[发明专利]基于流控微泡-光催化耦合进行水处理的装置及方法

权利要求书

1.一种基于流控微泡-光催化耦合进行水处理的装置，其特征在于，所述装置包括通过引流管（9）连接的供气源（1）、流控组件（5）和污水处理池（6），其中，在所述污水处理池（6）内设置有光催化膜（7），所述光催化膜为改性纳米二氧化钛膜；其中，所述供气源用于提供气流供给，所述流控组件（5）用于对气流进行波动控制，所述气流为包括氧气和/或空气的气流；

所述流控组件（5）具有中空内腔，用于气流流动；

沿气流流动方向，所述中空内腔依次包括进气段（51）、稳流段（52）、增速引入段（53）、初步自激脉冲段（54）、初步自激脉冲引出段（55）、缓冲过渡段（56）、射流段（57）、终极自激脉冲段（58）和脉冲分流段（59）；

所述进气段（51）、增速引入段（53）、初步自激脉冲段（54）、初步自激脉冲引出段（55）、缓冲过渡段（56）和射流段（57）均为圆柱形内腔；

自进气段（51）至稳流段（52），所述中空内腔的内径逐渐增大；

自稳流段（52）至增速引入段（53），所述中空内腔的内径逐渐减小；和

自增速引入段（53）至初步自激脉冲段（54），所述中空内腔的内径突然变大。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

在所述供气源（1）与流控组件（5）之间还依次设置有控制阀（2）、调压过滤组件（3）和流量计（4）；

在所述污水处理池（6）的底部、与流控组件（5）连通处设置有散气元件（8）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛为氮掺杂改性二氧化钛。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛为负载在Ni基或Al基多孔泡沫膜上的改性纳米二氧化钛膜。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛膜如下制备：

步骤a、利用将钛源、水、醇类溶剂和任选的酸性介质，混合，搅拌进行反应；

步骤b、加入氮源，搅拌，形成凝胶前驱体；

步骤c、对步骤b制得的凝胶前驱体涂抹于Ni基或Al基多孔泡沫膜上，然后进行后处理，得到所述负载在Ni基或Al基多孔泡沫膜上的纳米二氧化钛。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述稳流段（52）为梭形内腔；和

所述终极自激脉冲段（58）为截面呈梯形的内腔。

7.一种利用权利要求1至6之一所述装置进行水处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、利用供气源提供气流，所述气流为包括氧气和/或空气的气流；

步骤2、将所述气流引入流控组件进行流动控制，增强气流的波动性；

步骤3、将波动的气流在流控组件内分流引出，通过散气处理后通入污水处理池中，形成微气泡；

步骤4、利用污水处理池中的微气泡以及光催化膜对水中的有机污染物进行降解。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤1之前进行光催化膜的制备。

9.权利要求1至6之一所述装置用于进行水处理的用途。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，用于对含有溶解性有机物的水体进行处理。