[发明专利]一种光催化、纳滤、纳米吸附协同高效净水器及净水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及净水装置技术领域，具体涉及一种针对高氟、砷苦咸水的多效组合协同净水技术。

背景技术

砷氟含量高的地下苦咸水在我国实属比较常见的水质，严重影响当地人的身体健康，目前而言针对此种水质的比较有效的方法有反渗透膜处理法、吸附法等，反渗透处理法出水水质比较好，但是水的回收率比较低，纯水废水比例在1:3甚至更低，水的浪费比较严重，而且这种苦咸水TDS通常比较高在1000以上，此外由于反渗透膜过滤精度比较高，截留的微生物以及有机物质粘附在膜表面，能够大大降低膜的寿命与通量，而且反渗透出水接近于纯水，水中对人体有益的矿质元素也被过滤掉，长期饮用的话不会对人体产生有益的影响，因此本发明针对此种废水的特点，设计一种高效的光催化-纳滤-纳米吸附多技术协同组合净化模式，各个主体模块不仅仅是单一的物理排列而是互相协同，发挥1+1+1＞3的效果。

光催化降解有机物是基于在辅以光照的条件下催化剂产生光生电子或空穴使得有机物水溶液中的有机物得以降解的一项技术。该技术的原理为半导体在光照过程中产生光生电子或光生空穴等活性中间产物将水体中的有机物进行还原或者氧化的一个过程。而在众多材料中TiO₂又以其光稳定性好、无毒害作用成为研究光催化材料热点之一。研究表明，纳米TiO₂光催化技术具有应用条件温和、适用范围广、选择性小、操作简便、可有效减少二次污染等突出优点。其能有效降解一些难以生物降解的有毒有害有机化合物(如卤代烃、有机酸类、硝基芳烃、卤代芳香化合物、酚类、多环芳烃、杂环化合物、有机农药等)，并能实现污染物的完全矿化，该技术同时还可以通过氧化辅酶、破坏细胞壁(膜)和遗传物质(DNA)等方式杀灭细菌、病毒等致病微生物。

纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右，纳滤的优势在于脱除大部分盐分的同时保留部分矿物质，而且有比较高的纯水回收率，能至少保持在1:1，此外纳滤膜净水器不一定必需增压泵(在特定需求下可以使用)，因为纳滤膜净水器的工作压力是2bar，而国家对自来水管网末端的最低压力要求也是2bar，也就是说纳滤膜净水器在使用时没有能耗，无能耗也是纳滤膜净水器的一大特点，属于真正的低碳、绿色环保的净水模块。

多孔材料由于具有大的比表面积，均匀的孔径与孔道分布，因此有比较强的吸附性能，商业的活性氧化铝由于产量大，对砷氟的吸附性与选择性能好，因此是现在市面上用于饮用水除砷氟使用最为广泛的一种滤料，但是活性氧化铝吸附容量相当有限，其氟饱和吸附容量大约在7.6mg/g左右，砷的饱和吸附容量为9.0mg/g，介孔氧化铝是一种新型的多孔氧化铝，尤其对砷氟有非常高的吸附性与选择性，然而试验中发现仅仅介孔氧化铝对较低浓度的砷氟吸附容量会大大下降，基于此本发明采用一种介孔的高度有序排列的钙掺杂氧化铝，大大的提升了材料的饱和吸附容量与吸附效率。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种光催化、纳滤、纳米吸附协同高效净水器，氟、砷去除率高，出水率高，水质好且环保节能。

本发明所要解决的第二个技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种高氟、砷苦咸水的净化处理方法，采用光催化、纳滤、纳米吸附协同净水，氟、砷去除率高，出水率高，水质好且环保节能。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种光催化、纳滤、纳米吸附协同高效净水器，所述净水器包括依次连通的一级前置组合过滤装置、二级光催化反应器、三级纳滤装置、四级纳米吸附装置、五级后置活性炭吸附装置。

作为改进的一种技术方案，所述前置组合过滤装置设有三级滤芯，其中上部滤芯为5μmPP纤维滤芯；中部滤芯为活性炭滤芯；下部滤芯为1μmPP纤维滤芯。

作为改进的一种技术方案，所述光催化反应器内壁上设置有纳米光催化剂层，所述光催化反应器内设有低压汞灯光源；

作为进一步改进的技术方案，所述纳米光催化剂层为负载有纳米二氧化钛的三维多孔金属网；

作为优选的一种技术方案，所述低压汞灯光源为15W低压汞灯。

作为进一步改进的技术方案，所述纳米光催化剂层采用浸渍热处理法负载，负载浸渍溶液中含有纳米二氧化钛、PTFE、PEG400和RO水，其中纳米二氧化钛浓度为2～4g/L，PTFE和PEG400的含量分别为0.1～0.3％。

作为优选的一种技术方案，所述纳滤装置的纳滤膜的过滤精度为1nm～10nm。