一种光学催化石墨烯污水净化装置

1.本发明涉及污水处理设备技术领域，尤其涉及一种光学催化石墨烯污水净化装置。


背景技术：

2.石墨烯是一种由碳原子组成的单层薄片材料，具有极高的导电性、热导性和机械强度，同时还具有优异的光学性质。石墨烯的带隙非常小，因此可以吸收可见光和紫外光，从而产生电子-空穴对。这些电子-空穴对可以参与光催化反应，将有机污染物分解为无害的物质。
3.在污水处理时，传统的污水处理方式只能将污水中的污物过滤，且还需加入药物等辅助处理手段，这种方式限制性极大，不适合应用于河道、污水处理厂、水渠等活水的污水净化，因此，我们提出一种光学催化石墨烯污水净化装置来解决上述问题。


技术实现要素：

4.针对背景技术中存在的问题，本发明提出一种可应用于多场景的且可循环的光学催化石墨烯污水净化装置。
5.本发明的技术方案：一种光学催化石墨烯污水净化装置，包括：引流壳体，所述引流壳体的一侧开口用于引入污水；所述引流壳体的另一侧开口连接有动力框架；发电装置，所述发电装置位于引流壳体内用于在污水流动时将动能转换为电能存储；净化过滤结构，所述净化过滤结构设置于动力框架内用于对流经其内部的污水净化处理；离心装置，所述离心装置设置于动力框架的轴线处，用于驱动净化过滤结构做旋转运动；所述动力框架用于驱动净化过滤结构沿其轴线方向移动并使净化过滤结构与表面的污物被清理。
6.优选的，所述发电装置包括与引流壳体同轴设置的导流壳体，所述导流壳体内设置有发电模组，所述发电模组的连接轴向动力框架方向延伸且固定有涡轮；所述导流壳体的顶部固定有接线引出管道，所述接线引出管道贯穿并固定于引流壳体上、用于使发电模组接线可引出；还包括设置在导流壳体内部的蓄电池，所述蓄电池用于存储发电模组产生的电能。
7.优选的，所述导流壳体的外型呈扁平状，并与所述引流壳体的外形契合；在污水流动过程中，使污水的流速增加。
8.优选的，所述离心装置包括旋转管件以及于导流壳体内的驱动电机，所述驱动电
机的输出端通过驱动轴驱动旋转管件转动。
9.优选的，所述旋转管件的两侧均设置连接柱，其中一个连接柱通过第一法兰盘与驱动轴固定连接；另一个所述连接柱通过轴承支座与动力框架连接。
10.优选的，所述净化过滤结构包括固定于动力框架内的圆形固定盘，所述圆形固定盘沿其轴线方向设置多个移动通道，每个所述移动通道内均滑动安装有对污水处理过滤的过滤净化组件；所述过滤净化组件通过拉簧连接在连接柱上；当驱动电机通过驱动轴驱动导杆旋转时，所述过滤净化组件可克服拉簧的拉力沿移动通道移动。
11.优选的，所述过滤净化组件包括过滤框以及固定在过滤框内壁的限位凸起，所述限位凸起之间固定有导向杆，所述导向杆上滑动安装有压罩，所述压罩周侧固定有石墨烯光催化滤网；还包括套设在导向杆上内的复位弹簧，所述复位弹簧的一端延伸至压罩内，且当压罩沿导向杆移动将所述复位弹簧压缩至极限时，所述石墨烯光催化滤网与过滤框的一侧表面平齐；还包括固定在过滤框侧壁的用于使石墨烯光催化滤网产生净化效果的模拟日光光源；所述模拟日光光源由蓄电池供电。
12.优选的，所述过滤净化组件靠近一侧表面均固定有导杆，所述导杆以垂直的方式插入旋转管件内，且所述导杆与所述旋转管件活动插接。
13.优选的，所述动力框架包括顶杆以及与动力框架同轴设置的内管道，所述内管道的部分由净化过滤结构截断；所述动力框架还包括滑动安装在内管道和外密封管道之间夹层内 驱动环，所述驱动环与内管道、外密封管道之间形成密封空腔，在密封空腔内设置有驱动驱动环沿内管道直线移动的驱动气缸；还包括支撑环，所述支撑环固定于内管道的内壁；所述支撑环的外周侧转动安装有导向环，所述导向环上插接有与所述过滤净化组件数量相匹配的顶杆；在所述过滤净化组件处于离心状态下，驱动气缸可驱动石墨烯光催化滤网与过滤框的表面形成平面。
14.优选的，所述外密封管道与内管道之间的狭缝中固定有可与石墨烯光催化滤网表面贴合的刮片；所述外密封管道底部设置有排污管。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：本发明通过在污水流动过程中将动能转化为电能存储，解决了装置在不便铺设电缆的野外作业，降低了使用的局限性，且可进行自我供电，解决了缺电的弊端；通过离心装置、净化过滤结构以及动力框架的配合作业，可对石墨烯光催化滤网进行清理，使其可以重复作业，减少其维护次数，且利用模拟日光光源与石墨烯光催化滤网配合，在过滤的过程中可对污水进行净化处理。
附图说明
16.图1给出了本发明一种实施例的结构示意图；图2给出了本发明一种实施例的俯视剖视示意图；图3为本发明中动力框架的内部结构示意图；图4为本发明中过滤净化组件的结构示意图；图5为本发明中过滤净化组件的剖视结构示意图；图6为本发明一种实施例的过滤净化组件的形状示意图；图7为本发明另一种实施例的过滤净化组件的形状示意图；附图标记：10发电装置；11导流壳体；12发电模组；13接线引出管道；14涡轮；15连接轴；16蓄电池；20引流壳体；30动力框架；31内管道；32驱动气缸；33驱动环；34支撑环；35顶杆；36外密封管道；37排污管；40离心装置；41驱动电机；42驱动轴；43第一法兰盘；44轴承支座；46旋转管件；48导杆；50净化过滤结构；51圆形固定盘；52过滤净化组件；53拉簧；54移动通道；521过滤框；522限位凸起；523复位弹簧；524导向杆；525石墨烯光催化滤网；526导轨；527压罩；528模拟日光光源；60刮片。
具体实施方式
17.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
18.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“竖”、“横”“内”、“外”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例
19.如图1所示，本发明提出的一种光学催化石墨烯污水净化装置，包括：引流壳体20，引流壳体20的一侧开口用于引入污水；引流壳体20的另一侧开口连接有动力框架30；发电装置10，发电装置10位于引流壳体20内用于在污水流动时将动能转换为电能存储；净化过滤结构50，净化过滤结构50设置于动力框架30内用于对流经其内部的污水净化处理；离心装置40，离心装置40设置于动力框架30的轴线处，用于驱动净化过滤结构50做旋转运动；
动力框架30用于驱动净化过滤结构50沿其轴线方向移动并使净化过滤结构50与表面的污物被清理。
20.发电装置10包括与引流壳体20同轴设置的导流壳体11，导流壳体11内设置有发电模组12，发电模组12的连接轴15向动力框架30方向延伸且固定有涡轮14；导流壳体11的顶部固定有接线引出管道13，接线引出管道13贯穿并固定于引流壳体20上、用于使发电模组12接线可引出；还包括设置在导流壳体11内部的蓄电池16，蓄电池16用于存储发电模组12产生的电能。
21.导流壳体11的外型呈扁平状，并与引流壳体20的外形契合；在污水流动过程中，使污水的流速增加。
22.在污水流入发电装置10内时，通过引流壳体20与导流壳体11的表面的形状设置，减少水的流量，从而增大水的流速，进而提高了水在冲刷涡轮14时的转速，实现了涡轮14驱动连接轴15旋转，配合发电模组12输出电力；电力部分存储在蓄电池16内，供装置的其他部件使用，另一部分可通过接线引出管道13引出变压后接入电网，实现电能的存储。
23.结合图2和图3所示，离心装置40包括旋转管件46以及于导流壳体11内的驱动电机41，驱动电机41的输出端通过驱动轴42驱动旋转管件46转动。
24.旋转管件46的两侧均设置连接柱，其中一个连接柱通过第一法兰盘43与驱动轴42固定连接；另一个连接柱通过轴承支座44与动力框架30连接。
25.在污水流动的过程中，污水进入动力框架30内，并通过净化过滤结构50进行过滤净化处理；通过驱动电机41驱动驱动轴42转动，并通过第一法兰盘43以及连接柱使旋转管件46转动；利用轴承支座44可保证旋转管件46在转动过程中的稳定性。
26.具体的，结合图6和图7所示，净化过滤结构50包括固定于动力框架30内的圆形固定盘51，圆形固定盘51沿其轴线方向设置多个移动通道54，每个移动通道54内均滑动安装有对污水处理过滤的过滤净化组件52；过滤净化组件52通过拉簧53连接在连接柱上；当驱动电机41通过驱动轴42驱动导杆48旋转时，过滤净化组件52可克服拉簧53的拉力沿移动通道54移动。
27.如图4和图5所示，过滤净化组件52包括过滤框521以及固定在过滤框521内壁的限位凸起522，限位凸起522之间固定有导向杆524，导向杆524上滑动安装有压罩527，压罩527周侧固定有石墨烯光催化滤网525；还包括套设在导向杆524上内的复位弹簧523，复位弹簧523的一端延伸至压罩527内，且当压罩527沿导向杆524移动将复位弹簧523压缩至极限时，石墨烯光催化滤网525与过滤框521的一侧表面平齐；为了使石墨烯光催化滤网525在移动时更加稳定，在过滤框521内底部设置导轨，使石墨烯光催化滤网525可沿导轨526移动。
28.还包括固定在过滤框521侧壁的用于使石墨烯光催化滤网525产生净化效果的模拟日光光源528；需要说明的是模拟日光光源528在过滤框521内做防水处理。
29.模拟日光光源528由蓄电池16供电。模拟日光光源528由蓄电池16供电，实现了装
置的自供电，摆脱了的电源的束缚，无需铺设电源线，使得装置可以适用于不同的环境。
30.过滤净化组件52靠近26一侧表面均固定有导杆48，导杆48以垂直的方式插入旋转管件46内，且导杆48与旋转管件46活动插接。
31.需要说明的是，污水进入动力框架30内后，通过石墨烯光催化滤网525对污水过滤，且在模拟日光光源528的作用下可以实现光催化反应，用于净化污水。
32.通过驱动电机41驱动驱动轴42转动，再通过第一法兰盘43以及连接柱使旋转管件46转动，由于旋转管件46的转动使过滤净化组件52在离心力的作用下沿移动通道54移动，并在导杆48的导向作用下使过滤净化组件52可稳定移动，然后污水通过动力框架30排出。
33.具体的，动力框架30包括顶杆35以及与动力框架30同轴设置的内管道31，内管道31的部分由净化过滤结构50截断；动力框架30还包括滑动安装在内管道31和外密封管道36之间夹层内 驱动环33，驱动环33与内管道31、外密封管道36之间形成密封空腔，在密封空腔内设置有驱动驱动环33沿内管道31直线移动的驱动气缸32；还包括支撑环34，支撑环34固定于内管道31的内壁；支撑环34的外周侧转动安装有导向环，导向环上插接有与过滤净化组件52数量相匹配的顶杆35；在过滤净化组件52处于离心状态下，驱动气缸32可驱动石墨烯光催化滤网525与过滤框521的表面形成平面。
34.外密封管道36与内管道31之间的狭缝中固定有可与石墨烯光催化滤网525表面贴合的刮片60；外密封管道36底部设置有排污管37。
35.当离心的作用下，过滤净化组件52移动至移动通道54的最外侧并与外密封管道36贴合；通过驱动气缸32驱动驱动环33移动，并在驱动环33移动的过程中驱使顶杆35移动，使得顶杆35抵住石墨烯光催化滤网525并使石墨烯光催化滤网525在压罩527的作用下沿导向杆524运动，直至石墨烯光催化滤网525与过滤框521的表面平齐，此时，石墨烯光催化滤网525处于转动状态，由于导向环同为转动的设置使顶杆35可以跟随过滤净化组件52做旋转运动，由于过滤净化组件52的转动，并在刮片60的作用下，可以使石墨烯光催化滤网525表面的污物脱离其表面，并落在外密封管道36的底部，再污水流通的过程中，通过部分支撑环34与圆形固定盘51之间的间隙使部分过滤净后的污水通过排污管37排出，在排出过程中可将污物同时排出，需要说明的是，排污管37上设置有阀图中未示出，在阀关闭时，污水仅通过内管道31排出。
36.在清理完成后，驱动电机41停止驱动，过滤净化组件52在拉簧53的作用下复位，同时石墨烯光催化滤网525在复位弹簧523的作用下复位，实现继续进行过滤及净化处理过程。
37.参照图6和图7，给出了两种过滤净化组件52的形状，其中图6中，过滤净化组件52为扇形，其可以扩大石墨烯光催化滤网525的过滤面积，在使用时过滤效果好，但在对石墨烯光催化滤网525清理时，未处理污水较多；图7中，过滤净化组件52为矩形，其石墨烯光催化滤网525过滤面积相对较小，但在
对石墨烯光催化滤网525清理时，未处理污水较少且结构稳定性更高，使用寿命更长。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.上述具体实施例仅仅是本发明的一种或几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

技术特征：
1.一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，包括：引流壳体（20），所述引流壳体（20）的一侧开口用于引入污水；所述引流壳体（20）的另一侧开口连接有动力框架（30）；发电装置（10），所述发电装置（10）位于引流壳体（20）内用于在污水流动时将动能转换为电能存储；净化过滤结构（50），所述净化过滤结构（50）设置于动力框架（30）内用于对流经其内部的污水净化处理；离心装置（40），所述离心装置（40）设置于动力框架（30）的轴线处，用于驱动净化过滤结构（50）做旋转运动；所述动力框架（30）用于驱动净化过滤结构（50）沿其轴线方向移动并使净化过滤结构（50）与表面的污物被清理。2.根据权利要求1所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述发电装置（10）包括与引流壳体（20）同轴设置的导流壳体（11），所述导流壳体（11）内设置有发电模组（12），所述发电模组（12）的连接轴（15）向动力框架（30）方向延伸且固定有涡轮（14）；所述导流壳体（11）的顶部固定有接线引出管道（13），所述接线引出管道（13）贯穿并固定于引流壳体（20）上、用于使发电模组（12）接线可引出；还包括设置在导流壳体（11）内部的蓄电池（16），所述蓄电池（16）用于存储发电模组（12）产生的电能。3.根据权利要求2所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述导流壳体（11）的外型呈扁平状，并与所述引流壳体（20）的外形契合；在污水流动过程中，使污水的流速增加。4.根据权利要求2所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述离心装置（40）包括旋转管件（46）以及于导流壳体（11）内的驱动电机（41），所述驱动电机（41）的输出端通过驱动轴（42）驱动旋转管件（46）转动。5.根据权利要求4所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述旋转管件（46）的两侧均设置连接柱，其中一个连接柱通过第一法兰盘（43）与驱动轴（42）固定连接；另一个所述连接柱通过轴承支座（44）与动力框架（30）连接。6.根据权利要求5所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述净化过滤结构（50）包括固定于动力框架（30）内的圆形固定盘（51），所述圆形固定盘（51）沿其轴线方向设置多个移动通道（54），每个所述移动通道（54）内均滑动安装有对污水处理过滤的过滤净化组件（52）；所述过滤净化组件（52）通过拉簧（53）连接在连接柱上；当驱动电机（41）通过驱动轴（42）驱动导杆（48）旋转时，所述过滤净化组件（52）可克服拉簧（53）的拉力沿移动通道（54）移动。7.根据权利要求6所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述过滤净化组件（52）包括过滤框（521）以及固定在过滤框（521）内壁的限位凸起（522），所述限位凸起（522）之间固定有导向杆（524），所述导向杆（524）上滑动安装有压罩（527），所述压罩（527）周侧固定有石墨烯光催化滤网（525）；还包括套设在导向杆（524）上内的复位弹簧（523），所述复位弹簧（523）的一端延伸至
压罩（527）内，且当压罩（527）沿导向杆（524）移动将所述复位弹簧（523）压缩至极限时，所述石墨烯光催化滤网（525）与过滤框（521）的一侧表面平齐；还包括固定在过滤框（521）侧壁的用于使石墨烯光催化滤网（525）产生净化效果的模拟日光光源（528）；所述模拟日光光源（528）由蓄电池（16）供电。8.根据权利要求6所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述过滤净化组件（52）靠近（26）一侧表面均固定有导杆（48），所述导杆（48）以垂直的方式插入旋转管件（46）内，且所述导杆（48）与所述旋转管件（46）活动插接。9.根据权利要求8所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述动力框架（30）包括顶杆（35）以及与动力框架（30）同轴设置的内管道（31），所述内管道（31）的部分由净化过滤结构（50）截断；所述动力框架（30）还包括滑动安装在内管道（31）和外密封管道（36）之间夹层内的驱动环（33），所述驱动环（33）与内管道（31）、外密封管道（36）之间形成密封空腔，在密封空腔内设置有驱动驱动环（33）沿内管道（31）直线移动的驱动气缸（32）；还包括支撑环（34），所述支撑环（34）固定于内管道（31）的内壁；所述支撑环（34）的外周侧转动安装有导向环，所述导向环上插接有与所述过滤净化组件（52）数量相匹配的顶杆（35）；在所述过滤净化组件（52）处于离心状态下，驱动气缸（32）可驱动石墨烯光催化滤网（525）与过滤框（521）的表面形成平面。10.根据权利要求6所述的一种光学催化石墨烯污水净化装置，其特征在于，所述外密封管道（36）与内管道（31）之间的狭缝中固定有可与石墨烯光催化滤网（525）表面贴合的刮片（60）；所述外密封管道（36）底部设置有排污管（37）。

技术总结
本发明涉及污水处理设备技术领域，尤其涉及一种光学催化石墨烯污水净化装置。其技术方案包括引流壳体，引流壳体的一侧开口用于引入污水；引流壳体的另一侧开口连接有动力框架；发电装置，发电装置位于引流壳体内用于在污水流动时将动能转换为电能存储；净化过滤结构，净化过滤结构设置于动力框架内用于对流经其内部的污水净化处理；离心装置，离心装置设置于动力框架的轴线处，用于驱动净化过滤结构做旋转运动。本发明可进行自我供电，适用于不同场景，通过离心装置、净化过滤结构以及动力框架的配合作业，可对石墨烯光催化滤网进行清理，减少其维护次数，且利用模拟日光光源与石墨烯光催化滤网配合，在过滤的过程中可对污水进行净化处理。进行净化处理。进行净化处理。


技术研发人员：李鑫 杨德升 张靖
受保护的技术使用者：昭通学院
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/23