[发明专利]一种便携式污水净化及电力产生装置

说明书

技术领域

本发明属于水净化和电力设备制造技术领域，具体涉及一种便携式污水净化及电力产生装置。

背景技术

目前，发达国家饮用水主要靠净水机对河水或者污水进行净化，沿海地区采用海水淡化制备饮用水，在水源较为干净的河水处理，可以采用过滤的办法，但是，大部分饮用水处理采取的处理技术为反渗透膜处理技术，该技术处理的水纯度最高，对处理水质要求不高，各种受污染的水都可以被净化，该处理方法主要包括两个步骤，第一步是过滤，将污水中的大颗粒分子和有色物质过滤掉，然后进入反渗透膜净化，该过程为耗能过程，需要额外加功，耗费电能，且尾水不能循环利用，需排放掉，浪费水资源。

净水机设备对于欠发达的第三世界的人来说，成本太高，耗电且浪费部分水资源。第三世界的人生活的地方一般没有较发达的工业，其水的污染主要为有机物，如果能发明一种能有效去除水中的有机污染物，并且能够产生电能的设备，无疑对第三世界贫困人口改善其生活来说，具有很大的帮助。

二氧化钛为一种对紫外光敏感的化合物分子，其吸收紫外线的能量，电子被激发，通过激发电子还原，氧形成超氧化物阴离子(O^2-·)，超氧化物阴离子与水反应产生羟基自由基(·OH)，羟基自由基具有清除有机物，吸附灰尘等，同时，水被激发的电子分解，氢接受电子产生氢气，氧被激发的电子还原，生成超氧化物阴离子(O^2-·)，形成循环，目前，尚没有人利用此原理研发水净化和电力生产的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种便携式污水净化及电力产生装置，适用于第三世界国家的人民家庭用水和小型供电用。

发明人发现，当二氧化钛吸收紫外线的能量，电子会比激发产生，随之而生便是电子和空穴，通过激发电子还原，氧形成超氧化物阴离子(O^2-·)，超氧化物阴离子与水反应产生羟基自由基(·OH)，这产生过程的自由基氧化有机化合物，从而导致水的净化，基于上述情况，有机化合物分解，以产生无害的二氧化碳和水。利用二氧化钛分解水分子，首次由Akira Fujishima提出，电解进行，使光生的电子和空穴引起的氧化还原反应，使形成氢气和氧(最后氧气被消耗在副反应，因此氢是主要产物)。

电子倾向于移动到较低的能量，当此转移由价带和导带间发生，它则称为重组。在此工艺中，电子(e^-)已被激发从价带向二氧化钛的导带，落回到在价带中，这是孔(H⁺)空的状态。这种现象阻碍了水分解反应和光催化氧化还原。因此，为克服这种现象，防止重组发生。加入适量的还原剂或氧化剂是最好选择一-空穴对的再结合；掺杂二氧化钛与贵金属的例子。当光催化发生在水溶液中包括还原剂，又名电子给体/空穴清除剂，光生空穴不可逆地氧化该还原剂，而不是水。因此，氢气产量被提高。许多常见的有机污染物，如甲醇，甘油和EDTA都可作为优良的还原剂-空穴清除剂，它们可降低电子-空穴对的再结合的机会，从而增强氢产生速率。同时，它们可以有效地被分解。

一种便携式污水净化及电力产生装置，储水容器1内设有多层光催化反应膜片2，储水容器1的顶部设有密封盖3，密封盖3上设有污水进入口4和氢气排出管5，氢气排出管5与氢电池6相连，储水容器1下部与过滤装置7相连；

所述光催化反应膜片2为六边形网格结构，网格的边上涂有纳米二氧化钛。

所述过滤装置7分为3层，上层为活性炭层8，中层为石英砂层9，下层为纤维颗粒层10。

所述纤维颗粒层10采用天然植物纤维制备而成，颗粒大小在0.1-5um。

所述污水进入口4设有密封开关11。

所述氢气排出管5上设有阀门12。

所述储水容器1和密封盖3的材质为丙烯酸酯。

一种污水净化及电力产生装置，屋顶13上铺设光催化反应膜片2，光催化反应膜片2上设有透明树脂17，透明树脂17四周与屋顶13的连接处密封，透明树脂17距离屋顶13顶面的距离为0.5-5cm，透明树脂17上连接有氢气排出管5，氢气排出管5与氢电池6相连，屋内14设有废水管15通到屋顶13高处的透明树脂17上，屋顶13的低处设有回流口16，回流口16与过滤器19相连，过滤器19与储水器18相连；

所述光催化反应膜片2为六边形网格结构，网格的边上涂有纳米二氧化钛。

所述透明树脂17的材质为丙烯酸酯。