北京师范大学殷立峰获国家专利权
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龙图腾网获悉北京师范大学申请的专利一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119750757B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510071872.5,技术领域涉及:C02F1/72;该发明授权一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法是由殷立峰;郭涛;杨博轩;曾瑜昕;林源忠设计研发完成,并于2025-01-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法在说明书摘要公布了:本发明属于环境工程技术领域,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。具体的,本发明将定制化复合磁性颗粒置于周围布设电磁线圈阵列的柱状类芬顿流化床反应器中,以磷酸铁铝活化的过碳酸盐为氧化剂,利用电磁线圈阵列,对磁性颗粒施加不同方向和强度的磁场,使磁性颗粒引导流体形成所需的流动形态,实现对流体流动路径及混合过程的高度精确控制,从而达到复合磁性颗粒与过碳酸根离子充分混合,高效产生羟基自由基、碳酸根自由基、超氧阴离子自由基等次生氧化剂,高效降解污染物之目的。
本发明授权一种以智能磁控强化类芬顿流化床反应效率的方法在权利要求书中公布了: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: 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5m3h,换热面积为0.5至2m2,确保反应温度稳定在设定值±1°C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,实现热交换系统的自动化控制;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;线圈阵列产生强度在0.1至1T之间的磁场,方向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; 步骤2,制备具有规整六棱柱状结构的磁性颗粒,该磁性颗粒作为反应催化剂,颗粒尺寸范围为1至5mm,磁核为铁镍钨合金,其中铁:镍:钨质量比例为7:1:0.02至9:1:0.02,掺入三环戊二烯钐作为稳定剂,田菁粉作为黏合剂,以辊压法制备;最后通过火焰喷涂法在其表面涂覆一层纳米二氧化铈,厚度为10至100nm,以提高机械强度,改善催化性能并起到一定的缓释效果; 步骤3,选择过碳酸盐为类芬顿氧化剂,过碳酸盐的初始投加量与进料液的质量比为1:100至1:1000;同时投加与进料液质量比为1:10000至1:100000的磷酸铁铝作为活化剂,通过计量泵定量与进料液相混合,投加频率根据反应进程实时调整,确保过碳酸根离子浓度维持在最优水平; 步骤4,启动类芬顿流化床反应器前,首先设置反应器运行条件为温度20~60°C,向反应器中填充占反应器内容积10%的磁性颗粒作为反应催化剂,在主进料口先通过一定流量的自来水,保持磁性颗粒悬浮层在反应器总液深的13以内,形成稳定的流化态;设置进料液pH值为3至11,逐步切换为进料液替换自来水进料,同步从辅进料口引入过碳酸盐进料,过程中密切监控磁性颗粒悬浮层高度,使磁性颗粒悬浮层位于反应器下半部,悬浮层上界面保持在总液深的13以内,且位于液面以下,同时不出现液泛、超压、聚集的异常现象; 步骤5,通过内置传感器监测磁性颗粒的位置和速度,闭环反馈控制系统根据预设算法动态调整电磁线圈的电流强度和相位,实现对磁性颗粒运动路径的精确控制,在需要增强混合效果时,施加旋转磁场使颗粒沿特定轨迹移动;在需要减少局部湍流时,则施加静止磁场固定颗粒位置; 步骤6,在磁场作用下,磁性颗粒与过碳酸根离子充分接触,产生羟基自由基、碳酸根自由基和超氧阴离子自由基;利用荧光探针法和电子顺磁共振技术对这些自由基进行定量分析,对自由基进行定量分析的方法为自由基定量检测方法,确保其浓度达到最佳催化降解效果;荧光探针法检测范围为10-9至10-6molL,EPR技术分辨率优于10⁻12molL; 步骤7,优化流体流动路径及混合过程;通过调节磁场强度和方向,控制磁性颗粒的运动,改变液体流动模式;施加梯度磁场使颗粒聚集形成“微涡旋”,促进局部混合;施加均匀磁场则保持整体流动性;结合超声波流量计和激光多普勒测速仪监测流场变化,确保最优混合状态; 步骤8,借助温度传感器、pH值传感器、溶解氧传感器多种类型传感器,实时采集反应器内环境参数;所有传感器数据传输至中央控制器,经过数据分析后自动调整电磁线圈的工作参数,形成所述闭环反馈系统;该系统具备故障诊断功能,能够在异常情况下自动报警并采取保护措施。
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