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：

1、催化氧化技術作為一種高效的高級氧化工藝（advanced?oxidation?processes,aops），通過活化過硫酸鹽、臭氧或過氧化氫等氧化劑，產生強氧化性自由基（如羥基自由基oh-、硫酸根自由基so42+），能夠無選擇性地降解難降解有機物，近年來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構為主，一端通入待凈化物，經過支撐結構內一系列的操作后，排出凈化后的目標物。而現(xiàn)有催化氧化裝置的設計往往導致氣體或液體在裝置內的流動分布不均，使得待凈化物無法充分與催化劑接觸，從而影響催化氧化反應的進行，且由于流動不均勻，部分區(qū)域可能反應劇烈，而部分區(qū)域則反應不足，導致整體凈化效率下降。此外，在催化氧化過程中，為了維持反應體系的正常運行，需要消耗大量的能量。這包括加熱、攪拌、泵送等各個環(huán)節(jié)的能量消耗。高能耗直接導致了運行成本的增加。對于大規(guī)模應用催化氧化技術的場景來說，這無疑是一個重要的限制因素。

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的不均勻流動以及反應程度不一致對混合效果產生的影響，并降低裝置用于維持體系反應的耗能，實現(xiàn)高效且可持續(xù)的催化氧化去污。

技術實現(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)化設計多級渦旋式的催化反應筒，降低由于待凈化物在裝置內的不均勻流動以及反應程度不一致對混合效果產生的影響，并且實現(xiàn)氧化劑投入與驅動的動態(tài)調整，實現(xiàn)高效且可持續(xù)的催化氧化去污。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種催化氧化去除新污染物的裝置，包括凈化筒，凈化筒頂端開設有若干進口，凈化筒側壁底部開設有出口，凈化筒內由上至下依次設有驅動腔、運輸腔、投劑腔和凈化腔，驅動腔內設有驅動組件，凈化筒外側壁對應投劑腔的位置周向開設有若干投劑口；

3、凈化腔內設有第一催化盤、第二催化盤和主軸，主軸位于凈化筒圓心處，主軸頂端延伸至驅動腔內與驅動腔的內頂壁轉動連接，驅動組件套設固定于主軸上，驅動腔側壁設有若干與進口對應連通的沖擊通道，驅動組件轉化若干沖擊通道內流出的待凈化物的流動勢能，驅動主軸進行轉動；

4、第一催化盤也套設固定于主軸上并位于驅動組件下方，第二催化盤位于第一催化盤下方并套設于主軸上，第二催化盤與主軸側壁轉動連接，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構，第二催化盤為圓盤形結構且其頂面設有若干引流條，若干引流條均為同心的圓環(huán)形結構，主軸底端設有差速齒輪組件，當主軸轉動時，差速齒輪組件驅使第二催化盤與第一催化盤產生轉速差，此時，第一催化盤和第二催化盤的轉動使凈化腔內的流體集合產生不同方向的二次流。

5、上述方案的技術原理如下：通過進口、出口和投劑口的設計，分別實現(xiàn)待凈化物的輸入和輸出，以及氧化劑的輸入；通過凈化筒內由上至下依次設置的驅動腔、運輸腔、投劑腔和凈化腔，實現(xiàn)不同功能的區(qū)域劃分；通過驅動腔內設置驅動組件，以沖擊通道作為能源功能供給，實現(xiàn)對主軸的旋轉驅動；通過主軸的設計，實現(xiàn)第一催化盤與主軸的同步轉動，配合差速齒輪組件，實現(xiàn)第二催化盤與第一催化盤的相對差速轉動，在凈化腔內形成不規(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，在待凈化物進入凈化筒體后，第一催化盤和第二催化盤均隨主軸轉動，使得待凈化物在流經凈化腔時，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構，增加了流體與催化劑的接觸面積；第二催化盤為圓盤形結構，且其頂面設有若干同心的圓環(huán)形結構引流條，引導流體流動，促進流體混合，進一步優(yōu)化了催化效果。

8、2、本方案，差速齒輪組件的設計，當主軸轉動時，差速齒輪組件驅使第二催化盤與第一催化盤產生轉速差，使得第一催化盤和第二催化盤在轉動時，能夠產生不同方向的二次流，從而增強凈化腔內流體的混合效果，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會大大增加，不僅提高了催化氧化反應的效率，還有助于減少反應過程中的副產物生成，提高目標產物的純度和收率；此外，通過第一催化盤和第二催化盤形狀的設計，第一催化盤和第二催化盤的轉動本身的轉動也能夠促進流體的混合，使得待凈化物與催化劑之間的接觸更加充分，進一步提高催化氧化反應的效率，隨著反應效率的提高，凈化過程所需的時間縮短，裝置的處理能力相應增強，對于需要快速處理大量污染物的應用場景尤為重要。

9、3、傳統(tǒng)驅動方式，如電機、發(fā)動機等，通常需要消耗大量的電能或燃料來提供動力。而本方案中的驅動組件利用待凈化物體的流動勢能作為動力源，無需額外的能源消耗，減少了整體裝置的能耗以及設備的維護和更換成本，降低運行成本，并增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。即使在外部能源供應不足或中斷的情況下，系統(tǒng)仍然能夠正常運行，保證了凈化過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

10、進一步，差速輪組件包括與主軸同軸固定連接的主齒輪，主齒輪與凈化筒內底壁轉動連接，主齒輪外側設有齒圈，齒圈與主齒輪之間設有間隙，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底壁轉動連接，若干從齒輪遠離主齒輪一側均與齒圈嚙合，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計，驅使第二催化盤與第一催化盤產生轉速差，使得凈化腔內的流體在轉動過程中形成不同方向的二次流，增強流體的混合效果，提高催化氧化反應的均勻性，從而確保催化氧化反應的高效進行。

12、進一步，驅動組件包括位于驅動腔內的渦輪，渦輪套設固定于主軸上。

13、有益效果：驅動組件采用渦輪設計，渦輪套設固定于主軸上，通過轉化待凈化物流動勢能為機械能，驅動主軸旋轉，充分利用待凈化物的流動勢能，減少外部能源的消耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

14、進一步，驅動腔的形狀為對應渦輪轉動軌跡的圓環(huán)形結構。

15、有益效果：驅動腔形狀的設計，有助于優(yōu)化流體在驅動腔內的流動路徑，減少流體流動過程中的阻力，提高流體流動的順暢性，從而進一步提高渦輪的轉化效率。

16、進一步，投劑腔的頂端和底端分別與運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形腔室，當待凈化物流經運輸腔進入投劑腔時，投劑腔側壁產生負壓作用力，且該負壓作用力的大小與渦輪的轉速大小匹配。

17、有益效果：投劑腔設計為頂端橫截面半徑小于底端橫截面半徑的圓臺形腔室，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、進一步，投劑腔側壁設有若干投劑通道，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應的投劑口連通，投劑通道均用于以負壓作用力為驅動力吸取氧化劑。

19、有益效果：若干投劑通道的設計，確保氧化劑能夠均勻地從各個投劑口進入凈化腔，避免了氧化劑分布不均的問題，從而提高了催化氧化反應的效率。此外，當待凈化物流經運輸腔進入投劑腔時，投劑腔側壁產生一定的負壓作用力，這一負壓作用力與渦輪的轉速大小相匹配，即當渦輪轉速增加時，由于渦輪對流體的加速作用增強，投劑腔側壁產生的負壓作用力也會相應增大。反之，當渦輪轉速減小時，負壓作用力也會相應減小，確保了氧化劑能夠根據(jù)渦輪轉速的變化而靈活調整吸取量，從而實現(xiàn)氧化劑的均勻、高效吸取。

20、進一步，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物與催化劑的充分接觸，提高催化效率；同時，梯度多孔結構還有助于降低擴散阻力，提高催化活性，確保催化反應的穩(wěn)定性和可靠性。

22、進一步，凈化腔內由上至下設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應，第一刮板一端與凈化筒內側壁固定連接，第一刮板另一端與主軸外側壁轉動連接，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應，第二刮板底壁形狀與第二催化盤外頂壁的圓環(huán)形波紋對應，第二刮板一端與主軸外側壁固定連接。

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

24、進一步，凈化筒的內側壁對應第二催化盤的高度開設有回收槽，回收槽為平面螺紋形結構，回收槽內固定連接有篩板。

25、有益效果：回收槽平面螺紋形結構的設計，配合篩板，計有助于引導和收集被離心力推向外側壁的沉淀物，提高雜質收集效率，減少雜質對催化氧化反應的影響。

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，包括若干儲劑罐和連接管，儲劑罐均與對應的投劑口連通，儲劑罐均可拆卸連接于凈化筒外側壁，儲劑罐均用于儲存催化氧化反應中所需的氧化劑，若干連接管分別連通出口和若干進口，連通進口的連接管均用于運輸泵送待凈化物，而連通出口的連接管用于排出凈化后的目標物，出口處固定連接有電磁閥門，電磁閥門信號連接有控制器。

27、有益效果：成套設備模塊化的設計，便于根據(jù)實際需求進行組合和調整，提高裝備的靈活性和適應性；同時，通過控制器自動化控制電控閥門的設計，降低人為操作的誤差和勞動強度，提高凈化工作效率。

28、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點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)明的實踐了解到。