一种多层板框式漂浮光催化净水装置

1.本发明涉及光催化净水技术领域，具体为一种多层板框式漂浮光催化净水装置。


背景技术：

2.造成水资源受到严重污染的根本原因是大量生产、生活废水未经处理，或虽处理但未达标，这些未得到充分利用的废水既污染环境，又浪费资源，迫切需要进行资源化利用及对水资源的防治。光催化氧化能力极强，反应条件温和，几乎能分解所有有机物直至形成二氧化碳和水，因此有越来越多的光催化净化装置用于水处理中，但目前的饮用水光催化净化处理装置结构相对简单、与待处理水的接触面积小，存在经济性、结构性差的缺点，水流传质效率不高，影响光催化效果。
3.现有技术中，公开号为“cn109896581b”的一种多层板框式漂浮光催化净水装置及其应用，包括可见光催化单元和紫外光催化单元，可见光催化单元和紫外光催化单元之间通过连接筋连接；可见光催化单元包括多层可见光催化网层，紫外光催化单元包括多层紫外光催化网层，可见光催化网层和紫外光催化网层均包括基底织物和板框，基底织物上分别负载有可见光和紫外光催化材料，基底织物固定设置在板框上，可见光催化单元设置有漂浮辅助装置，该多层板框式漂浮光催化净水装置利用多种光催化材料，提高对太阳光的利用率；还能保证污染物与光催化材料的充分接触，有效协同利用光催化还原及光催化氧化作用，加快污染物去除；板框可在水流急剧变大时起良好的抗水流作用，缓解织物的破裂，保证膜装置的受光面积。
4.但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：1、上述催化净水装置在使用时的位置相对稳定，此时，虽然位于上层的可见光催化网层能够与氧气接触充分，但是其与水体的接触位置也相对固定，使得作用的水体范围较为局限；2、上述催化净水装置在长期使用后，其相对稳定的可见光催化网层和紫外光催化网层的表面都容易附着污物，此时会降低催化效率，需要人工进行清理，使用不便。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多层板框式漂浮光催化净水装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种多层板框式漂浮光催化净水装置，包括导向板，所述导向板的内侧活动设置有滑动式框架板，所述滑动式框架板内部从上到下依次固定设置有可见光催化网层、紫外光催化网层和底板层；
8.所述底板层的底部固定设置有第二连接杆，所述第二连接杆的底部固定设置有可调式浮球，所述滑动式框架板的两侧分别固定设置有内箱体和外箱体，所述滑动式框架板的侧壁中铰接贯穿设置有转轴，所述转轴的一端延伸至外箱体的内部，另一端伸出内箱体的侧壁，且该端所述转轴上固定设置有多个叶片；
9.所述转轴位于内箱体内部的杆段上固定设置有第一凸轮，所述内箱体中固定设置有蓄水管，所述蓄水管中活动设置有活塞板，所述活塞板的底部固定设置有传动杆，所述传动杆的底部固定设置有第一推板，所述蓄水管的外壁上固定设置有第一限位块，所述第一限位块和第一推板之间连接设置有第一弹簧，所述蓄水管的顶端连通设置有调节水管，且所述调节水管的另一端设置在可调式浮球的内部；
10.所述转轴位于外箱体内部的杆段上固定设置有第二凸轮，所述外箱体中固定设置有中转管，所述中转管中活动设置有推拉板，所述推拉板的底部固定设置有延长杆，所述延长杆的底部固定设置有第二推板，所述外箱体的外壁上固定设置有第二限位块，所述第二限位块和第二推板之间连接设置有第二弹簧，所述中转管上分别连通设置有进水管和出水管，所述进水管中设置有进水单向阀，所述出水管中设置有出水单向阀，所述出水管的端部固定连通设置有透明塑料筒，所述透明塑料筒的底部开设有排水孔。
11.优选的，所述可见光催化网层上设置有wo3、ag3po4、bivo4、g-c3n4中的至少一种可见光催化材料。
12.优选的，所述紫外光催化网层上设置有tio2、ta2o5中的至少一种紫外光催化材料。
13.优选的，所述滑动式框架板的顶部固定设置有安装杆，所述安装杆上固定设置有中空罩壳，且中空罩壳的开口端朝向滑动式框架板设置。
14.优选的，所述底板层的底部固定设置有第一连接杆，所述第一连接杆的底部固定设置有封闭式浮球。
15.优选的，所述导向板上固定设置有支撑杆，且所述出水管固定贯穿设置于支撑杆上。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1、本发明在滑动式框架板内部从上到下依次固定设置有可见光催化网层、紫外光催化网层和底板层，由于不同波长的光在水中的穿透力不同，可见光催化网层位于上层，可以与氧气接触充分，利于氧化催化，紫外光催化网层位于下层，在水体中溶解氧不足的情况下仍然能够进行充分的光催化还原反应，整体上能够实现光催化氧化、光催化还原的协同作用，多层结构可实现光催化材料与污染物的完全接触，提高光催化利用率，当水面下方出现水体流动时，水会带动叶片旋转，使得第一凸轮持续旋转，进而使得蓄水管中的水进入可调式浮球中的水量不断发生变化，由此，带动滑动式框架板不断地上下浮动，使得可见光催化网层和紫外光催化网层上都不易附着污物，使得光催化的效率更高，无需频繁地进行人工清理；
18.2、本发明的滑动式框架板在不断地进行上下浮动的同时，净水装置附近的水体也被搅流，使得水体流动，进而增大净水装置的有效处理范围；
19.3、本发明的滑动式框架板在不断地进行上下浮动的同时，滑动式框架板的顶部固定设置的安装杆会带动中空罩壳间歇式下沉，进而将外部环境中的空气带入到下方的水体中，以增加水中的溶解氧，促进了净水装置的光催化反应效果，使得净水效果更好；
20.4、本发明叶片在被水流带动时，转轴会带动第二凸轮发生持续性旋转，使得水面下的水不断被泵至中转管的内部、中转管的内部的水不断被泵至透明塑料筒，当透明塑料筒中蓄水后，透明塑料筒形成聚光镜，进而提高可见光催化网层所接收的光照强度，促进反应的进行；
21.5、本发明在透明塑料筒的底部开设有排水孔，当净水装置所处的水面下不存在水流流动时，透明塑料筒中蓄积的水会通过排水孔缓慢排空，在此过程中，聚光点不断改变，在水排空后，聚光作用消失，避免对某一处的可见光催化网层造成持续性地强光照射，使得可见光催化网层更加耐用。
22.本发明提供了多层板框式漂浮光催化净水装置，能够同时进行可见光催化和紫外光催化，而且能够利用水流带动净水装置发生上下浮动，避免污物附着，增大净水覆盖范围，增加水中溶解氧，并且能够提高可见光催化网层的接收光照，多方面提高光催化净水的效果。
附图说明
23.图1为本发明的整体结构的主视剖面示意图；
24.图2为本发明的图1中的a处放大图；
25.图3为本发明的可见光催化网层、紫外光催化网层和底板层位置示意图；
26.图4为本发明的中空罩壳在滑动式框架板上的俯视示意图；
27.图5为本发明的安装杆和中空罩壳的侧视结构示意图。
28.图中：1导向板、2滑动式框架板、3可见光催化网层、4紫外光催化网层、5底板层、6安装杆、7中空罩壳、8第一连接杆、9封闭式浮球、10第二连接杆、11可调式浮球、12内箱体、13外箱体、14转轴、15叶片、16第一凸轮、17蓄水管、18活塞板、19传动杆、20第一推板、21第一限位块、22第一弹簧、23调节水管、24第二凸轮、25中转管、26推拉板、27延长杆、28第二推板、29第二限位块、30第二弹簧、31进水管、32进水单向阀、33出水管、34出水单向阀、35透明塑料筒、351排水孔、36支撑杆。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：
31.实施例一：
32.一种多层板框式漂浮光催化净水装置，包括导向板1，在安装时，导向板1固定在水体中，导向板1的内侧活动设置有滑动式框架板2，滑动式框架板2浮在水面上，且能够根据底部配重的不同，沿着导向板1上升或下降，滑动式框架板2内部从上到下依次固定设置有可见光催化网层3、紫外光催化网层4和底板层5，由于不同波长的光在水中的穿透力不同，可见光催化网层3位于上层，可以与氧气接触充分，利于氧化催化，紫外光催化网层4位于下层，在水体中溶解氧不足的情况下仍然能够进行充分的光催化还原反应，整体上实现光催化氧化、光催化还原的协同作用，多层结构可实现光催化材料与污染物的完全接触，提高光催化利用率。
33.底板层5的底部固定设置有第二连接杆10，第二连接杆10的底部固定设置有可调式浮球11，可调式浮球11为中空式，其内部的蓄水量能够调节改变，进而通过底板层5对滑
动式框架板2形成不同的配重，由此带动滑动式框架板2及其中的可见光催化网层3、紫外光催化网层4实现上浮或下沉，滑动式框架板2的两侧分别固定设置有内箱体12和外箱体13，滑动式框架板2的侧壁中铰接贯穿设置有转轴14，为了使得旋转更加顺畅，贯穿处可以设置轴承，转轴14的一端延伸至外箱体13的内部，另一端伸出内箱体12的侧壁，且该端转轴14上固定设置有多个叶片15，多个叶片15之间等距设置，当净水装置所处的水面下存在水体流动时，水流就会带动叶片15旋转，进而使得转轴14发生转动。
34.转轴14位于内箱体12内部的杆段上固定设置有第一凸轮16，转轴14能够带动第一凸轮16发生持续性地旋转，内箱体12中固定设置有蓄水管17，蓄水管17中活动设置有活塞板18，活塞板18的形状、大小和蓄水管17内部的形状、大小完全相同，因此，活塞板18能够贴合着蓄水管17的内壁发生上下移动，不会发生水体泄漏，活塞板18的底部固定设置有传动杆19，传动杆19的底部固定设置有第一推板20，当转轴14带动第一凸轮16持续旋转时，第一凸轮16能够间歇性地上推第一推板20，蓄水管17的外壁上固定设置有第一限位块21，第一限位块21和第一推板20之间连接设置有第一弹簧22，第一弹簧22具有良好的伸缩弹性，当第一凸轮16远离第一推板20时，第一推板20就会在第一弹簧22的伸展复原力下恢复至初始位置，蓄水管17的顶端连通设置有调节水管23，且调节水管23的另一端设置在可调式浮球11的内部，调节水管23为弹性软管，当活塞板18被向上推动时，蓄水管17中蓄积的水就会通过调节水管23进入到可调式浮球11中，进而增加对滑动式框架板2的配重，使得滑动式框架板2及可见光催化网层3、紫外光催化网层4下沉，反之，当活塞板18被向下拉动时，可调式浮球11中水通过调节水管23回流至蓄水管17，使得滑动式框架板2的配重减轻，此时的滑动式框架板2及可见光催化网层3、紫外光催化网层4会向上浮动。
35.实施例二：
36.本实施例在上述实施例一的基础上，增设了以下结构：转轴14位于外箱体13内部的杆段上固定设置有第二凸轮24，转轴14也能够带动第二凸轮24发生持续性旋转，外箱体13中固定设置有中转管25，中转管25中活动设置有推拉板26，推拉板26的形状、大小和中转管25内部的形状、大小完全相同，因此，推拉板26能够贴合着中转管25的内壁发生上下移动，不会发生水体泄漏，推拉板26的底部固定设置有延长杆27，延长杆27的底部固定设置有第二推板28，当转轴14带动第二凸轮24持续旋转时，第二凸轮24能够间歇性地上推第二推板28，外箱体13的外壁上固定设置有第二限位块29，第二限位块29和第二推板28之间连接设置有第二弹簧30，第二弹簧30具有良好的伸缩弹性，当第一凸轮16远离第二推板28时，第二推板28就会在第二弹簧30的伸展复原力下恢复至初始位置，中转管25上分别连通设置有进水管31和出水管33，进水管31中设置有进水单向阀32，进水单向阀32的设置使得净水装置所处水面下的水只能通过进水管31进入到中转管25的内部，而不能逆流，出水管33中设置有出水单向阀34，出水单向阀34的设置使得中转管25内部的水只能通过出水管33向外流出，也不能逆流，出水管33的端部固定连通设置有透明塑料筒35，当透明塑料筒35中蓄积有水后，其整体会形成一个聚光镜，使得可见光催化网层3所接受到的光照强度增加，进而提高光催化反应的效果，透明塑料筒35的底部开设有排水孔351，若水体没有通过出水管33持续地补入至透明塑料筒35内部的话，即此时净水装置所处的水面下没有水流流动，则透明塑料筒35中的水会通过排水孔351缓慢地排空，在此过程中，聚光点不断改变，在水排空后，聚光作用消失，避免对某一处的可见光催化网层3造成持续性地强光照射，使得可见光催化
网层3更加耐用；同理地，若净水装置所处的水面下存在水流流动，则水会一直通过出水管33补入至透明塑料筒35，使得透明塑料筒35始终具有聚光作用，但是此时的水仍会通过排水孔351流出而减少，而且可见光催化网层3也会在水面上下浮动，因此这种聚光加强也不会对可见光催化网层3的某一个定点处造成损伤，整体来看，能够实现有效的自适应。
37.实施例三：
38.一种多层板框式漂浮光催化净水装置，包括导向板1，在安装时，导向板1固定在水体中，导向板1的内侧活动设置有滑动式框架板2，滑动式框架板2浮在水面上，且能够根据底部配重的不同，沿着导向板1上升或下降，滑动式框架板2内部从上到下依次固定设置有可见光催化网层3、紫外光催化网层4和底板层5，由于不同波长的光在水中的穿透力不同，可见光催化网层3位于上层，可以与氧气接触充分，利于氧化催化，紫外光催化网层4位于下层，在水体中溶解氧不足的情况下仍然能够进行充分的光催化还原反应，整体上实现光催化氧化、光催化还原的协同作用，多层结构可实现光催化材料与污染物的完全接触，提高光催化利用率，滑动式框架板2的顶部固定设置有安装杆6，安装杆6上固定设置有中空罩壳7，且中空罩壳7的开口端朝向滑动式框架板2设置，当滑动式框架板2处于高位时，中空罩壳7也位于水面的上方，此时中空罩壳7中存在有空气，当滑动式框架板2带动中空罩壳7下沉时，中空罩壳7内部的空气就会进入到水中，进而增加水中的溶解氧，使得催化氧化反应的效率更好，提高净水效果。
39.底板层5的底部固定设置有第一连接杆8，第一连接杆8的底部固定设置有封闭式浮球9，封闭式浮球9的设置使得滑动式框架板2在初始状态下就能够稳定地浮在水面上，进而确保可见光催化网层3能够实现有效的氧化催化反应，底板层5的底部固定设置有第二连接杆10，第二连接杆10的底部固定设置有可调式浮球11，可调式浮球11其内部的蓄水量能够调节改变，进而通过底板层5对滑动式框架板2形成不同的配重，由此带动滑动式框架板2及其中的可见光催化网层3、紫外光催化网层4实现上浮或下沉，滑动式框架板2的两侧分别固定设置有内箱体12和外箱体13，滑动式框架板2的侧壁中铰接贯穿设置有转轴14，为了使得旋转更加顺畅，贯穿处可以设置轴承，转轴14的一端延伸至外箱体13的内部，另一端伸出内箱体12的侧壁，且该端转轴14上固定设置有多个叶片15，当净水装置所处的水面下存在水体流动时，水流就会带动叶片15旋转，进而使得转轴14发生转动。
40.转轴14位于内箱体12内部的杆段上固定设置有第一凸轮16，转轴14能够带动第一凸轮16发生持续性地旋转，内箱体12中固定设置有蓄水管17，蓄水管17中活动设置有活塞板18，活塞板18的底部固定设置有传动杆19，传动杆19的底部固定设置有第一推板20，当转轴14带动第一凸轮16持续旋转时，第一凸轮16能够间歇性地上推第一推板20，蓄水管17的外壁上固定设置有第一限位块21，第一限位块21和第一推板20之间连接设置有第一弹簧22，蓄水管17的顶端连通设置有调节水管23，且调节水管23的另一端设置在可调式浮球11的内部，调节水管23为弹性软管，当活塞板18被向上推动时，蓄水管17中蓄积的水就会通过调节水管23进入到可调式浮球11中，进而增加对滑动式框架板2的配重，使得滑动式框架板2及可见光催化网层3、紫外光催化网层4下沉，反之，当活塞板18被向下拉动时，可调式浮球11中水通过调节水管23回流至蓄水管17，使得滑动式框架板2的配重减轻，此时的滑动式框架板2及可见光催化网层3、紫外光催化网层4会向上浮动。
41.转轴14位于外箱体13内部的杆段上固定设置有第二凸轮24，转轴14也能够带动第
二凸轮24发生持续性旋转，外箱体13中固定设置有中转管25，中转管25中活动设置有推拉板26，推拉板26的底部固定设置有延长杆27，延长杆27的底部固定设置有第二推板28，当转轴14带动第二凸轮24持续旋转时，第二凸轮24能够间歇性地上推第二推板28，外箱体13的外壁上固定设置有第二限位块29，第二限位块29和第二推板28之间连接设置有第二弹簧30，中转管25上分别连通设置有进水管31和出水管33，进水管31中设置有进水单向阀32，进水单向阀32的设置使得净水装置所处水面下的水只能通过进水管31进入到中转管25的内部，而不能逆流，出水管33中设置有出水单向阀34，出水单向阀34的设置使得中转管25内部的水只能通过出水管33向外流出，也不能逆流，出水管33的端部固定连通设置有透明塑料筒35，当透明塑料筒35中蓄积有水后，其整体会形成一个聚光镜，使得可见光催化网层3所接受到的光照强度增加，进而提高光催化反应的效果，透明塑料筒35的底部开设有排水孔351，若水体没有通过出水管33持续地补入至透明塑料筒35内部的话，即此时净水装置所处的水面下没有水流流动，则透明塑料筒35中的水会通过排水孔351缓慢地排空，在此过程中，聚光点不断改变，在水排空后，聚光作用消失，避免对某一处的可见光催化网层3造成持续性地强光照射，使得可见光催化网层3更加耐用；同理地，若净水装置所处的水面下存在水流流动，则水会一直通过出水管33补入至透明塑料筒35，使得透明塑料筒35始终具有聚光作用，但是此时的水仍会通过排水孔351流出而减少，而且可见光催化网层3也会在水面上下浮动，因此这种聚光加强也不会对可见光催化网层3的某一个定点处造成损伤，整体来看，能够实现有效的自适应，导向板1上固定设置有支撑杆36，且出水管33固定贯穿设置于支撑杆36上，支撑杆36的设置使得出水管33的位置更加稳定，更加坚固。
42.实施例四：
43.本实施例在上述实施例一至三的基础上，进行了进一步的限定和公开：所述可见光催化网层3上设置有wo3、ag3po4、bivo4、g-c3n4中的至少一种可见光催化材料，所述紫外光催化网层4上设置有tio2、ta2o5中的至少一种紫外光催化材料，由此，可见光催化网层3和紫外光催化网层4分别能够更高效地实现光催化氧化、光催化还原的反应，多层结构可实现光催化材料与污染物的完全接触，整体提高光催化利用率。
44.工作原理：
45.在使用时，由于底板层5的底部通过第一连接杆8连接有封闭式浮球9，因此，在初始状态下，滑动式框架板2就不会完全沉在水底。同时，可见光催化网层3、紫外光催化网层4和底板层5都具有一定的重量，使得滑动式框架板2会被向下压，可以合理设置底板层5的重量，使得初始状态时的可见光催化网层3处于水平面上，能够与氧气实现充分接触，进而实现良好的光催化氧化反应。由于不同波长的光在水中的穿透力不同，紫外光催化网层4位于下层，在水体中溶解氧不足的情况下仍然能够进行充分的光催化还原反应，整体上实现光催化氧化、光催化还原的协同作用，多层结构可实现光催化材料与污染物的完全接触，提高光催化利用率。
46.当净水装置所处的水面下存在水体流动时，水流会推动叶片15，使得转轴14发生转动，一方面，转轴14带动第一凸轮16发生持续性旋转，当第一凸轮16向上推动第一推板20时，第一推板20通过传动杆19推动活塞板18，使得蓄水管17中蓄积的水通过调节水管23被推至可调式浮球11的内部，此时的可调式浮球11整体重量增加，进而带动滑动式框架板2向下沉，使得可见光催化网层3和紫外光催化网层4均会下沉；当第一凸轮16远离第一推板20
后，在第一弹簧22的作用下，第一推板20被顶回至初始位置，此时可调式浮球11中的水体又会通过调节水管23被吸回至蓄水管17，由此循环往复，使得滑动式框架板2不断升降，其一，此时的可见光催化网层3和紫外光催化网层4也随之不断升降，发生整体移动，避免污物等附着在静态的可见光催化网层3和紫外光催化网层4表面，实现有效的自清理，保持较大的接触面积，其二，可见光催化网层3能够在水平面上升降，在降至水面下时可以和水充分接触，在升至水面上时又能够和氧气充分接触，弥补了传统静态式催化氧化处理效果一般的弊端，其三，滑动式框架板2不断地进行高低移动，使得其所在的水体也会被搅流，进而促进水的流动，使得净水装置能够有效覆盖的处理水范围更广，避免了静态式水处理的范围局限，以及，滑动式框架板2的顶部固定设置有安装杆6，安装杆6上固定设置有开口端朝向滑动式框架板2设置的中空罩壳，当滑动式框架板2处于高位时，中空罩壳7也位于水面的上方，此时中空罩壳7中存在有空气，当滑动式框架板2带动中空罩壳7下沉时，中空罩壳7内部的空气就会进入到水中，进而增加水中的溶解氧，使得催化氧化反应的效率更好，提高净水效果。
47.另一方面，当存在水体流动时，转轴14也会同时带动第二凸轮24发生持续性地旋转，当第二凸轮24将第二推板28向上推时，第二推板28通过延长杆27推动推拉板26，使得中转管25中暂存的水被推向出水管33，最终灌注在透明塑料筒35的内部，而当第二凸轮24远离第二推板28时，第二推板28在第二弹簧30的作用下恢复至初始位置，此时净水装置所在水面的水会通过进水管31进入到中转管25，由此循环往复，使得透明塑料筒35中的水量可以得到定期补充，当透明塑料筒35中蓄积有水后，其整体会形成一个聚光镜，使得可见光催化网层3所接受到的光照强度增加，进而提高光催化反应的效果，透明塑料筒35的底部开设有排水孔351，若水体没有通过出水管33持续地补入至透明塑料筒35内部的话，即此时净水装置所处的水面下没有水流流动，则透明塑料筒35中的水会通过排水孔351缓慢地排空，在此过程中，聚光点不断改变，在水排空后，聚光作用消失，避免对某一处的可见光催化网层3造成持续性地强光照射，使得可见光催化网层3更加耐用；同理地，若净水装置所处的水面下存在水流流动，则水会一直通过出水管33补入至透明塑料筒35，使得透明塑料筒35始终具有聚光作用，但是此时的水仍会通过排水孔351流出而逐渐减少，直至下一次定期补水，而且可见光催化网层3也会在水面上下浮动，因此这种聚光加强也不会对可见光催化网层3的某一个定点处造成损伤，整体来看，能够实现有效的自适应，进而在确保可见光催化网层3不被损伤的前提下，有效提高其所接收的光照强度，使得净水处理效果更好。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。