【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境保护和水处理，具体为基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统。
技术介绍
1、电氧化技术是一种在环境保护和水处理领域广泛应用的先进技术。它的背景可以追溯到19世纪末，当时科学家开始研究电化学反应。随着对环境污染问题的认识不断深化，人们意识到传统的水处理方法难以有效去除一些难降解有机物和毒性物质。于是，电化学技术被引入水处理领域，并逐渐发展成为一种可行的解决方案。
2、电氧化技术的基本原理是利用电流在电解质溶液中产生的氧化还原反应。通过施加适当的电压和电流，能够在电极表面产生一系列氧化还原反应，将有机物和无机物氧化为更稳定、无害的产物。这些产物可以很容易地被分离和去除，从而实现废水处理和水体净化的效果。
3、然而，传统的单极性电化学技术存在一定的局限性。单极性电化学只能在一个电极上进行氧化或还原反应，而双极性电化学允许在一个电极中同时进行氧化和还原反应，从而提高反应速率和效率。双极性电化学通过调节不同电极间的电位差，实现对不同物质的选择性氧化或还原。这种精确控制的能力使得双极性电化学在电氧化领域具有广泛的应用潜力。
4、此外，传统电氧化装置中电极与外电路的导线连接复杂，增加了装置的维护成本和操作复杂性。因此，本专利技术提出了基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，解决了传统电氧化技术中电极连接复杂、选择
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，包括：
3、双极性电极，其用于通过其几何构型和放置位置的调整影响电流密度分布和电位差，实现对不同物质的选择性富集和氧化；
4、主电极，其用于在水体两端产生电场；
5、电源，其用于为主电极提供电能，产生电场驱动电氧化反应；
6、水体，其用于作为反应介质，包含待处理的污水，通过电氧化过程去除水中的污染物，实现水质净化；
7、数据采集模块，其与控制模块连接，其用于监测电流密度、电解质浓度和水质参数；
8、控制模块，其用于根据数据采集装置的监测数据调整双极性电极的工作状态。
9、优选的，所述主电极包括主阳极和主阴极，所述主阳极和主阴极分别设置在水体两端，所述主阳极和主阴极连接电源。
10、优选的，所述双极性电极由多孔导电耐腐蚀材料制成，如多孔ti4o7。
11、优选的，所述控制模块包括：
12、数据处理单元，其用于预处理采集的数据；
13、算法单元，其用于分析数据并生成调整策略，包括制成向量机和随机森林；
14、执行单元，其用于根据调整策略调节双极性电极的工作状态。
15、优选的，所述数据采集模块包括传感器，其用于实时监测电流密度、电解质浓度和水质参数，并将数据传输至控制模块。
16、优选的，所述主电极材料为耐腐蚀的材料，包括石墨、钛、掺硼金刚石。
17、优选的，所述数据处理单元使用卡尔曼滤波器对电流密度j(t)、电解质浓度ce(t)和水质参数w(t)数据进行滤波，滤波公式如下：其中，k为滤波增益。
18、优选的，所述算法单元利用ari ma模型分析电流密度j(t)的时间序列特征，模型公式如下：
19、j(t)＝c+φ1j(t-1)+φ2j(t-2)+……+∈t，其中，c为常数，φi为自回归系数，∈t为误差项。
20、优选的，所述控制模块根据分析结果调整回流i、电压v和双极性电极位置p，调整公式如下：
21、i(t+1)＝i(t)+δi
22、v(t+1)＝v(t)+δv
23、p(t+1)＝p(t)+δp,
24、其中，δi、δv和δp为调整增量。
25、工作原理：首先，设定初始参数：设定系统的初始电流、电压、双极性电极的几何构型和位置，启动系统连接外接电源，确保电源与主电极连接完好，启动数据采集装置和控制模块，系统进入待机状态。然后数据采集，使用传感器每秒采集一次电流密度、电解质浓度和水质参数，将采集的数据通过数据传输接口实时传输到控制模块的数据处理单元。随后对数据预处理，数据处理单元使用卡尔曼滤波器对采集的数据进行滤波处理，去除噪声和异常值，对滤波后的数据进行标准化处理，使数据在统一的尺度上便于后续分析。然后，算法单元使用ari ma模型对电流密度的时间序列特征进行分析，识别数据的趋势和周期性变化，算法单元对归一化后的数据进行降维处理，提取关键特征，减少数据维度，提高计算效率。随后算法单元选择支持向量机(svm)分类模型对系统状态进行分类，判断是否需要调整电极的工作状态，根据分类结果，调整电流、电压、双极性电极几何构型和放置位置，优化系统性能，控制模块对调整后的水处理效果进行评估，记录电解质浓度变化和水质参数，利用强化学习算法，根据评估结果优化下一次操作策略，使系统不断自我改进，系统不断循环上述步骤，实时监控电流密度、电解质浓度和水质参数，持续优化水处理过程，确保在不同环境条件下均能保持最佳工作状态。
26、本专利技术提供了基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统。
27、具备以下有益效果：
28、1、本专利技术通过双极性电极与外电路无任何导线连接的设计，简化了装置结构，减少了设备的维护成本和操作复杂性，且双极性电极定期更换方便，维护简单，有利于长时间稳定运行。
29、2、本专利技术通过采用多孔导电耐腐蚀材料，提升了装置的耐久性和使用寿命，且使用多孔导电耐腐蚀材料制作电极，保证了系统的耐久性和长期稳定运行。
30、3、本专利技术通过不同材料和几何形状的电极可以采用接触式连接进行组合，从而达到降低电极成本和提高电氧化效率的目的，并且双极性电极的数量和放置方式不受任何限制，可以根据实际处理污水的需求灵活调整。
31、4、本专利技术通过系统自适应功能可根据需求调整双极性电极的几何构型和放置位置，优化电流密度分布，实现对不同物质的选择性富集和氧化，提高了处理效率。
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1.基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述主电极包括主阳极(1)和主阴极(2)，所述主阳极(1)和主阴极(2)分别设置在水体(3)两端，所述主阳极(1)和主阴极(2)连接电源(5)。
3.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述双极性电极(4)由多孔导电耐腐蚀材料制成，如多孔Ti4O7。
4.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述控制模块包括：
5.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述数据采集模块包括传感器，其用于实时监测电流密度、电解质浓度和水质参数，并将数据传输至控制模块。
6.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述主电极材料为耐腐蚀的材料，包括石墨、钛、掺硼金刚石。
7.根据权利要求
8.根据权利要求4所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述算法单元利用ARIMA模型分析电流密度J(t)的时间序列特征，模型公式如下：
9.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述控制模块根据分析结果调整电流I(t)、电压V(t)和双极性电极位置P(t)，调整公式如下：
...【技术特征摘要】
1.基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述主电极包括主阳极(1)和主阴极(2)，所述主阳极(1)和主阴极(2)分别设置在水体(3)两端，所述主阳极(1)和主阴极(2)连接电源(5)。
3.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述双极性电极(4)由多孔导电耐腐蚀材料制成，如多孔ti4o7。
4.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述控制模块包括：
5.根据权利要求1所述的基于双极性电化学原理的自适应无线电能驱动水处理系统，其特征在于，所述数据采集模块包括传感器，其用于实时监测电流密度、电解质浓度和水质参数，并将数据传...
【专利技术属性】
技术研发人员：亓振莲，甘文生，陈世红，
申请(专利权)人：广东生态工程职业学院，
类型：发明
国别省市：
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