[发明专利]一种地下水光催化处理装置

权利要求书

1.一种地下水光催化处理装置，其特征在于，包括支撑平台（1）、输水系统（2）、轴承（3）、过滤器（4）、伞状支架（5）、螺旋光催化通道（6）、光催化灯（7）、集水槽（8）、太阳能发电系统（9）、光电传感器（10）和种植单元（11）；

所述支撑平台（1）设置在地下水井的正上方，包括支撑板（1-1），支腿（1-2）和固定支架（1-3）；所述支撑板（1-1）为矩形且支撑板（1-1）的正中心位置和其他位置开设有孔洞，正中心位置孔洞直径和竖直进水管（2-2）外直径相同，其他位置孔洞孔径为1-5mm；所述支腿（1-2）固定于支撑板（1-1）背面；所述固定支架（1-3）设有若干根，固定支架（1-3）由角钢制成，固定支架（1-3）一端与支撑板（1-1）的边缘连接，并与支撑板（1-1）成45°夹角，另一端与竖直出水管（2-3）连接；

所述输水系统（2）包括变频泵（2-1），竖直进水管（2-2），竖直出水管（2-3）；所述变频泵（2-1）设置在支撑板（1-1）上，变频泵（2-1）通过导线与蓄电池（9-2）连接；所述竖直进水管（2-2）底端延伸至地下水井水面以下，上端穿过支撑板（1-1）正中心位置的孔洞并与变频泵（2-1）进水口连通；所述竖直出水管（2-3）底端与变频泵（2-1）出水口（8-1）连通，竖直出水管（2-3）顶部向任意一侧折弯；

所述轴承（3）包括电机轴承（3-1）和从动轴承（3-2）；所述电机轴承（3-1）嵌套在竖直出水管（2-3）的中下部，通过导线与蓄电池（9-2）连接；所述从动轴承（3-2）嵌套在竖直出水管（2-3）的上部；

所述过滤器（4）设置在竖直进水管（2-2）底端并与竖直进水管（2-2）密封连接，包括粗滤层（4-1）、细滤层（4-2）和隔网；所述粗滤层（4-1）设置在过滤器（4）的底部，粗滤层（4-1）内填充有粗滤料，粗滤料粒径为5~10毫米；所述细滤层（4-2）设置在粗滤层（4-1）上方，细滤层（4-2）内填充有细滤料，细滤料粒径为1~5毫米；所述隔网设置在粗滤层（4-1）的底部、细滤层（4-2）的顶部和底部，隔网的孔径小于细滤料粒径；

所述伞状支架（5）设置在支撑平台（1）的上方，包括骨架（5-1）和斜撑（5-2）；所述骨架（5-1）的上端固定于从动轴承（3-2）的侧面，骨架（5-1）的中下部与对应斜撑（5-2）的一端连接；所述斜撑（5-2）的数量与骨架（5-1）的数量相匹配，斜撑（5-2）的一端固定在电机轴承（3-1）的侧面，另一端与对应骨架（5-1）的中下部连接；

所述螺旋光催化通道（6）固定在伞状支架（5）的骨架（5-1）上，包括台阶（6-1）、挡板（6-2）和回流管（6-3）；所述台阶（6-1）由高到低，螺旋连续环绕在伞状支架的骨架（5-1）上，台阶（6-1）设有若干级，包括踏面（6-1-1）和踢面（6-1-2）；所述台阶（6-1）的踏面（6-1-1）的设置与水平地面平行，踏面（6-1-1）上密集交替设有凹槽和滴水孔，凹槽内敷设有光催化剂，滴水孔采用流量为4 L/h的滴头；所述台阶（6-1）的踢面（6-1-2）的设置与水平地面垂直，踢面（6-1-2）上布设有凹槽，凹槽内敷设有光催化剂；所述挡板（6-2）为梯形，竖直设置在台阶（6-1）踏面（6-1-1）的两侧并与台阶（6-1）相连接，挡板（6-2）的高和踏面（6-1-1）短边相等并与踏面（6-1-1）的短边相互连接，挡板（6-2）的下底略高度于踢面（6-1-2）的短边并与踢面（6-1-2）的短边相连接；所述回流管（6-3）设置在螺旋光催化通道（6）的末端，回流管（6-3）一端与螺旋光催化通道（6）末端的台阶（6-1）连接，另一端延伸至地下水井的上方；

所述光催化灯（7）设置在伞状支架（5）的内部，固定竖直出水管（2-3）的周围，包括灯架（7-1）和灯管（7-2）；所述灯架（7-1）为圆柱体结构，灯架（7-1）的上底面和下底面的四周以及上底面和下底面的中心开设有孔洞，四周孔洞的数量与灯管（7-2）数相等，中心孔洞孔径大小与竖直出水管（2-3）直径相等，四周孔洞孔径与灯管（7-2）直径相等；所述灯管（7-2）设置在灯架（7-1）上底面和下底面四周对应的孔洞内，灯管（7-2）通过导线与蓄电池（9-2）连接；

所述集水槽（8）固定在伞状支架（5）和从动轴承（3-2）的上部，且集水槽底部与从动轴承连接，集水槽（8）为倒轮台状结构，集水槽（8）集水槽（8）上方无盖，底部中心设有孔洞，孔径大小与竖直出水管（2-3）直径相等，集水槽（8）的底部还设有出水口（8-1），出水口（8-1）与螺旋光催化通道（6）的首端的台阶（6-1）相连；

所述太阳能发电系统（9）设置在集水槽（8）的外壁，包括太阳能板（9-1）和蓄电池（9-2）；所述太阳能板（9-1）设置在集水槽（8）的外壁；所述蓄电池（9-2）设置在支撑平台（1）上；

所述光电传感器（10）设置在集水槽（8）的顶端，通过导线与光催化灯（7）连接；

所述种植单元（11）设置在地下水井的四周，包括土壤层（11-1）和种植层（11-2）；所述土壤层（11-1）设置在种植单元（11）的底部；所述种植层（11-2）与土壤层（11-1）相连接且位于土壤层（11-1）的上方，种植层（11-2）内设有多个通孔（11-2-1）用于固定植物。

2.根据权利要求1所述的一种地下水光催化处理装置，其特征在于，所述的光催化剂制备步骤如下：

步骤一、MIL-101(Fe)的合成：将4mmol FeCl₃·6H₂O溶于80mL二甲基甲酰胺中并搅拌30min，然后加入4mmol 对苯二甲酸搅拌10min；再向混合液中加入1mL乙酸搅拌1h，最后将混合物倒入100mL聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在温度为110℃条件下加热20h；加热完成待高压反应釜自然冷却至室温后，过滤高压反应釜溶液，得到棕色固体；然后依次用热二甲基甲酰胺在4000r/min条件下和甲醇在3500r/min条件下将棕色固体分别离心洗涤3次，每次离心时间为5分钟，最后在60℃真空干燥箱中干燥12h得到MIL-101(Fe)；

步骤二、BiOI/MIL-101（Fe）的合成将1.25mmol Bi(NO₃)₃5H₂O和4.45g乙酸加入到40mL去离子水中称为混合物A；再将0.0303g MIL-101(Fe)和0.71mmol KI分散到25mL去离子水中，称为混合物B；随后将混合物A和混合物B混合后，在强磁力搅拌的条件下搅拌2h，然后将混合液倒入100mL聚四氟乙烯衬里的高压反应釜中，在温度为180℃条件下加热6h，待反应釜冷却至室温后，将沉淀物用去离子水和乙醇各洗涤3次，每次离心时间为5分钟，最后将样品在80℃烘箱中干燥12h后得到光催化剂。