12h,得到溴氧化铋粉末;将溴氧化铋粉末分散在去离子水中,超声20-40min,用喷枪喷涂在所述多孔陶盘的一侧表面,在烘箱中烘干,即得所述二级改性多孔陶盘;
22、所述三级处理系统中麦饭石盘的制备方法为:将麦饭石浸渍于硫酸锰和高锰酸钾的混合溶液中,24h后取出,在80℃烘箱中烘干,即得由氧化锰改性的麦饭石盘。
23、进一步改进,所述一级多孔陶盘和二级改性多孔陶盘中多孔陶盘制备中马弗炉中的烧结条件为:升温速度为1.5-3℃/min,温度升至800℃,800℃保温1-2h,总烧制时间为6-8h。
24、采用这样的设计后,本发明至少具有以下优点:
25、本发明靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器通过过滤、光催化、吸附的三级深度水处理过程,实现水中微污染物的高效靶向去除,解决了传统工艺难处理的微污染物问题。还通过为紫外灯供电的太阳能板设置,实现不用外接电源,达到节能省电的目的。该净水器与现有采用深度处理工艺的净水装置相比,无需外加试剂,无需额外能量,处理成本低,还不会产生二次污染,且制作工艺简单,易于产业化,利于推广,尤其适合通电不便的偏远地区。
1.一种靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,所述净水器的外壳内部从上至下依次设置一级处理系统、二级处理系统和三级处理系统,所述一级处理系统采用一级多孔陶盘,所述二级处理系统包括二级改性多孔陶盘和紫外灯,所述二级改性多孔陶盘采用由溴氧化铋改性的多孔陶盘,所述三级处理系统采用麦饭石盘。
2.根据权利要求1所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,所述二级改性多孔陶盘采用在多孔陶盘的一侧喷涂溴氧化铋制成,所述紫外灯设置在二级改性多孔陶盘喷涂溴氧化铋的一侧。
3.根据权利要求2所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,所述二级改性多孔陶盘的制备方法为:
4.根据权利要求3所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,步骤(1)中研磨后的木屑过500-1000目筛,研磨后的硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过50-80目筛,且木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过筛后,分别在烘箱80℃烘干2h备用;
5.根据权利要求1所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,所述一级多孔陶盘的制备方法为:将木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石经研磨、过筛、干燥处理后,按原料配比与去离子水混合搅拌成泥状,在模具中挤压成型,用滚轮处理使表面平滑,用保鲜膜覆盖在室温陈化,陈化后在烘箱中烘干,最后在马弗炉中烧结,冷却至室温,得一级多孔陶盘;
6.根据权利要求1所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,所述麦饭石盘采用由氧化锰改性的麦饭石盘。
7.根据权利要求6所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,由氧化锰改性的麦饭石盘的制作方法为:将麦饭石浸渍于硫酸锰和高锰酸钾的混合溶液中,24h后取出,在80℃烘箱中烘干得到。
8.根据权利要求1至7任一项所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器,其特征在于,所述净水器的外壳外部设有与所述紫外灯连接的太阳能板,所述净水器的外壳上部设有盖体,所述净水器的外壳下部设有出水阀。
9.根据权利要求1所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器的制作方法,其特征在于,所述一级多孔陶盘的制备方法为:将木屑、硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石在球磨机中分别研磨后,木屑过150-200目筛,硅藻土、高岭土、黏土、勃姆石过50-80目筛,并将上述原料在烘箱80℃分别烘干2h,备用;
10.根据权利要求9所述的靶向去除微污染物的多孔陶家用净水器的制作方法,其特征在于,所述一级多孔陶盘和二级改性多孔陶盘中多孔陶盘制备中马弗炉中的烧结条件为:升温速度为1.5-3℃/min,温度升至800℃,800℃保温1-2h,总烧制时间为6-8h。