(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211020376.X (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 中国环境科 学研究院 地址 100012 北京市朝阳区安外大羊坊8号 (72)发明人 吴昌永　付丽亚　李敏　 (74)专利代理 机构 北京栈桥知识产权代理事务 所(普通合伙) 11670 专利代理师 胡颖 (51)Int.Cl. G16C 20/30(2019.01) G16C 20/70(2019.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G01N 21/64(2006.01) G01N 31/10(2006.01)G01N 33/18(2006.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺 指标的方法 (57)摘要 本发明提供了一种根据水质指标确定催化 剂制备的工艺指标的方法， 属于催 化剂设计技术 领域。 构建方法包括以下步骤： S1、 收集预测模型 所需的水质指标和催化剂制备的工艺指标； S2、 开展臭氧催 化氧化试验， 得到预测模 型的训练集 和验证集； S3、 建立基于模糊神经网络的预测模 型； S4、 训练预测模型； S5、 预测模型的应用。 本发 明解决了针对不同实际废水高效专性催化剂研 究过程中主要依 靠经验和猜想， 通过尝试 ‑错误‑ 尝试的传统方法进行筛选而导致的盲目复杂、 效 率低下的问题， 具有简单高效的优点。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115512784 A 2022.12.23 CN 115512784 A 1.一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 收集水质指标和催化剂制备的工艺指标， 包括以下步骤： S1‑1、 收集催化剂制备的工艺指标， 并且进行工艺指标筛选， 工艺指标筛选方法为主成 分分析法， S1‑2、 收集所述原水的一类水质指标及对催化剂氧化反应效果起负面作用的二类水质 指标， 作为原水水质指标， 并对催化剂制备的工艺指标进行筛选， 得到筛选后的催化剂制备 的工艺指标， 其中， 所述负面作用为使自由基猝灭； S2、 开展臭 氧催化氧化试验， 得到预测模型的训练集和验证集， 包括以下步骤： S2‑1、 在步骤S1得到的水质指标及催化剂制备的工艺指标及对应的原水水质指标的前 提下， 通过固定的臭氧 投加量、 原水水量、 催 化剂填充量、 氧化反应时间工况， 得到原水水质 指标的实际变化情况， S2‑2、 将原水水质指标的实际变化情况及对应的催化剂制备的工艺指标、 臭氧投加量、 原水水量、 催化剂填充量、 氧化反应时间作为预测模型的数据集， 选择多个数据集样本， 将 其中一部分数据集样本作为预测模型的训练集， 将剩余部 分数据集样本作为预测模型的验 证集； S3、 建立基于模糊神经网络的预测模型； S4、 训练预测模型； S5、 通过预测模型获取 水质指标对应催化剂制备的工艺指标。 2.如权利要求1所述的一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特征 在于， 所述步骤S1中， 催化剂制备的工艺指标包括： 浸渍液浓度、 浸渍时间、 焙烧时间、 焙烧 温度。 3.如权利要求1所述的一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特征 在于， 所述步骤S1 ‑2中， 一类水质指标包括： 原水COD、 原水TOC、 原水UV254、 原水三维荧光五 个不同积分区域、 原水SS、 亲水性组分、 疏水性组分、 猝灭剂离子， 二类水质指标包括： 碳酸 根离子、 碳酸氢根离 子、 磷酸根离子。 4.如权利要求1所述的一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特征 在于， 所述催化剂为非均相臭 氧催化剂。 5.如权利要求1所述的一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S3中， 模糊神经网络包括： 模糊BP算法， 遗传算法。 6.如权利要求1所述的一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S4包括以下内容： 通过步骤S2得到的训练集对预测模型进行训练， 在训练过程中， 每个迭代训练后， 利用 步骤S2得到的验证集对误差进行评估， 并采用自适应矩估计优化器对预测模型进行优化， 直至预测模型输出 结果满足误差精度。 7.如权利要求6所述的一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 其特征 在于， 所述 步骤S4中， 迭代训练次数为5 000次， 预测模型的学习速率 为0.2， 误差精度为0.1。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115512784 A 2一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及催化剂设计技术领域， 具体是涉及一种根据水质指标确定催化剂制备 的工艺指标的方法。 背景技术 [0002]臭氧催化氧化法是促使废水水质提升的广泛应用的一种方法， 其中臭氧催化剂是 效率提升的关键。 实际废水相当 复杂， 与一般 市政污水相比， 工业废水复杂性更是与行业和 前期产品生产原料/ 工艺密切相关。 [0003]工业废水水质复杂的水质特征(如有机物结构性质、 絮体胶体浓度、 淬灭剂等)对 臭氧氧化效果影响极其苛刻。 研制针对特定废水的催化剂具有重要意 义。 [0004]基于实际干扰因素， 研究者们对臭氧催化氧化剂的选择主要依靠经验和猜想， 通 过尝试‑错误‑尝试的传统方法进行筛选， 这导致高效专性催化剂研究过程盲目复杂， 且效 率低下。 传统方法试验获取的数据考察过于孤立、 对系统状态的把控常过于片面、 无法依据 废水水质实现精准 化生产。 [0005]人工神经网络(ANN)以它的高度自组织、 自适应能力和灵活性已经在污水处理系 统的仿真预测和实时控制等领域得到广泛的应用。 然而， 人工神经网络极易陷入局 域最优 解且不适合表达基于规则的知识， 难于处理模糊性信息。 模糊神经网络则将模糊逻辑推理 的强大结构性知识表达能力与神经网络强大自学能力结合于一体， 更接近于系统复杂的实 际情况。 [0006]因此， 亟需结合系统试验数据与理论计算基础建立催化剂预测模型。 通过催化剂 预测模型 可实现用户依据水质特 征快速设计与之对应的高效催化剂。 发明内容 [0007]本发明解决的问题： 不同实际废水高效专性催化剂研究过程中主要依靠经验和猜 想， 通过尝试 ‑错误‑尝试的传统方法进行筛 选而导致的盲目复杂、 效率低下。 [0008]为解决上述问题， 本发明的技 术方案如下： [0009]一种根据水质指标确定催化剂制备的工艺指标的方法， 包括以下步骤： [0010]S1、 收集水质指标和催化剂制备的工艺指标， 包括以下步骤： [0011]S1‑1、 收集催化剂制备的工艺指标， 并且进行工艺指标筛， 工艺指标筛选方法为主 成分分析法， [0012]S1‑2、 收集所述原水的一类水质指标及对催化剂氧化反应效果起负面作用的二类 水质指标， 作为原水水质指标， 并对催化剂制备的工艺指标进 行筛选， 得到筛选后的催化剂 制备的工艺指标， 其中， 所述负面作用为使自由基猝灭； [0013]S2、 开展臭 氧催化氧化试验， 得到预测模型的训练集和验证集， 包括以下步骤： [0014]S2‑1、 在步骤S1得到的水质指标及催化剂制备的工艺指标及对应的原 水水质指标 的前提下， 通过固定的臭氧 投加量、 原水水量、 催化剂填充量、 氧化反应时间工况， 得到原水说　明　书 1/6 页 3 CN 115512784 A 3