【技术实现步骤摘要】
一、本专利技术属于环境工程，特别是涉及一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法。针对现有类芬顿流化床反应器的结构复杂且固定，可调性差，与传统的芬顿技术相比提升不大等难题，定制化设计以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，以达到节能降碳，高效降解污染物的目的。
技术介绍
0、二、
技术介绍
1、芬顿流化床技术在环境污染控制领域，特别是高浓度高毒性有机工业废水处理中展现了显著的应用价值。芬顿流化床通过结合流化床技术与芬顿反应，能够高效降解难降解有机物，例如焦化废水、印染废水和制药废水等。研究表明，芬顿流化床对焦化废水的cod去除率可达55％-65％，优于传统芬顿法的40％。在印染废水处理中，芬顿流化床可将cod从953mg/l降至290mg/l，同时显著提高废水的可生化性。此外，芬顿流化床在处理垃圾渗滤液、含酚废水和电镀废水等方面也表现出色，其产生的羟基自由基(·oh)氧化还原电位高达2.8v，仅次于氟，能够快速降解多种有毒有机物。
2、尽管芬顿流化床在废水处理中具有显著优势，但其结构复杂性和效率问题限制了其进一步推广。现有芬顿流化床通常采用固定结构设计，例如塔釜式反应器，其设计布局、填料分布和反应腔体形状往往不可调节，导致反应条件优化受限。此外，反应器内部的多场耦合效应难以精确控制，例如流场分布不均匀会导致局部反应效率低下，而化学反应场强度过高可能引发副反应。这些问题使得反应器的整体效率难以突破，例如某些芬顿流化床的铁泥生成量仍高达传统芬顿法的70％，且h2o2利用率较低。同时，现有反应器的可扩展性较差
3、为改进芬顿流化床的缺陷，诸多研究团队在结构设计和性能优化方面进行了积极探索。例如，中国专利cn202139138u公开了一种改进型芬顿流化床处理废水装置，通过优化填料分布和流动模式，显著提高了反应均匀性和稳定性，cod去除率提升了10％～20％。广西博世科环保科技有限公司开发了芬顿氧化塔设备，通过水力条件形成流化床，与催化剂共同反应，使废水净化效率提高了30％以上。山东环科环保科技有限公司开发了芬顿流化床与智控自动加药系统的结合技术，通过实时监测氧化还原电位变化，自动调节ph值、h2o2和fe2+的投加量，使h2o2用量减少10％-20％，fe2+用量减少50％-70％，污泥量总体减少40％～50％，同时cod去除率提高了20％～30％，运行费用节省30％～50％。然而，目前的设计和改进未涉及芬顿体系本质性的革新，主要问题体现在以下三个方面：
4、1)对于芬顿体系仍然采取传统的h2o2和fe2+的运行模式，产泥量大，效率低，可调性差；
5、2)对进水ph值要求较高，消耗较多的硫酸和氢氧化钠作为ph调节剂；
6、3)对反应过程缺乏智能化控制，物料、能耗难以达到最优。
技术实现思路
0、三、
技术实现思路
1、本专利技术是鉴于现有技术中存在的问题而做出的，旨在通过创新设计和技术集成显著提升传统芬顿流化床反应系统的性能。首先，本专利技术采用具有规整六棱柱状结构的磁性颗粒作为催化剂，其核心为铁镍钨合金，掺入三环戊二烯钐作为稳定剂，表面涂覆一层纳米二氧化铈，不仅提高了机械强度，还改善了催化性能。实验数据显示，在处理相同体积的废水时，传统芬顿体系产生铁泥量约为3kg/m3，而本专利技术系统仅产生约0.005kg/m3，大大降低了污泥处理成本。此外，磁性颗粒能够被外部电磁线圈产生的磁场精确控制，确保了高效的气液固三相接触，从而增强了催化效果。
2、其次，本专利技术选用磷酸铁铝活化的过碳酸盐作为类芬顿氧化剂，取代了传统的h2o2。这一改变不仅降低了h2o2的消耗，还使反应条件更加温和。过碳酸盐在活化剂的作用下可以逐步释放出过氧基团，形成羟基自由基(·oh)、碳酸根自由基(co3-·)和超氧阴离子自由基(o2-·)，这些自由基是强氧化剂，能够高效降解有机污染物，如下式：
3、·co32-+h+→·hco3-
4、·hco3-→co2+·oh
5、该过程使得反应可以在更宽泛的ph范围内进行，极大降低了硫酸和氢氧化钠的消耗。相比之下，传统芬顿体系通常需要将ph严格控制在2.5至4.5之间，这意味着本专利技术不仅拓宽了操作窗口，还显著减少了化学品的投入。
6、最后，为了实现智能化控制，本专利技术引入了递归神经网络(rnn)等机器学习算法，用于预测磁性颗粒的最佳运动轨迹，优化多场耦合条件。rnn模型基于历史实验数据训练，能够识别复杂的时间序列关系，提高控制精度。通过这种智能控制系统，物料消耗减少了约20％，能耗降低了15％，达到了最优配置。
7、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案，一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：
8、步骤1，构建封闭式类芬顿流化床反应器，内部直径为0.5至2m；高度为3至6m，确保足够的反应空间和物料停留时间；反应器类型为圆柱形带弧形底结构，有利于固体颗粒的收集和排出；反应器底部设置液流分布板，采用多孔陶瓷材料，开孔率为10％至30％，孔径为0.5至2mm，促进液体和固体颗粒的充分混合；顶部设有溢流口，用于排出处理后的液体，并防止泡沫溢出；反应器壁采用316l不锈钢材质，内衬聚四氟乙烯涂层，厚度为0.5mm；反应体积根据处理量设计在1至20m3之间；主进料口位于反应器侧面下部靠近底部，用于料液进入反应器，距离底部10cm处，直径为80mm；辅进料口位于主进料口旁，用于过碳酸盐氧化剂进料；出料口设于顶部溢流口下方，与之相连，通过溢流方式实现连续出料；热交换系统集成在外壳夹套中，循环冷却水或热水流量为1至5m3/h，换热面积为0.5至2m2，确保反应温度稳定在设定值±1℃范围内；排气孔位于反应器顶部，直径为50mm，配有调节阀控制压力平衡；卸料口设于弧底最低点，直径为100mm，方便定期清理固体残渣；电气系统包括变频驱动器和plc控制器，实现对加热系统的自动化控制；进出料条件下的运行方式为连续进料间歇排料，确保反应器内物料浓度稳定；在反应器外周均匀布置多层螺旋状电磁线圈，每层间距为10至20cm；线圈由铜质导线绕制而成，单层匝数为100至500匝，线径为0.5至1mm；电磁线圈连接至可控电源，支持直流或交流供电模式，电压范围为0至50v；线圈阵列可产生强度在0.1至1t之间的磁场，方向可通过调整电流相位进行控制；反应器专属的流化方式基于智能磁控技术，通过外部电磁线圈产生磁场强度为0.1至1t的可控磁场作用于含有磁性催化剂的体系，当磁场方向垂直于气泡上升路径时，能够显著增强气液固三相接触效率并调控催化性能；投料方式采用计量泵精确控制原料输入量，保证反应物比例恒定；
9、步骤2，制备具有规整六棱柱状磁性颗粒作为催化剂，颗粒尺寸范围为1至5mm，磁核为铁镍钨合金，其中铁：镍：钨质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于，步骤1中所述的电磁线圈阵列还包括嵌入式永磁体，以提供静态背景磁场，增强动态磁场的效果，永磁体材料选用钕铁硼(NdFeB)，磁能积(BHmax)大于40MGOe，工作温度范围为-40℃至+150℃，确保在不同环境下均能稳定运行。
3.根据权利要求1中所述的一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于，步骤2中所述的规整六棱柱状磁性颗粒表面涂层还可以是聚四氟乙烯(PTFE)，厚度为5至20nm，以进一步提高颗粒的耐腐蚀性和润滑性能，延长使用寿命。
4.根据权利要求1中所述的一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于，步骤5中所述的自适应反馈控制系统还集成了机器学习算法，特别是递归神经网络(RNN)，用于预测磁性颗粒的最佳运动轨迹，RNN模型基于历史实验数据训练，能够识别复杂的时间序列关系，提高控制精度。
5.根据权利要求1中所述的一种以智能磁控
...【技术特征摘要】
1.一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于该方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1中所述的一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于，步骤1中所述的电磁线圈阵列还包括嵌入式永磁体，以提供静态背景磁场，增强动态磁场的效果，永磁体材料选用钕铁硼(ndfeb)，磁能积(bhmax)大于40mgoe，工作温度范围为-40℃至+150℃，确保在不同环境下均能稳定运行。
3.根据权利要求1中所述的一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法，其特征在于，步骤2中所述的规整六棱柱状磁性颗粒表面涂层还可以是聚四氟乙烯(ptfe)，厚度为5至20nm，以进一步提高颗粒的耐腐蚀...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷立峰，郭涛，杨博轩，曾瑜昕，林源忠，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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