一种用于水产领域的光电联合催化净水器的制作方法

1.本实用新型涉及水产技术领域，尤其是一种光电联合催化净水器。


背景技术：

2.水产品从捕捞上岸到消费者手中，往往要经历一系列中间转运过程，其中在水产经营店的暂养是水产品到消费者手中的最后一个环节，受限于水产经营店有限的空间和面积，水产动物被放置在体积狭小的水箱中等待销售，由于水产动物呼吸和代谢过程中会产生有毒的氨氮，氨氮在一些微生物的作用下会产生毒性更大的亚硝酸盐，如果不及时将氨氮和亚硝酸盐转化掉，那么水产动物将会面临中毒死亡的风险。目前的水产暂养主要依靠恒低温和换水的方式维持水产动物的存活，通过降温来减缓水产动物的代谢速度，进而降低其氨氮产生速度，从而延缓其中毒，即便在此情况下，水中氨氮和亚硝酸盐也会逐渐累积，因此需要定期换水。在这种情况下，恒低温消耗大量电能，频繁换水对水资源造成浪费，即便如此，水产动物也会有大约10％的损耗率，因此水产暂养成本高昂。与此同时，水产动物的工厂化养殖也会面临类似的问题，养殖尾水氨氮、亚硝酸盐浓度过高，直接排放会对环境造成严重危害，因此需要直接、快速的方式去除水体氨氮和亚硝酸盐，并且观赏鱼的饲养也会面临这一问题。本实用新型提出一种光电联合催化的净水方法，通过高温焙烧得到具有光催化活性的二氧化钛催化电极，构建内部中空且带有进水口和出水口的净水器，将二氧化钛催化电极、紫外灯管和导电金属负极安装在净水器内部，在二氧化钛催化电极和导电金属负极上加电压，打开紫外灯管，水中的氨氮即可在催化电极表面发生氧化反应并转化成氮气逸出，同时水体ph也会逐渐降低，进一步降低残余氨氮的毒性，从而起到净化水质、延长水产动物存活的目的。总体而言，本实用新型可实现：(1)水产动物的免换水常温长期暂养；(2)水产动物的工厂化养殖；(3)观赏鱼的饲养。


技术实现要素：

3.本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供一种用于水产领域的光电联合催化净水器，目的在于实现水产动物的免换水常温长期存活，构建净水器，在正极接线柱和导电金属负极上加电压，打开紫外灯管电源，水中氨氮即可在二氧化钛催化电极组件表面被氧化成氮气并逸出，水体ph也会逐渐下降，并减小残余氨氮的毒性，从而实现水中氨氮的净化以及水产动物存活时间的延长。
4.为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.一种用于水产领域的光电联合催化净水器，包括外壳，所述外壳的下端设置有进水口，所述外壳上设置有盖子，所述盖子上设置有出水口；所述外壳内设置有二氧化钛催化电极组件，所述二氧化钛催化电极组件连接有正极接线柱；所述盖子上设置有紫外灯管基座，所述紫外灯管基座连接有导电金属负极，所述紫外灯管基座上设置有紫外灯管，所述紫外灯管往下延伸至所述二氧化钛催化电极组件内。
6.更进一步地，所述导电金属负极为金属丝或金属条中任意一种，穿过所述紫外灯
管基座，紧贴所述紫外灯管安装，延伸至所述二氧化钛催化电极组件内。
7.更进一步地，所述外壳以及二氧化钛催化电极组件设置成中空圆筒状或类似形状。
8.更进一步地，所述盖子上设置有开孔，所述正极接线柱往上穿出所述开孔。
9.更进一步地，所述正极接线柱与导电金属负极上加直流电压。
10.更进一步地，所述光电联合催化净水器能作为单个使用、多个串联或并联使用。
11.更进一步地，所述二氧化钛催化电极组件的制作工艺包括钛金属的清洗、催化活性层的涂覆和电极的高温焙烧。
12.更进一步地，所述钛金属的清洗方法包括以下：
13.(1)将钛金属箔裁剪并缝合成圆柱面或类似形状，留出正极接线柱，形成钛电极初步成型件；
14.(2)用一定浓度的草酸水溶液，在超声波作用下对钛电极初步成型件进行清洗，清洗时间在5～60min；
15.(3)用去离子水清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥
16.(4)用有机溶剂清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥；
17.更进一步地，所述有机溶剂包括但不限于无水乙醇、无水甲醇、丙酮、汽油。
18.更进一步地，所述催化活性层的涂覆方法包括以下：
19.(1)将粒径10～50nm的纳米二氧化钛加入0.01～1.0％的壳聚糖水溶液，在超声波和搅拌的共同作用下进行分散，得到纳米二氧化钛分散液；
20.(2)将清洗完毕的钛电极初步成型件浸入上述纳米二氧化钛分散液并取出沥干液体，完成一次涂覆，钛电极初步成型件可进行不止一次涂覆；
21.(3)待液体充分干燥，纳米二氧化钛在钛电极初步成型件表面均匀分散，然后将钛电极初步成型件放入电炉中焙烧；
22.更进一步地，所述电极的焙烧方法包括以下：
23.(1)将电炉温度设在300～700℃，待电炉温度升高到设定温度，放入涂覆完毕的钛电极初步成型件；
24.(2)焙烧时间0.5～12h；
25.(3)焙烧完毕，待电炉温度降至常温，取出电极并冷却，即可得到二氧化钛催化电极组件。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
27.通过采用本光电联合催化净水器能将水中氨氮的直接氧化和脱除；降低水体ph，降低残余氨氮对水产动物的毒性，从而可以实现：(1)水产动物的免换水常温长期暂养；(2)水产动物的工厂化养殖；(3)观赏鱼的饲养。
附图说明
28.图1是光电联合催化净水器从上方角度看的结构示意图；
29.图2是光电联合催化净水器从下方角度看的结构示意图；
30.图3是外壳与二氧化钛催化电极组件及其他部件处于分离状态的结构示意图；
31.图4是二氧化钛催化电极组件与盖子及其他部件处于分离状态的结构示意图。
32.图中：1-外壳，11-进水口，2-盖子，21-出水口，22-开孔，3-二氧化钛催化电极组件，31-正极接线柱，4-紫外灯管基座，5-导电金属负极，6-紫外灯管。
具体实施方式
33.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.如图1至图4所示，一种用于水产领域的光电联合催化净水器，包括外壳1，外壳1的下端设置有进水口11，外壳1上设置有盖子2，盖子上设置有出水口21，外壳1内设置有二氧化钛催化电极组件3，二氧化钛催化电极组件3连接有正极接线柱31；盖子2上设置有紫外灯管基座4，紫外灯管基座4连接有导电金属负极5，紫外灯管基座4上设置有紫外灯管6，导电金属负极5为金属丝或金属条中任意一种，在安装过程中，导电金属负极5穿过紫外灯管基座4，紧贴紫外灯管6安装延伸至二氧化钛催化电极组件3内，紫外灯管6也同样是往下延伸至二氧化钛催化电极组件3内，紫外灯管的功率为5～50w。
35.外壳1以及二氧化钛催化电极组件3设置成中空圆筒状，此圆筒状设计抗压强度更高，受力均匀，水流量大；盖子2上设置有开孔22，在二氧化钛催化电极组件3与盖子的装配时，正极接线柱31往上穿出开孔22，便于接线使用，正极接线柱31与导电金属负极5上是加0.1～2.0v的直流电压，正极接线柱31与导电金属负极5是作为两个电极的连接点。
36.本光电联合催化净水器的工作原理是：将制备好的二氧化钛催化电极组件3安装在外壳1内，盖上盖子2，露出正极接线柱31，将10w的紫外灯管6安装在紫外灯管基座4上，并将紫外灯管基座4安装在盖子2上，将导电金属负极5安装在紫外灯管基座4上，通过进水口11和出水口21将光电联合催化净水器和淡水暂养池相连(如果暂养池水为淡水，则需要在水中加入0.5％左右的氯化钠，以增加水体导电性)，光电联合催化净水器与淡水暂养池之间的连接管道上设置有水泵，用于将暂养池中的水抽取至光电联合催化净水器中反应，然后回流至暂养池中形成水循环，接着在正极接线柱31和导电金属负极5上加1.2v直流电压，接通紫外灯管6电源，抽取至光电联合催化净水器的水中氨氮即可在二氧化钛催化电极组件3表面被氧化成氮气并逸出，水体ph也会逐渐下降，并减小残余氨氮的毒性，从而实现水中氨氮的净化以及水产动物存活时间的延长，即可实现水质净化。
37.在实际使用过程中，光电联合催化净水器可以根据实际需求能作为单个使用、多个串联或并联使用，此处不作限定。
38.二氧化钛催化电极组件3的制作工艺包括以下：
39.(1)将钛箔裁剪并缝合成圆柱面，留出正极接线柱31，形成钛电极初步成型件；
40.(2)用一定浓度的草酸水溶液，在超声波作用下对钛电极初步成型件进行清洗，清洗时间在30min；
41.(3)用去离子水清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥
42.(4)用无水乙醇清洗钛电极初步成型件，随后常温干燥；
43.(5)将粒径40nm的纳米二氧化钛加入0.5％的壳聚糖水溶液，在超声波和搅拌的共同作用下进行分散，得到纳米二氧化钛分散液；
44.(6)将清洗完毕的钛电极初步成型件浸入上述纳米二氧化钛分散液并取出沥干液体，完成一次涂覆，钛电极初步成型件共进行3次涂覆，待液体充分干燥，纳米二氧化钛在钛
电极初步成型件表面均匀分散，得到涂覆完毕的钛电极初步成型件；
45.(7)将电炉温度设在650℃，待电炉温度升高到设定温度，放入涂覆完毕的钛电极初步成型件；
46.(8)焙烧时间4.5h；
47.(9)焙烧完毕，待电炉温度降至常温，取出电极并冷却，即可得到二氧化钛催化电极组件3。
48.最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。