【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及水質(zhì)凈化，特別是一種用于核電二回路的水質(zhì)凈化系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、核電站的運(yùn)行安全性與可靠性在很大程度上依賴于其冷卻系統(tǒng)的高效運(yùn)行，尤其是二回路水質(zhì)的管理，傳統(tǒng)上，核電站二回路水質(zhì)的監(jiān)測與凈化主要依賴于定期采樣分析與化學(xué)處理方法，然而，隨著科技的進(jìn)步，特別是傳感技術(shù)、電化學(xué)工程、納米技術(shù)和人工智能的發(fā)展，水質(zhì)監(jiān)測與凈化手段正經(jīng)歷著革命性的轉(zhuǎn)變，例如，熒光傳感器技術(shù)的成熟使得在線監(jiān)測水質(zhì)成為可能，而電化學(xué)反應(yīng)器的應(yīng)用則提供了高效的污染物質(zhì)去除途徑，此外，光催化材料和超聲波技術(shù)的結(jié)合，為難降解有機(jī)物的處理提供了新的解決方案，同時(shí)，機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的引入，顯著提高了水質(zhì)管理的智能化水平，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)變化趨勢的精準(zhǔn)預(yù)測和處理參數(shù)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
2、盡管上述技術(shù)帶來了顯著的進(jìn)步，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些挑戰(zhàn)和局限性，首先，傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測手段往往依賴于離線分析，這不僅耗時(shí)，而且無法實(shí)時(shí)反映水質(zhì)變化，從而可能導(dǎo)致對水質(zhì)異常的響應(yīng)滯后，其次，化學(xué)處理方法雖然有效，但其針對性不強(qiáng)，對特定污染物的去除效率有限，且可能產(chǎn)生二次污染，電化學(xué)反應(yīng)器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)部分污染物的高效去除，但對于有機(jī)污染物的處理效果受限，特別是在處理高濃度、復(fù)雜組分的有機(jī)污染物時(shí)表現(xiàn)不佳，再者，光催化技術(shù)雖然能有效分解有機(jī)污染物，但其效率受光照強(qiáng)度和催化劑活性的影響較大，而單獨(dú)使用超聲波處理則面臨能量消耗大、處理成本高的問題，最后，盡管機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠提升水質(zhì)管理的智能化程度，但在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策中，缺乏高質(zhì)量的歷史數(shù)據(jù)和復(fù)雜的模型訓(xùn)練仍然是瓶頸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，提出了本專利技術(shù)。
2、因此，本專利技術(shù)提供了一種用于核電二回路的水質(zhì)凈化系統(tǒng)及方法解決現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)時(shí)監(jiān)測滯后、特定污染物去除效率低、有機(jī)污染物處理受限、光催化及超聲波技術(shù)能效的問題。
3、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
4、第一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其包括，采用具有熒光響應(yīng)特性的量子點(diǎn)材料，構(gòu)建在線傳感器；將在線傳感器，集成到實(shí)時(shí)電二回路水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測電二回路水質(zhì)中污染物的類型和濃度；基于監(jiān)測到的污染物類型和濃度，選擇相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)器和電極材料，組裝電化學(xué)反應(yīng)器；將電化學(xué)反應(yīng)器接入電二回路水質(zhì)凈化系統(tǒng)，調(diào)整電流和電壓至最優(yōu)處理?xiàng)l件，降解電二回路水質(zhì)中的無機(jī)污染物；結(jié)合光催化活性的納米材料和超聲波協(xié)同效應(yīng)，對電二回路水質(zhì)進(jìn)行二次處理，降解在電化學(xué)反應(yīng)器無法處理的有機(jī)污染物；通過智能監(jiān)測分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控電二回路水質(zhì)參數(shù)變化，利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法預(yù)測電二回路水質(zhì)變化趨勢，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整電化學(xué)反應(yīng)器的運(yùn)行參數(shù)，直至電二回路水質(zhì)達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
5、作為本專利技術(shù)所述用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述采用具有熒光響應(yīng)特性的量子點(diǎn)材料，構(gòu)建在線傳感器，具體步驟為：
6、采用cdse/zns核殼結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)作為材料，并通過二氧化硅的化學(xué)方法固定在傳感器元件上；
7、將固定好的傳感器元件，安裝在水循環(huán)路徑的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處；
8、對安裝好的傳感器元件，在線連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集單元，構(gòu)建在線傳感器。
9、作為本專利技術(shù)所述用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將在線傳感器，集成到實(shí)時(shí)電二回路水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測電二回路水質(zhì)中污染物的類型和濃度，具體步驟為：
10、s1、對在線傳感器在實(shí)時(shí)電二回路水質(zhì)中實(shí)時(shí)采集到的熒光信號(hào)變化，進(jìn)行濾波和噪聲抑制處理，表達(dá)式為：
11、
12、其中，y(t)是經(jīng)過濾波處理后的信號(hào)，x(τ)是原始采集信號(hào)，dτ表示積分變量τ的微小變化量，t為時(shí)間變量，h(t)是濾波器的沖激響應(yīng)函數(shù)，r和c是電路的電阻和電容值，u(t)是單位階躍函數(shù)；
13、s2、基于濾波和噪聲抑制處理過的數(shù)據(jù)，利用傅里葉變換將時(shí)間域的信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻率域，提取頻率域信號(hào)中的關(guān)鍵特征表達(dá)式為：
14、
15、其中，f(f)為通過傅里葉變換得到的信號(hào)頻譜，f為頻率變量，j是虛數(shù)單位，i為索引變量，dt表示時(shí)間t的微小變化量，fi表示第i個(gè)污染物對應(yīng)的頻率特征；
16、s3、通過對比從水質(zhì)樣本中提取出的關(guān)鍵特征與已建立的污染物數(shù)據(jù)庫中的特征模板，識(shí)別出樣本中存在的污染物類型；
17、s4、基于識(shí)別的污染物類型，利用濃度響應(yīng)關(guān)系模型估算污染物的濃度表達(dá)式為：
18、
19、其中，ci為第i種污染物的濃度，wk為第k個(gè)特征的權(quán)重系數(shù)，fik是與第i種污染物相關(guān)的第k個(gè)特征的值，n是濃度估算的特征數(shù)量，df表示頻率f的微小變化量；
20、將s1，s2，s3和s4步驟集成到一個(gè)實(shí)時(shí)電二回路水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測電二回路水質(zhì)中污染物的類型和濃度；
21、設(shè)定污染物濃度安全閾值θp，當(dāng)檢測到的污染物濃度ci超過安全閾值θp時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)，并將相關(guān)信息發(fā)送給維護(hù)人員。
22、作為本專利技術(shù)所述用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于監(jiān)測到的污染物類型和濃度，選擇相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)器和電極材料，組裝電化學(xué)反應(yīng)器，具體步驟為：
23、電極材料選擇使用石墨電極材料；
24、電化學(xué)反應(yīng)器采用平行板式設(shè)計(jì)，將兩個(gè)石墨電極平行放置，形成電場；
25、使用超純水和乙醇清洗石墨電極；
26、將清潔后的石墨電極固定在反應(yīng)器的兩端，并選用聚四氟乙烯材質(zhì)的容器作為反應(yīng)器主體；
27、在兩個(gè)石墨電極之間安裝適當(dāng)?shù)母裟ぃ?/p>
28、在反應(yīng)器外部的循環(huán)管路上安裝循環(huán)泵，組成電化學(xué)反應(yīng)器。
29、作為本專利技術(shù)所述用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述將電化學(xué)反應(yīng)器接入電二回路水質(zhì)凈化系統(tǒng)，調(diào)整電流和電壓至最優(yōu)處理?xiàng)l件，降解電二回路水質(zhì)中的無機(jī)污染物，具體步驟為：
30、將組裝完畢的電化學(xué)反應(yīng)器通過管道連接到電二回路水質(zhì)凈化系統(tǒng)中，并調(diào)節(jié)循環(huán)泵的速度；
31、啟動(dòng)電化學(xué)反應(yīng)器，根據(jù)已知的污染物濃度ci計(jì)算出電化學(xué)反應(yīng)器的電流密度j，表達(dá)式為：
32、
33、其中，i為電流，a為電極的有效面積；
34、對于給定的電流密度j和電極面積a，通過歐姆定律來計(jì)算所需的電壓v表達(dá)式為：v＝r·i；
35、基于電流密度j和電壓v，構(gòu)建降解速率模型表達(dá)式為：
36、
37、k′＝f′(j,v)；
38、其中，k′為反應(yīng)速率常數(shù)，r(t)為時(shí)間t上的瞬時(shí)降解速率，f′表示密度j和電壓v共同影響反應(yīng)速率常數(shù)k的實(shí)時(shí)變化函數(shù)；
39、對降解速率模型進(jìn)行積分運(yùn)算，生成污染物濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系ci(t)，表達(dá)式為：
40、
41、其中，ci(0)是初始污染本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述采用具有熒光響應(yīng)特性的量子點(diǎn)材料，構(gòu)建在線傳感器，具體步驟為：
3.如權(quán)利要求2所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述將在線傳感器，集成到實(shí)時(shí)電二回路水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測電二回路水質(zhì)中污染物的類型和濃度，具體步驟為：
4.如權(quán)利要求3所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述基于監(jiān)測到的污染物類型和濃度，選擇相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)器和電極材料，組裝電化學(xué)反應(yīng)器，具體步驟為：
5.如權(quán)利要求4所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述將電化學(xué)反應(yīng)器接入電二回路水質(zhì)凈化系統(tǒng)，調(diào)整電流和電壓至最優(yōu)處理?xiàng)l件，降解電二回路水質(zhì)中的無機(jī)污染物，具體步驟為：
6.如權(quán)利要求5所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述結(jié)合光催化活性的納米材料和超聲波協(xié)同效應(yīng)，對電二回路水質(zhì)進(jìn)行二次處理，降解在電化學(xué)反應(yīng)器無法處理的有機(jī)污染物，具體步驟為：
7.如權(quán)利要求6
8.一種用于核電二回路的水質(zhì)凈化系統(tǒng)，基于權(quán)利要求1～7任一所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：包括，在線熒光量子點(diǎn)傳感器模塊、實(shí)時(shí)水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測模塊、電化學(xué)反應(yīng)器模塊、電化學(xué)優(yōu)化處理模塊，協(xié)同光聲有機(jī)物降解模塊和智能監(jiān)測模塊；
9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1～7任一所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：包括，
2.如權(quán)利要求1所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述采用具有熒光響應(yīng)特性的量子點(diǎn)材料，構(gòu)建在線傳感器，具體步驟為：
3.如權(quán)利要求2所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述將在線傳感器，集成到實(shí)時(shí)電二回路水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)監(jiān)測電二回路水質(zhì)中污染物的類型和濃度，具體步驟為：
4.如權(quán)利要求3所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述基于監(jiān)測到的污染物類型和濃度，選擇相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)器和電極材料，組裝電化學(xué)反應(yīng)器，具體步驟為：
5.如權(quán)利要求4所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述將電化學(xué)反應(yīng)器接入電二回路水質(zhì)凈化系統(tǒng)，調(diào)整電流和電壓至最優(yōu)處理?xiàng)l件，降解電二回路水質(zhì)中的無機(jī)污染物，具體步驟為：
6.如權(quán)利要求5所述的用于核電二回路的水質(zhì)凈化方法，其特征在于：所述結(jié)合光催化活性的納米材料和超聲波協(xié)同效應(yīng)，對電二回路水質(zhì)進(jìn)行二次處理，降解...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張景聰，張子楠，梁進(jìn)寶，朱馬興，
申請(專利權(quán))人：北京圣朗瑪磁選技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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