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专利号: 2025111420264
申请人: 沈阳理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,该臼盘一体吸附摩擦催化净化器包括臼盘一体磨(1)和过滤摩擦催化吸附净化器(2);所述的臼盘一体磨(1)包括渗药研磨杵(11),臼盘一体上磨盘(12)和下盘磨盘(13);渗药研磨杵(11)为底部圆形头的中空柱状体,圆形头上设置有渗药微孔(110),渗药研磨杵(11)侧壁上设置有螺旋下降的推料翼(111),臼盘一体上磨盘(12)为圆柱状体,圆柱状体上表面中间圆形凹坑为磨臼(121)、磨臼内表面四周向上延伸形成一体的集料斗(122),渗药研磨杵(11)设置在集料斗(122)内,并且渗药研磨杵(11)的圆形头和臼盘一体上磨盘(12)的磨臼(121)相配合,形成臼磨提取区;

在臼盘一体上磨盘(12)下方设置有下盘磨盘(13),形成磋磨反应区;

过滤摩擦催化吸附净化器(2)设置在下盘磨盘(13)下方;过滤摩擦催化吸附净化器(2)自上到下设置有上吸附摩擦催化盘(22),摩擦催化驱动盘(23),下吸附摩擦催化盘(24)和承托网(25);固定在臼盘一体上磨盘(12)中心的转轴(124),向下贯穿下盘磨盘(13)、上吸附摩擦催化盘(22),柔性结合在摩擦催化驱动盘(23)的中轴心处,通过臼盘一体上磨盘(12)上设置的环绕四周的驱动轮盘(125)带动下盘磨盘(13)和摩擦催化驱动盘(23)同步转动。

2.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,渗药微孔(110)为设置在渗药研磨杵(11)下部分的侧壁和底部圆头处,由腔体内向外朝向磨臼转动方向倾斜的多个通孔,孔径为0.01mm‑0.5mm,倾斜角度与半径方向成10‑90度夹角;渗药研磨杵(11)中空腔的上部通过设置有进药阀门(112)和压力泵(113)的进药管与储药罐(114)连通,渗药研磨杵(11)上设置有压力表(115),指示腔体内压力,利用压力通过渗药微孔(110)向渗药研磨杵(11)的圆形头和磨臼(121)之间的臼磨提取区提供提取液,渗药研磨杵(11)上部固定在可调高度的横梁(116)上,横梁(116)通过支架(117)固定在过滤摩擦催化吸附净化器(2)底座上,横梁(116)和支架(117)之间通过可调横梁(116)高度的弹性缓冲器(118)连接,用以改变杵臼之间的摩擦压力,同时使得渗药研磨杵(11)具有弹性缓冲。

3.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,臼盘一体上磨盘(12)下表面为整体平整的圆形上盘磨面(120),臼盘一体上磨盘(12)上表面设置有磨臼(121),磨臼底部与臼盘一体上磨盘(12)同轴心,磨臼四周升高形成集料斗(122),磨臼底部偏离臼底中心位置设置有排料口(123),排料口下端开口于上盘磨面(120),形成逐渐向转动反方向扩散的布料槽(1231);上盘磨面(120)上设置有由中心向外辐射的多条盘磨导向隆脊(1201),且隆脊走向上径向朝臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向偏转8‑20度;臼盘一体上磨盘(12)上盘磨面(120)的中心设置有与上盘磨面垂直的转轴(124),臼盘一体上磨盘(12)上设置有环绕四周的驱动轮盘(125),通过与驱动轮盘(125)啮合的驱动轮(1251)及其驱动电机(1252)驱动,实现臼盘一体上磨盘(12)的沿转轴(124)的转动。

4.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,在臼盘一体上磨盘(12)的上盘磨面(120)的正对下面,设置有下盘磨盘(13),下盘磨盘(13)上表面为圆形的下盘磨面(130),下盘磨面(13)上设置有由圆面中心向四周辐射的多条盘磨导向沟槽(1301),且沟槽走向上径向朝臼盘一体上磨盘(12)转动方向偏转8‑60度,下盘磨盘(13)下表面为磨盘摩擦面(131),磨盘摩擦面(131)设置有由圆心向四周发散的多条摩擦导向沟槽(1311),且沟槽走向上径向朝向臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向偏转8‑60度;下盘磨面(130)与上盘磨面(120)对准配合,且下盘磨面(130)的半径小于上盘磨面(120)的半径,下盘磨面(130)的外圈设置有过滤环板(21),臼盘一体上磨盘(12)上的转轴(124),通过轴承(1241)设置在下盘磨盘(13)的中心,转轴(124)轴心线与上盘磨面(120)和下盘磨面(130)垂直。

5.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,过滤摩擦催化吸附净化器(2)为设置在下盘磨盘(13)正下方罐状耐压容器;过滤作用的过滤环板(21)设置在下盘磨盘(13)的下盘磨面(130)的外圈,且上表面低于下盘磨面(130),在过滤环板(21)对应上部设置有刮泥刀(215)和铺设器(216),刮泥刀(215)和铺设器(216)可随着臼盘一体上磨盘(12)转动,高度及工作状态通过调节杆(217)利用刮泥刀调节钮(218)调整;过滤环板(21)的外圈设置有集泥槽(211),集泥槽(211)外圈设置有排泥口(2111),过滤环板(21)正下方、过滤摩擦催化吸附净化器(2)上部为环状空腔,靠近空腔侧壁上部设置有抽真空口(212),通过设置有抽气阀门(213)的管道与真空泵(214)连通;

上吸附摩擦催化盘(22)中心具有上吸附摩擦催化盘通孔(220),转轴(124)下端向下延伸,刚好穿过上吸附摩擦催化盘通孔(220)柔性接合于摩擦催化驱动盘(23)圆心处,所述的柔性接合为摩擦催化驱动盘(23)可随轴转动同时可沿转轴(124)轴向移动;转轴(124)轴心垂直于上吸附摩擦催化盘(22)、摩擦催化驱动盘(23)和下吸附摩擦催化盘(24)所在的平面;承托网(25)下部的器壁上设置摩擦压力调节钮(26);

在过滤摩擦催化吸附净化器(2)罐状容器底部最低处设置有排液口(251),通过具有排液阀(252)和排液泵(253)的管道与收集槽(254)联通;过滤摩擦催化吸附净化器(2)外设置有洗脱再生剂罐(27),通过设置有洗脱泵(271)和洗脱阀门(272)的管道与过滤摩擦催化吸附净化器(2)联通。

6.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,上吸附摩擦催化盘(22)为圆片形,上吸附摩擦催化盘的上表面(221)上均匀设置多条由圆心向圆周辐射的承接扩散槽(2211),承接扩散槽(2211)由圆心到圆周逐渐变宽,且中部深两端浅,承接扩散槽(2211)在圆周方向上,向臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向逐渐均匀变浅,形成偏转扇形的扩散面,承接扩散槽(2211)总面积占上吸附摩擦催化盘(22)的10‑60%,单一承接扩散槽(2211)的中部最深处占上吸附摩擦催化盘(22)厚度的10‑50%,承接扩散槽(2211)的径向最深的中部位于过滤环板(21)和下盘磨面(130)的交界处正下方;承接扩散槽(2211)在臼盘一体上磨盘(12)转动方向侧形成圆弧状承接扩散槽前导沟(22111),承接扩散槽前导沟(22111)径向由圆心至圆周逐渐向臼盘一体上磨盘(12)转动方向圆滑偏转,形成弧形,弧弯曲凹侧朝向臼盘一体上磨盘(12)转动方向,承接扩散槽前导沟(22111)弧形的弦切角为

6‑90度;

上吸附摩擦催化盘的下表面(222)均匀刻画多条由圆心向四周发散辐射的弧形下表面吸附扩散槽(2221),自圆心侧的起点到圆周方向的终点,深度由浅到深,末端开放于上吸附摩擦催化盘(22)的圆盘圆周,深度为上吸附摩擦催化盘(22)厚度的2%‑50%,上吸附摩擦催化盘(22)下表面吸附扩散槽(2221)由圆心向四周径向延展,并朝向臼盘一体上磨盘(12)转动方向偏转,弧的凹侧朝向臼盘一体上磨盘(12)转动方向,弧两端点连线与圆心附近起始端切线形成的弦切角取值范围为6‑90度;上吸附摩擦催化盘(22)的上表面的承接扩散槽(2211)与下表面吸附扩散槽(2221)交替对位分布。

7.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,摩擦催化驱动盘(23)为设置在上吸附摩擦催化盘(22)下的圆盘,摩擦催化驱动盘(23)上表面为上摩擦催化面(231),均匀设置有多条由圆心向四周发散辐射的弧形上摩擦扩散槽(2311),自圆心方向的起点到圆周方向的终点,深度由浅到深,末端开放于摩擦催化驱动盘(23)圆盘的圆周,深度为摩擦催化驱动盘(23)厚度的2%‑30%,上摩擦扩散槽(2311)由圆心向四周径向延伸,并朝向臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向偏转,弧的凹侧朝向臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向,弧两端点连线与圆心附近起始端切线形成的弦切角取值范围为6‑90度;摩擦催化驱动盘(23)下表面为下摩擦催化面(232),均匀设置有多条由圆心向四周发散辐射的弧形下摩擦扩散槽(2321),自圆心方向的起点到圆周方向的终点,深度由浅到深,末端开放于摩擦催化驱动盘(23)圆盘的圆周,深度为摩擦催化驱动盘(23)厚度的2%‑30%,下摩擦扩散槽(2321)由圆心向四周径向延伸,并朝向臼盘一体上磨盘(12)转动方向偏转,弧的凹侧朝向臼盘一体上磨盘(12)转动方向,弧两端点连线与圆心附近起始端切线形成的弦切角取值范围为6‑90度。

8.根据权利要求1所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器,其特征在于,下吸附摩擦催化盘的上表面(241)上均匀设置有多条由圆心向四周发散辐射的弧形下吸附摩擦催化盘上表面扩散槽(2411),自圆心方向的起点到圆周方向的终点,深度由浅到深,末端开放于下吸附摩擦催化盘(24)圆盘的圆周,深度为下吸附摩擦催化盘(24)厚度的2%‑30%,下吸附摩擦催化盘上表面扩散槽(2411)由圆心向四周径向延伸,朝向臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向偏转,弧的凹侧朝向臼盘一体上磨盘(12)转动相反方向,弧两端点连线与圆心附近起始端切线形成的弦切角取值范围为6‑90度。

9.权利要求1‑8任意一项所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器的制备方法,其特征在于,包括上吸附摩擦催化盘(22)、下吸附摩擦催化盘(24)和摩擦催化驱动盘(23)的制备,具体为:

A:上吸附摩擦催化盘(22)和下吸附摩擦催化盘(24)的制备方法为:

(一)按摩尔比,钙:钛=1:1,取钙盐和钛盐,配制钛酸钙溶胶,按钛酸钙溶胶中含有的钛酸钙质量与活性炭质量比为1:(2‑10),取活性炭,将活性炭浸没于钛酸钙溶胶中,置于可加热抽真空容器内,抽真空至相对压力达到‑0.09MPa,保压30‑60min,持续抽真空条件下,加热升高真空容器温度至钛酸钙溶胶沸腾,挥发浓缩至钛酸钙溶胶转化成凝胶,恢复常压,于105‑125℃继续烘干,再于450‑800℃隔绝空气煅烧3‑6h,冷却至室温,得到负载钛酸钙活性炭;

(二)按质量比,负载钛酸钙活性炭:钛酸钡粉体为(1‑5):1,将负载钛酸钙活性炭与钛酸钡粉体混合,球磨至能通过500目筛网,超声分散于含质量百分浓度为0.01‑0.2%的聚乙烯醇的乙醇溶液中,制成固含量为1‑20%的混合悬浊液;

(三)取多孔陶瓷圆片,孔隙率15‑85%,孔径50‑1000μm,加工成所需形状和尺寸,于质量百分浓度为1%‑6%的氢氧化钠溶液中浸泡活化,曝气抽提10‑60min,水洗至近中性,烘干,浸没于步骤(二)得到的混合悬浊液中,置于压力容器内,超声振荡条件下,同步抽真空至相对压力‑0.09MPa,停止超声振荡,保压静置30‑60min,恢复常压,再加压至0.5‑2MPa,静置30‑60min,缓慢恢复常压,取出多孔陶瓷圆片,80‑105℃烘干,再取步骤(二)得到的混合悬浊液均匀滴加于其上,直至吸附饱和,再次于80‑105℃下烘干,重复滴加烘干过程,直至不能吸收,烘干后隔绝空气,以1‑3℃/min升温速度升温至280‑290℃,保温30‑60min,继续以3‑5℃/min的升温速度升温到500‑800℃,保温炭化3‑6h,冷却至室温,置于活化炉内,

800‑1000℃下,通入过饱和水蒸汽,活化20‑60min,冷却至室温,烘干,得到吸附摩擦催化盘;

(四)按照上吸附摩擦催化盘(22)和下吸附摩擦催化盘(24)对应的设置所需扩散槽,得到上吸附摩擦催化盘(22)和下吸附摩擦催化盘(24);

B:摩擦催化驱动盘(23)制备方法为:

取聚四氟乙烯材料,加工成所需形状和尺寸,用粗砂纸打磨清洁表面,得到聚四氟乙烯坯料;

将BaTiO3纳米粉体浸没于质量百分浓度为5‑10%的氢氧化钠溶液中,超声处理30‑

60min,浸泡24h以上,离心分离,钛酸钡水洗至近中性,再加入质量百分浓度为0.1%‑0.5%的聚乙二醇PEG‑4000乙醇溶液,超声处理至分散均匀,得到钛酸钡悬浊液,均匀涂布于聚四氟乙烯坯料表面,挥发去除乙醇,得到涂布上钛酸钡的坯料;

取摩擦催化驱动盘(23)相同形状的磨具,磨具内铺一层钛酸钡纳米粉体,将涂布上钛酸钡的坯料置于磨具中,在坯料上表面均匀布撒一层钛酸钡纳米粉体,加模具上盖,磨具加热至220‑260℃,同步施加1‑5MPa的压力模压20‑30min,冷却至室温,取出,清除表面未粘合的钛酸钡粉体,盘心处采用活接安装转轴,得到摩擦催化驱动盘(23);

C:安装

按照臼盘一体吸附摩擦催化净化器的结构进行安装,得到臼盘一体吸附摩擦催化净化器。

10.权利要求1‑8任意一项所述的臼盘一体吸附摩擦催化净化器的应用,其特征在于,用于生活垃圾焚烧飞灰脱毒或有机物污染的土壤修复,应用方法为:

配制提取液,关闭设备所有阀门,将提取液置于臼盘一体吸附摩擦催化净化器的储药罐(114)中,开启进药阀门(112),启动压力泵(113),使得提取液进入渗药研磨杵(11)内腔中,并保证提取液持续均匀通过渗药研磨杵的渗药微孔(110)进入杵臼之间,开启臼盘一体磨的驱动电机(1252),通过驱动轮(1251)驱动臼盘一体上磨盘(12)转动,臼盘一体上磨盘(12)通过转轴(124)驱动摩擦催化驱动盘(23)同步转动,通过弹性缓冲器(118)调整杵臼之间间隙和臼磨压力;

取垃圾焚烧飞灰或污染的土壤,过50目筛网后,投加到集料斗(122)中,臼盘一体上磨盘(12)旋转和推料翼(111)作用下,飞灰或污染的土壤进入杵臼间隙,并与提取液混合,臼磨反应,形成混合料液,并逐渐持续进入排料口(123),臼盘一体上磨盘(12)持续转动,混合料液经布料槽(1231)均匀涂布于下盘磨面内圈,在上盘磨面(120)盘磨导向隆脊(1201)和下盘磨盘(13)的下盘磨面(130)上的盘磨导向沟槽(1301)作用下,进入臼盘一体上磨盘(12)和下盘磨盘(13)之间,料液进一步搓磨反应,并向盘磨面外缘扩散;同步打开抽气阀门(213),开启真空泵(214),对过滤摩擦催化吸附净化器(2)抽真空,通过铺设器(216)向过滤环板(21)上表面铺设环形滤布,当料液推动流到下盘磨面(130)的外圈的过滤环板(21)上时,在真空力作用下,液体通过过滤环板(21)表面的滤布进入过滤摩擦催化吸附净化器(2)内腔;同步调整摩擦压力调节钮(26),使得摩擦催化驱动盘(23)通过摩擦力带动上吸附摩擦催化盘(22)和下吸附摩擦催化盘(24)低于摩擦催化驱动盘(23)转速转动,在上吸附摩擦催化盘(22)和摩擦催化驱动盘(23)、摩擦催化驱动盘(23)和下吸附摩擦催化盘(24)之间形成转速差;通过过滤环板(21)的滤液,落于转动的上吸附摩擦催化盘(22)上表面,经承接扩散槽(2211)分布扩散,主流通过上吸附摩擦催化盘(22)上的微孔扩散吸附,并扩散进入上吸附摩擦催化盘(22)和摩擦催化驱动盘(23)之间的摩擦面,摩擦催化同时,在下表面吸附扩散槽(2221)和上摩擦扩散槽(2311)推动下,向摩擦催化驱动盘(23)外缘扩散,并经由摩擦催化驱动盘(23)外缘进入过滤摩擦催化吸附净化器腔壁间隙,在摩擦催化驱动盘(23)下摩擦催化面(232)的下摩擦扩散槽(2321)和下吸附摩擦催化盘(24)上表面扩散槽(2411)作用下,进入摩擦催化驱动盘(23)和下吸附摩擦催化盘(24)之间,继续摩擦催化,并在下吸附摩擦催化盘(24)上微孔中扩散吸附,净化后的液体进入过滤摩擦催化吸附净化器(2)腔内,当腔内液面接近承托网(25)时,打开排液管上的排液阀(252)和排液泵(253),将处理后的提取液排放进入收集槽(254);通过刮泥刀调节钮(218)调整刮泥刀(215)工作状态,将抽干的固体滤饼刮推至集泥槽(211),并经排泥口(2111)排放至收泥槽。