一种人工智能多相催化氧化系统和方法

本发明属于有机废气治理领域，涉及一种人工智能多相催化氧化系统和方法。

背景技术：

1、多相催化氧化技术对有机废气的污染物存在多种降解途径，是处理有机废气的优选技术，多相催化氧化技术对污染物的降解途径包括喷淋液吸收作用、催化剂催化氧化作用、活性氧分子与催化剂的协同作用等。此技术的核心在于利用固相催化剂的催化作用使氧化剂分解产生具有强氧化性的羟基自由基(·oh)，从而使溶解于液相中以及气相中污染物的氧化降解更迅速和彻底。并且，与以往的均相催化剂相比，固相催化剂更易进行回收，适用于进行连续性操作。

2、但现有多相催化氧化技术中催化剂在使用过程中存在催化剂活性下降问题。污染物在与催化剂充分接触的过程中，其中的杂质会造成原有疏松多孔的催化剂堵塞，使催化剂的有效催化面积下降，这些物质的不及时清理严重影响了催化剂的催化效果。除此之外，反应过程中生成的副产物与催化剂结合，其会导致催化剂活性位点丧失，从而影响多相催化氧化技术对污染物的去除率。传统的催化剂再生技术，一般在催化剂使用一段时间后，对污染物去除率达到极限水平时进行催化剂的离线清洗，操作复杂，且具有延迟性，无法充分发挥多相催化氧化技术的潜力。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种人工智能多相催化氧化系统和方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种人工智能多相催化氧化系统,包括人工智能系统、多相催化氧化反应器和设置于多相催化氧化反应器的纳米机器人、气体检测装置、传感器装置和气体净化装置，纳米机器人、气体检测装置和传感器装置分别与人工智能系统无线连接，气体检测装置和传感器装置的检测数据传输至人工智能系统，人工智能系统用于判断局部催化剂是否失活以及整体催化剂是否失活，纳米机器人用于对失活催化剂靶向清洗。

3、进一步的，所述气体净化装置包括喷淋装置、活性氧分子注入装置和催化剂填料，喷淋装置设有喷淋液，活性氧分子注入装置设有活性氧分子，催化剂填料由若干催化剂堆叠而成，喷淋液、活性氧分子、催化剂、催化剂与活性氧分子结合产物协同对废气净化。

4、进一步的，所述多相催化氧化反应器包括上层区域、中层区域和下层区域，上层区域设有气体出口，下层区域设有喷淋出口和气体进口，中层区域和下层区域之间设有承载层。

5、进一步的，所述喷淋装置设置于上层区域，催化剂填料设置于中层区域，活性氧分子注入装置设置于下层区域，活性氧分子流动方向与废气移动方向相同，活性氧分子流动方向与喷淋液的喷淋方向相反。

6、进一步的，所述传感器装置包括第一无线水质传感器和第二无线水质传感器，第一无线水质传感器设置于纳米机器人，检测纳米机器人所在位置的液体数据，第二无线水质传感器设置于喷淋出口，检测净化废气后的喷淋液数据，传感器装置检测的数据传输至人工智能系统，获得被测液体的cod。

7、进一步的，所述第一无线水质传感器和第二无线水质传感器均为若干传感器的集合体，均包括浊度传感器、氧化还原电位传感器、电导率传感器、温度传感器和位置传感器。

8、进一步的，所述人工智能系统包括cod分析模型和cod数据模块，传感器装置检测的数据输入cod分析模型输出cod数据，cod数据模块对cod数据进行分析，通过cod数据判断局部催化剂是否失活。

9、一种人工智能多相催化氧化方法，包括以下步骤：

10、步骤1、第一无线水质传感器检测纳米机器人所在位置的液体数据，并传输至人工智能系统，获得被测液体cod，记为cod1-x；

11、步骤2、第二无线水质传感器检测净化废气后喷淋液的液体数据，并传输至人工智能系统，获得被测液体cod，记为cod2；

12、步骤3、筛选步骤1中位于催化剂填料区域内的cod1-x，记为(cod1-x)|；

13、步骤4、判断(cod1-x)|是否大于设定倍数a的cod2；若是，判定当前x序号纳米机器人所在位置的催化剂失活，执行步骤5；若否，执行步骤6；

14、步骤5、人工智能系统向当前x序号纳米机器人输出催化剂失活命令，当前x序号纳米机器人的控制装置控制伸缩装置展开，将纳米机器人固定在失活催化剂部位，控制装置控制清洗药剂出口打开，释放清洗药剂，对失活催化剂靶向清洗；

15、步骤6、第一无线vocs传感器检测净化后气体的vocs浓度，第二无线vocs传感器检测净化前废气的vocs浓度，将检测的vocs浓度数据传输至人工智能系统；

16、步骤7、人工智能系统计算废气vocs去除率，判断整体催化剂是否失活，若是，执行步骤8，若否，重复执行步骤1；

17、步骤8、人工智能系统向所有纳米机器人输出催化剂失活命令，所有纳米机器人的控制装置控制伸缩装置展开，将纳米机器人固定在四周的催化剂，并控制清洗药剂出口打开，释放清洗药剂，对所有催化剂清洗，直至检测的废气vocs去除率达到阈值；

18、步骤9、第一磁性装置和第二磁性装置吸附收集纳米机器人，收集后的纳米机器人装填清洗药剂后再次放入到多相催化氧化反应器中，在喷淋液以及活性氧分子气体作用下重新分布到催化剂填料内。

19、步骤10、结束步骤。

20、进一步的，所述步骤1中人工智能系统获得cod1-x的步骤为：人工智能系统利用传感器装置检测的历史数据利用建立cod分析模型，并对cod分析模型进行训练、调优；第一无线水质传感器检测的液体数据传输至cod分析模型，获得被测液体cod，记为cod1-x，x＝1.2...n，n为纳米机器人的数量，x为纳米机器人的序号。

21、进一步的，所述步骤3中筛选位于催化剂填料区域内的cod1-x具体步骤为：

22、步骤3.1、提取第一无线水质传感器检测的位置数据，记为p1-x；

23、步骤3.2、设定催化剂填料所在区域的位置记为p0；

24、步骤3.3、遍历p1-x，筛选其中不大于p0内的位置数据，并记为(p1-x)|；

25、步骤3.4、获得与(p1-x)|对应的(cod1-x)|。

26、综上所述，本发明的有益之处在于：

27、1)本发明利用废气中有机污染物溶解于喷淋液中转化为cod的特点，判断局部催化剂是否存在失活现象；通过第一无线水质传感器和第二无线水质传感器检测所在位置喷淋液的数据，将这些数据传递到人工智能系统，通过建立的cod分析模型对检测的数据进行分析，以此判断局部催化剂是否存在失活现象，当局部催化剂出现失活问题时，人工智能系统发送命令至纳米机器人的控制装置，打开清洗药剂出口，释放出催化剂清洗药剂，实现对催化剂的靶向清洗，恢复催化剂的催化能力。

28、2)本发明的第一无线vocs传感器和第二无线vocs传感器实时检测气体净化前后的气体vocs浓度并将检测的数据传输至人工智能系统，vocs去除率，若vocs去除率小于废气vocs去除率的阈值，认为整体催化剂失活，人工智能系统向所有纳米机器人输出催化剂失活命令，所有纳米机器人的控制装置控制伸缩装置展开，将纳米机器人固定在四周的催化剂，并控制清洗药剂出口打开，释放清洗药剂，对催化剂进行全面清洗。清洗完毕之后，通过磁性过滤器收集由磁性材料所制成的纳米机器人。

29、3)本发明通过气体检测装置和传感器装置实时监控局部催化剂失活以及整体催化剂失活，实现即时恢复催化剂催化能力的效果，实现在线清洗，操作简单，有利于充分发挥多相催化氧化技术的潜力。