[实用新型]一种基于压电纳米材料的离子过滤器

说明书

技术领域

本实用新型涉及液体净化技术领域，尤其涉及一种基于压电纳米材料的离子过滤器。

背景技术

2007年，佐治亚理工学院王中林教授团队发现了压电电子学效应。像氮化镓、氮化铟、氧化锌等的压电半导体纳米线在受到外应力作用时，在纳米线的表面会产生压电电荷，利用这些压电电荷，人们可以调控半导体纳米线的输运性质。另一方面，如果使水溶液通过放置有压电半导体纳米线的容器时，纳米线受到大量水分子及溶质分子的碰撞将产生形变，从而在表面形成压电电荷。这些压电电荷可以吸附溶液中的带电离子，很可能在生活用水净化系统中起到关键作用。

目前，随着我国经济的快速发展，水污染的程度越来越高，发展高效、价格低廉、容易再生的水净化器的任务愈加紧迫。家庭净水器中所采用的净化材料种类很多，包括PP棉，活性炭、梯度陶瓷、阳离子树脂、超滤膜，纳滤膜，反渗透膜等。他们的净化对象、净化效率及成本都不尽相同。要想得到杂质含量很低的优质净化水，往往需要多种材料复合使用，这样既降低了净化效率，又增加了成本。另外，滤除水溶液中钙镁离子的阳离子树脂每使用一段时间都需要使用交换剂再生，进一步增加了传统水净化器的使用成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种基于压电纳米材料的离子过滤器。这种离子过滤器中的压电纳米材料吸附液体的各种离子杂质，起到净化液体的作用。其用途广泛，可应用于家庭用水、工业用水或医用用水等的净化，其也可以用于净化其它液体。另外，压电纳米材料在使用一段时间后，用清水浸泡就可使其再生，相比于阳离子交换树脂节约了使用成本。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种基于压电纳米材料的离子过滤器，其包括压电纳米材料过滤芯，其上具有作为滤料的压电纳米材料。

其中，所述压电纳米材料包括：氮化镓、氮化铟和／或氧化锌。

其中，所述压电纳米材料的纳米结构为纳米线、纳米棒或纳米带。

其中，所述压电纳米材料为氮化镓纳米线。

其中，所述离子过滤器用于过滤水中的氯离子和重金属离子。

其还包括：活性炭滤芯，其上具有颗粒活性炭滤料。

其中，所述活性炭滤芯位于所述压电纳米材料过滤芯的上游。

其还包括：聚丙烯滤芯，其上具有聚丙烯滤料。

其还包括：超滤亲水膜，其位于所述压电纳米材料过滤芯中，所述压电纳米材料平铺于所述超滤亲水膜的表面。

其还包括：麦饭石矿化料层和／或强力磁化器。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型提出的基于压电纳米材料的离子过滤器具有以下有益效果：

(1)压电纳米材料可以对液体如水中的多种离子杂质，如重金属离子、钙镁离子及氯离子进行吸附，因而减少了所用净化材料的种类，如阳离子交换树脂、梯度陶瓷等，提高了净化效率，降低了制造成本。

(2)压电纳米材料在使用一段时间后，可以用清水浸泡使其再生，相比与阳离子交换树脂的交换剂，使用清水降低了本净水器的使用成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于氮化镓纳米线的家庭用水净化器的结构示意图；

图2为本实用新型中采用氮化镓纳米线作为净化器材料在水中的净化原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

本实用新型提供了一种基于压电纳米材料的离子过滤器，其包括压电纳米材料的滤芯，其上具有作为滤料的压电纳米材料，用于滤除液体中的各种离子杂质。其中，压电纳米材料包括很多，如氮化镓、氮化铟、及氧化锌等。另外，压电纳米材料的结构种类也较多，如纳米线、纳米棒、纳米带等等。上面仅列举了一部分常见的压电纳米材料和纳米材料的结构种类，本实用新型不限于以上几种，所有能够在外力作用下产生压电电荷的纳米材料均适用于本实用新型提出的技术方案中。