本發(fā)明涉及新污染物治理，具體涉及一種催化氧化去除新污染物的裝置及成套裝備。

背景技術(shù)：

1、催化氧化技術(shù)作為一種高效的高級(jí)氧化工藝（advanced?oxidation?processes,aops），通過活化過硫酸鹽、臭氧或過氧化氫等氧化劑，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基（如羥基自由基oh-、硫酸根自由基so42+），能夠無(wú)選擇性地降解難降解有機(jī)物，近年來(lái)被廣泛用于新污染物的去除。

2、常規(guī)的催化氧化裝置一般以起承載作用的支撐結(jié)構(gòu)為主，一端通入待凈化物，經(jīng)過支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)一系列的操作后，排出凈化后的目標(biāo)物。而現(xiàn)有催化氧化裝置的設(shè)計(jì)往往導(dǎo)致氣體或液體在裝置內(nèi)的流動(dòng)分布不均，使得待凈化物無(wú)法充分與催化劑接觸，從而影響催化氧化反應(yīng)的進(jìn)行，且由于流動(dòng)不均勻，部分區(qū)域可能反應(yīng)劇烈，而部分區(qū)域則反應(yīng)不足，導(dǎo)致整體凈化效率下降。此外，在催化氧化過程中，為了維持反應(yīng)體系的正常運(yùn)行，需要消耗大量的能量。這包括加熱、攪拌、泵送等各個(gè)環(huán)節(jié)的能量消耗。高能耗直接導(dǎo)致了運(yùn)行成本的增加。對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用催化氧化技術(shù)的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑是一個(gè)重要的限制因素。

3、為此，有必要提出一種催化氧化去除新污染物的裝置及成套裝備，降低由于待凈化物在裝置內(nèi)的不均勻流動(dòng)以及反應(yīng)程度不一致對(duì)混合效果產(chǎn)生的影響，并降低裝置用于維持體系反應(yīng)的耗能，實(shí)現(xiàn)高效且可持續(xù)的催化氧化去污。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種催化氧化去除新污染物的裝置及成套裝備，優(yōu)化設(shè)計(jì)多級(jí)渦旋式的催化反應(yīng)筒，降低由于待凈化物在裝置內(nèi)的不均勻流動(dòng)以及反應(yīng)程度不一致對(duì)混合效果產(chǎn)生的影響，并且實(shí)現(xiàn)氧化劑投入與驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高效且可持續(xù)的催化氧化去污。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種催化氧化去除新污染物的裝置，包括凈化筒，凈化筒頂端開設(shè)有若干進(jìn)口，凈化筒側(cè)壁底部開設(shè)有出口，凈化筒內(nèi)由上至下依次設(shè)有驅(qū)動(dòng)腔、運(yùn)輸腔、投劑腔和凈化腔，驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)組件，凈化筒外側(cè)壁對(duì)應(yīng)投劑腔的位置周向開設(shè)有若干投劑口；

3、凈化腔內(nèi)設(shè)有第一催化盤、第二催化盤和主軸，主軸位于凈化筒圓心處，主軸頂端延伸至驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)與驅(qū)動(dòng)腔的內(nèi)頂壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，驅(qū)動(dòng)組件套設(shè)固定于主軸上，驅(qū)動(dòng)腔側(cè)壁設(shè)有若干與進(jìn)口對(duì)應(yīng)連通的沖擊通道，驅(qū)動(dòng)組件轉(zhuǎn)化若干沖擊通道內(nèi)流出的待凈化物的流動(dòng)勢(shì)能，驅(qū)動(dòng)主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；

4、第一催化盤也套設(shè)固定于主軸上并位于驅(qū)動(dòng)組件下方，第二催化盤位于第一催化盤下方并套設(shè)于主軸上，第二催化盤與主軸側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一催化盤和第二催化盤表面均涂覆有催化劑，第一催化盤為螺旋波紋形結(jié)構(gòu)，第二催化盤為圓盤形結(jié)構(gòu)且其頂面設(shè)有若干引流條，若干引流條均為同心的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，主軸底端設(shè)有差速齒輪組件，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，差速齒輪組件驅(qū)使第二催化盤與第一催化盤產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，此時(shí)，第一催化盤和第二催化盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使凈化腔內(nèi)的流體集合產(chǎn)生不同方向的二次流。

5、上述方案的技術(shù)原理如下：通過進(jìn)口、出口和投劑口的設(shè)計(jì)，分別實(shí)現(xiàn)待凈化物的輸入和輸出，以及氧化劑的輸入；通過凈化筒內(nèi)由上至下依次設(shè)置的驅(qū)動(dòng)腔、運(yùn)輸腔、投劑腔和凈化腔，實(shí)現(xiàn)不同功能的區(qū)域劃分；通過驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)組件，以沖擊通道作為能源功能供給，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；通過主軸的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)第一催化盤與主軸的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，配合差速齒輪組件，實(shí)現(xiàn)第二催化盤與第一催化盤的相對(duì)差速轉(zhuǎn)動(dòng)，在凈化腔內(nèi)形成不規(guī)則漩渦，提高凈化率。

6、采用上述方案有以下有益效果：

7、1、本方案，在待凈化物進(jìn)入凈化筒體后，第一催化盤和第二催化盤均隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得待凈化物在流經(jīng)凈化腔時(shí)，能夠與涂覆有催化劑的第一催化盤和第二催化盤充分接觸，從而提高催化效率。而第一催化盤為螺旋波紋形結(jié)構(gòu)，增加了流體與催化劑的接觸面積；第二催化盤為圓盤形結(jié)構(gòu)，且其頂面設(shè)有若干同心的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)引流條，引導(dǎo)流體流動(dòng)，促進(jìn)流體混合，進(jìn)一步優(yōu)化了催化效果。

8、2、本方案，差速齒輪組件的設(shè)計(jì)，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，差速齒輪組件驅(qū)使第二催化盤與第一催化盤產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，使得第一催化盤和第二催化盤在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生不同方向的二次流，從而增強(qiáng)凈化腔內(nèi)流體的混合效果，流體混合更加均勻意味著待凈化物與催化劑之間的接觸機(jī)會(huì)大大增加，不僅提高了催化氧化反應(yīng)的效率，還有助于減少反應(yīng)過程中的副產(chǎn)物生成，提高目標(biāo)產(chǎn)物的純度和收率；此外，通過第一催化盤和第二催化盤形狀的設(shè)計(jì)，第一催化盤和第二催化盤的轉(zhuǎn)動(dòng)本身的轉(zhuǎn)動(dòng)也能夠促進(jìn)流體的混合，使得待凈化物與催化劑之間的接觸更加充分，進(jìn)一步提高催化氧化反應(yīng)的效率，隨著反應(yīng)效率的提高，凈化過程所需的時(shí)間縮短，裝置的處理能力相應(yīng)增強(qiáng)，對(duì)于需要快速處理大量污染物的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。

9、3、傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式，如電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等，通常需要消耗大量的電能或燃料來(lái)提供動(dòng)力。而本方案中的驅(qū)動(dòng)組件利用待凈化物體的流動(dòng)勢(shì)能作為動(dòng)力源，無(wú)需額外的能源消耗，減少了整體裝置的能耗以及設(shè)備的維護(hù)和更換成本，降低運(yùn)行成本，并增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。即使在外部能源供應(yīng)不足或中斷的情況下，系統(tǒng)仍然能夠正常運(yùn)行，保證了凈化過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

10、進(jìn)一步，差速輪組件包括與主軸同軸固定連接的主齒輪，主齒輪與凈化筒內(nèi)底壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，主齒輪外側(cè)設(shè)有齒圈，齒圈與主齒輪之間設(shè)有間隙，主齒輪沿其周向均勻嚙合有若干從齒輪，從齒輪底壁均與凈化筒內(nèi)底壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，若干從齒輪遠(yuǎn)離主齒輪一側(cè)均與齒圈嚙合，齒圈頂端延伸至第二催化盤底部與第二催化盤的底壁固定連接。

11、有益效果：差速齒輪組件通過主齒輪、齒圈和若干從齒輪的嚙合設(shè)計(jì)，驅(qū)使第二催化盤與第一催化盤產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，使得凈化腔內(nèi)的流體在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中形成不同方向的二次流，增強(qiáng)流體的混合效果，提高催化氧化反應(yīng)的均勻性，從而確保催化氧化反應(yīng)的高效進(jìn)行。

12、進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)組件包括位于驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的渦輪，渦輪套設(shè)固定于主軸上。

13、有益效果：驅(qū)動(dòng)組件采用渦輪設(shè)計(jì)，渦輪套設(shè)固定于主軸上，通過轉(zhuǎn)化待凈化物流動(dòng)勢(shì)能為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，充分利用待凈化物的流動(dòng)勢(shì)能，減少外部能源的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

14、進(jìn)一步，驅(qū)動(dòng)腔的形狀為對(duì)應(yīng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。

15、有益效果：驅(qū)動(dòng)腔形狀的設(shè)計(jì)，有助于優(yōu)化流體在驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的流動(dòng)路徑，減少流體流動(dòng)過程中的阻力，提高流體流動(dòng)的順暢性，從而進(jìn)一步提高渦輪的轉(zhuǎn)化效率。

16、進(jìn)一步，投劑腔的頂端和底端分別與運(yùn)輸腔的底端和凈化腔的頂端連通，投劑腔為頂端橫截面半徑小于底端橫截面半徑的圓臺(tái)形腔室，當(dāng)待凈化物流經(jīng)運(yùn)輸腔進(jìn)入投劑腔時(shí)，投劑腔側(cè)壁產(chǎn)生負(fù)壓作用力，且該負(fù)壓作用力的大小與渦輪的轉(zhuǎn)速大小匹配。

17、有益效果：投劑腔設(shè)計(jì)為頂端橫截面半徑小于底端橫截面半徑的圓臺(tái)形腔室，有助于在投劑過程中形成一定的壓力差，使得氧化劑能夠更順暢地流入凈化腔，提高投劑效率。

18、進(jìn)一步，投劑腔側(cè)壁設(shè)有若干投劑通道，若干投劑通道一端均與投劑腔連通，投劑通道另一端均與對(duì)應(yīng)的投劑口連通，投劑通道均用于以負(fù)壓作用力為驅(qū)動(dòng)力吸取氧化劑。

19、有益效果：若干投劑通道的設(shè)計(jì)，確保氧化劑能夠均勻地從各個(gè)投劑口進(jìn)入凈化腔，避免了氧化劑分布不均的問題，從而提高了催化氧化反應(yīng)的效率。此外，當(dāng)待凈化物流經(jīng)運(yùn)輸腔進(jìn)入投劑腔時(shí)，投劑腔側(cè)壁產(chǎn)生一定的負(fù)壓作用力，這一負(fù)壓作用力與渦輪的轉(zhuǎn)速大小相匹配，即當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增加時(shí)，由于渦輪對(duì)流體的加速作用增強(qiáng)，投劑腔側(cè)壁產(chǎn)生的負(fù)壓作用力也會(huì)相應(yīng)增大。反之，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速減小時(shí)，負(fù)壓作用力也會(huì)相應(yīng)減小，確保了氧化劑能夠根據(jù)渦輪轉(zhuǎn)速的變化而靈活調(diào)整吸取量，從而實(shí)現(xiàn)氧化劑的均勻、高效吸取。

20、進(jìn)一步，第一催化盤和第二催化盤均由梯度多孔金屬材料制成。

21、有益效果：梯度多孔金屬材料具有高孔隙率和優(yōu)異的催化性能，高孔隙率有助于反應(yīng)物與催化劑的充分接觸，提高催化效率；同時(shí)，梯度多孔結(jié)構(gòu)還有助于降低擴(kuò)散阻力，提高催化活性，確保催化反應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。

22、進(jìn)一步，凈化腔內(nèi)由上至下設(shè)有第一刮板和第二刮板，第一刮板的高度與第一催化盤的高度對(duì)應(yīng)，第一刮板一端與凈化筒內(nèi)側(cè)壁固定連接，第一刮板另一端與主軸外側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一刮板底端固定連接有刷毛層，第二刮板的高度與第二催化盤的高度對(duì)應(yīng)，第二刮板底壁形狀與第二催化盤外頂壁的圓環(huán)形波紋對(duì)應(yīng)，第二刮板一端與主軸外側(cè)壁固定連接。

23、有益效果：第一刮板和第二刮板，分別對(duì)第一催化盤和第二催化盤進(jìn)行清潔作業(yè)，第一刮板的刷毛層能夠去除催化盤表面的沉積物，恢復(fù)催化劑的活性；第二刮板則根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速率靈活調(diào)整清潔速率，確保催化盤表面的清潔度，有助于延長(zhǎng)催化盤的使用壽命，提高催化氧化反應(yīng)的持續(xù)性和穩(wěn)定性。

24、進(jìn)一步，凈化筒的內(nèi)側(cè)壁對(duì)應(yīng)第二催化盤的高度開設(shè)有回收槽，回收槽為平面螺紋形結(jié)構(gòu)，回收槽內(nèi)固定連接有篩板。

25、有益效果：回收槽平面螺紋形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，配合篩板，計(jì)有助于引導(dǎo)和收集被離心力推向外側(cè)壁的沉淀物，提高雜質(zhì)收集效率，減少雜質(zhì)對(duì)催化氧化反應(yīng)的影響。

26、一種催化氧化去除新污染物的成套裝備，包含上述的催化氧化去除新污染物的裝置，包括若干儲(chǔ)劑罐和連接管，儲(chǔ)劑罐均與對(duì)應(yīng)的投劑口連通，儲(chǔ)劑罐均可拆卸連接于凈化筒外側(cè)壁，儲(chǔ)劑罐均用于儲(chǔ)存催化氧化反應(yīng)中所需的氧化劑，若干連接管分別連通出口和若干進(jìn)口，連通進(jìn)口的連接管均用于運(yùn)輸泵送待凈化物，而連通出口的連接管用于排出凈化后的目標(biāo)物，出口處固定連接有電磁閥門，電磁閥門信號(hào)連接有控制器。

27、有益效果：成套設(shè)備模塊化的設(shè)計(jì)，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行組合和調(diào)整，提高裝備的靈活性和適應(yīng)性；同時(shí)，通過控制器自動(dòng)化控制電控閥門的設(shè)計(jì)，降低人為操作的誤差和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高凈化工作效率。

28、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。