[发明专利]采用纳米多孔氧化钛薄膜光催化水的方法

说明书

技术领域

本发明专利是采用纳米多孔氧化钛薄膜光催化氧化的作用，为农作物提供一种浇水施肥(加1‰N、P、K)的中性活化水的方法，尤其该方法涉及其玻璃管内壁的纵横交错竹笋状突刺技术。

背景技术

目前，国内外市场销售活化水的商品较多：有饮水杯、厨房用水器，还有用于水产养殖、农作物、饮用水、美容水等，它们大都采用世界最先进的“光催化①②”技术。纳米氧化钛是具有光催化功能的N型光半导体材料之一，在光的照射下，受激发的氧化钛表面产生电子和电洞，接着电洞将附着氧化钛表面的水氧化，而将该水转变为氢氧自由基；而电子将水中的氧还原，使其变成超氧化离子。氢氧自由基和超氧化离子将氧化钛表面上的有机化合物和部分无机物以氧化加以分解、降解，将重金属离子还原成稳定而可沉淀的金属氧化物，杀灭水中的细菌、病毒、寄生虫和藻类胞芽，除臭，同时放出氧气，净化软化水质。

纳米氧化钛光催化氧化作用有强弱之分，主要影响有：其一，与激发光线的波长、强度、直射距离有关，光线的波长短、功率大、直射距离近，光催化氧化的作用就越强，反之越弱。在纳米氧化钛里掺杂，光线可从常用紫外光254nm扩展到可见光320nm，甚至到暗光(无光)，但光催化氧化作用也由强到弱，故有些活化水装置里添加振荡和除臭等装置作弥补。光线在水中里几何级数递减，紫外线的有效半径才10cm，其它光线更小。其二，与纳米氧化钛涂抹的载体有关，载体有不锈钢、玻璃、微孔陶瓷等等。不锈钢在500℃晶化氧化钛时，钢内元素易扩散入氧化钛里影响光催化氧化的速率，表面易变色易氧化易污染，光催化氧化作用逐渐变弱；玻璃涂纳米氧化钛薄膜，膜厚可控制，在500℃晶化氧化钛不变形，附着力强，有自洁功能，但易破碎、比表面积做不大；微孔陶瓷不用光线，光催化氧化作用弱，它用大的比表面积和添加其它功能装置作弥补，但易受污染易堵塞。其三，与光催化氧化反应速率有关，需阻碍光致电子与电洞的简单复合。可在反应体系里加双氧水、过硫酸盐等氧化剂俘获电子，使其变成超氧化离子，还可在纳米氧化钛里加2价、3价的铁离子或2价的铜离子，在异带上俘获电子。

“π水”装置③，该装置呈园柱体，园形的工作芯是8层重叠结为一体，其中6层“π水”微孔陶瓷和2层聚结颗粒，无光源，以上现有技术的问题在于：要么功能细化，要么定期换芯，因为它们的方法均属物理机械方法领域。“π水”技术虽涉及纳米催化方法，但该装置光催化氧化作用弱，添加其它功能芯作弥补，易污染又易堵塞，不能拆洗导致失效，或总出水量达60吨后芯体就拆换，造成运行费用高。该装置采用功能细化的微孔陶瓷芯体，只适应日本的优质水质，特别不适合我国的水质，推广困难。

①时柱杰，光催化氧化处理水中污染物的研究现状及发展趋向

环保科学与技术1998年第3期

②高濂、郑珊、张青红，纳米氧化钛催化材料及应用化学工业出版社

③bttp://www.cam_pi.co.jp/ACM株式会社

发明内容

有鉴于本领域中现有技术的问题，本发明专利所要解决的技术问题是提供一种经济运行的纳米多孔氧化钛薄膜光催化水的方法。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：采用纳米多孔氧化钛薄膜光催化水的方法：清水流经阀门、前过滤器、流量计、O型分流圈、导入玻璃管腔体中、再经O型集流圈导出、流经后滤器和矿物质注入器；所述玻璃管腔体中的玻璃管内壁有纵横交错的竹笋状突刺，其表面涂有纳米多孔氧化钛薄膜，在突刺中间安置有紫外线灯管。

1、为提高光催化氧化还原作用，加快激发电子和电洞的产生，本装置采用高能量的紫外线灯管。

2、为增大紫外线直射面积，本装置采用在玻璃管内壁设置有纵横交错的竹笋状突刺。

3、为提高光催化氧化速率，本装置采用：①阻碍光致电子和电洞的简单复合，在纳米多孔氧化钛薄膜中加入2价铜离子。②增大比表面积，加入PEG制备多孔的纳米氧化钛薄膜。

4、为了生物体传递信息和细胞的记忆作用，本装置采用注入10^-10摩尔的2价铁离子。

5、为了提高催化活性和超亲水性，本装置采用在玻璃管内壁涂有纳米多孔氧化钛薄膜，可降低水的润湿角至0°，玻璃管自洁净，呈半永久性。

6、为了经济运行，本装置的过滤器可拆洗，反复使用，矿物质注入器可拆洗补给。

本发明专利的有益效果是：

本发明制备一种渗透力、溶解力、代谢力强的洁净而富氧的中性活化水：