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绿藻资源的生物转化关键技术研发及产业化应用
项目成果/简介:以我市丰富的绿藻生物质资源（浒苔、石莼）为主要研究对象，针对藻体胞壁特性、多糖结构、理化质构特性及生物活性进行系统研究，探索出一系列具有自主知识产权的绿藻生物工程技术，攻克了海藻温和高效转化关键技术，率先实现绿藻综合利用及其产品的成果转化与产业化推广，实现生物乙醇、精准生物肥、绿藻多糖等农用制品的规模化生产，经济效益显著。系统性阐明了绿藻糖链分子结构、理化性质、生物学功能及其空间定量构效关系，首次构建绿藻多糖工具酶系并明晰酶多位点催化与调控机制。创新性建立了绿藻资源的生物转化关键技术，突破了藻体温和破壁液化与高效提取转化技术瓶颈，开发了具有自主知识产权菌株的绿藻工具酶的液体高通量发酵与规模化制备技术。构建基于计算机在线智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精准制备技术、人工智能神经网络下的糖链构效实时预测系统、稳定性叶绿素制取以及非酸温和预处理乙醇转化技术，开拓了绿藻资源高值化综合利用的新领域。项目阶段:工业化生产阶段效益分析:浒苔（Enteromorpha prolifera）和石莼（Ulva lactuca）是我国黄海、东海最主要的绿藻资源，同属于绿藻纲、石莼目，具有良好食用和药用价值，（本草纲目、临海异物志等），在我国东南沿海养殖量均在10万吨以上。我国黄海海域自07年以来连续10年暴发绿潮浒苔，生物量高达1000万吨每年。将这类大型生物质资源合理利用并高值转化，不仅有助于环境保护，而且会带来显著的经济效益。项目开发产品包括绿藻多糖工具酶、硫酸鼠李低聚糖、稳定性叶绿素、农用精准生物肥、功能性饲料添加剂、新型植物病害生物防治等生物制品。在农用制品领域实现绿藻精深加工的成果转化与产业化推广，开拓了我国海藻利用范围，提升产业整体技术水平，市场预期前景广阔。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:ZL2012102016043 ZL201410298678.2 ZL2013102784589 ZL2012101066863技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无
中国海洋大学
2021-04-11
基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术
针对我国污泥高含砂、高含固等特点，对我国低有机质污泥尤其是高含固（TS>10%）污泥高级厌氧消化技术路线领域开展研究，从厌氧消化的可行性、物质流特征、微生物种群及强化调控、热/碱强化水解预处理技术、污泥/餐厨协同消化技术等方面，特别是加强在污泥厌氧消化体系中物质流转化机制的研究工作，突破针对我国低有机质污泥提升厌氧降解率与产气率的关键技术研究与机理研究，为我国污泥高级厌氧消化研究提供支撑。 提出适用于我国低有机质污泥泥质特性的高温水热强化预处理技术，突破高温水热对污泥强化水解的作用机制与最佳反应条件，技术成果形成成套化装备，并在示范工程中得到应用转化与运行优化；突破高含固污泥高级厌氧消化的物质强化转化关键技术，对含固率、温控、搅拌等重要参数进行优化开发，技术成果在示范工程中得到应用转化与运行优化。1.目标及意义 1）提出适应于我国低有机质污泥泥质特征的污泥高温水热强化预处理技术，并与高含固污泥厌氧消化关键技术相耦合，形成基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术，开发具有完全自主知识产权的技术，并实现技术成果的在长沙污泥厌氧消化工程中的大规模产业化应用； 阐明在污泥厌氧消化新技术中有机质在固-液-气相变体系中的物质流特征，基于有机质的定向转化，进一步对污泥高级厌氧消化新技术进行优化开发，进一步提升甲烷产率和降解率，为污泥厌氧消化的效率提升提供技术支撑。基于对污泥厌氧消化过程的物质流和微生物特征的研究，在技术层面，从“易降解物质定向转化”、“难降解单元分质活化”和“微生物分相调控”三方面入手，开发强化物质转化的水热、生物酸化等预处理新技术，确定关键技术单元组成、关键技术参数和条件；在工艺层面，从强化固相溶解-液相高速甲烷化入手，开发高效厌氧消化工艺流程，开发适用于我国高含固污泥物料特点的厌氧消化技术与装备，提出可靠的搅拌和保温方案以及反应器构造等关键设计参数，在此基础上，形成高含固污泥热水解-厌氧消化集成技术，并进行工程示范；进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。1）预期的经济效益 热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强污泥产期效率，降低污泥处理处置能耗。工程效益可望达到1亿元以上。2）预期的社会效益 热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力，增强对污泥的处理处置能力，有效缓解污泥处理处置压力，进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。
同济大学
2021-04-11
全截面非接触燃煤电站一次风粉静电检测技术
燃煤电站锅炉一次风粉传感器为全截面环状非接触式结构，其基本原理是利用燃煤电站制粉系统中煤粉颗粒物的摩擦起电原理，结合先进的测量模型实现煤粉流速、浓度及流量进行在线实时测量，误差优于5%。主要技术特点： 全截面结构，其内径与一次风管相同，不存在盲区，保证了测量结果的准确性和可靠性。 非接触式，无磨损，使用寿命长。 采用被动式静电检测原理，传感器只对移动煤粉敏感，测量系统免维护。 传感器安装在近燃烧器端，真实反映了入炉的各一次风管内煤粉浓度和流速分配状态。 结合风粉调节手段，可优化燃烧，减低污染物排放，防止锅炉结焦、腐蚀、水冷壁爆管等，对锅炉安全经济环保运行具有重要意义。
东南大学
2021-04-11
基于新型∑－Δ调制的多频带 UWB-OFDM 系统及关键 技术研究
针对多频带 OFDM-UWB 无线通信系统中的关键技术问题，研究 一种全新的高性能量化噪声整形技术，设计完成无过采样结构的新型 Σ-△调制器，并将其用于多频带 OFDM-UWB 系统的 A/D 和 D/A 转 换；这种调制器可以满足超宽带系统通信速率不断提高的要求，同时 还可以解决 OFDM 信号峰均比较高的问题，并可以使系统的差错性 能得到明显改善，而且具有低功耗、低成本、易实现及便于集成为芯 片等特点。此外，研究适合多频带 OFDM-UWB 系统的快速同步捕获 与跟踪技术，设计帧同步、符号定时同步、载波同步、采样频率同步 及信道估计和均衡等技术方案，以减小运算量，简化软硬件实现，并 提高系统的频带利用率。该项目给出了一套完整的 UWB-OFDM 基带 系统技术方案，并进行了仿真与硬件验证。该项研究不仅可为多频带 OFDM-UWB 无线通信技术提供新的解决方案，也能为其它超宽带无线通信技术提供一种有效方法，产业化后必将产生较大的经济效益和 社会效益
南开大学
2021-04-11
正交多载波调制太赫兹宽带无线通信关键技术研究
研究太赫兹宽带无线通信系统中基于小波包变换的正交多载波 调制、峰均比抑制、信道编码以及利用压缩感知和凸优化的新型信道 估计等关键技术。构建太赫兹宽带无线通信系统基带处理实验平台， 用 FPGA 硬件验证具有上述关键技术的基带系统，并对其性能做出评 估。探索出一种更加适合于太赫兹通信系统的新理论和新方法，不仅 为具有全新通信方式和频谱管理模式的太赫兹无线通信技术提供新 的解决方案，也能为其它宽带高速无线通信技术提供有效的方法。
南开大学
2021-04-11
大面积高质量金刚石自支撑膜的制备技术
本项目是国家863计划”85” 和”95”重大项目的阶段性研究成果(合作单位:河北省科学院)。 包含”大面积高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜高速沉积设备”和”大面积高质量金刚石自支撑膜制备工艺”两部分。其目标是向国内外市场提供大面积高质量廉价金刚石自支撑膜。技术基本成熟, 设备和工艺已在广东、北京和天津的一些工厂和研究院所应用。目前已开发两种不同功率级别, 100千瓦级和30千瓦级的设备, 工具级金刚石膜沉积速率: 40～50mm/h, 沉积面积: 110mm (100千瓦级), 或60mm (30千瓦级)。利用本项目技术生产的工具级金刚石膜可达到的指标: 面积: mm (100千瓦级), 或 mm (30千瓦级); 厚度: 最大2mm; 维氏硬度: 8000～11000 kg/mm2; 抗弯强度: > 300 MPa。光学级金刚石自支撑膜目前最大面积为60mm, 厚度约0.6mm, 从紫外(0.22m)到远红外(>20m, 直至微波)透明, 8～12m波段透过率～70%, 热导率～19W/cm.k, 各项物理化学性能均与天然Ⅱa型宝石级金刚石单晶接近。 该项目适用于光学级金刚石自支撑膜: 工业CO2激光器窗口, 需要在极端恶劣工业环境(高温、腐蚀、幅射、磨损、冲刷等)下工作的光学装置窗口、军事窗口等。也可用于中高档耐用装饰品制作。 热沉级金刚石自支撑膜: 半导体二极管激光器热沉、功率半导体器件(Power IC)的金刚石封装、MCMs (大规模集成电路的三维立体组装技术)用大面积金刚石热沉、高功率微波器件热沉。 工具级金刚石自支撑膜: 金刚石拉丝模模芯、金刚石自支撑膜钎焊工具、各种抗极度摩擦磨损工具和模具及仪器零件。
北京科技大学
2021-04-11
农作物秸秆原料生产L-乳酸和D-乳酸成套技术
L-乳酸或D-乳酸是重要的多用途精细化学品，目前最重要的用途是作为可降解塑料-聚乳 酸 (Polymeric Lactic Acid, PLA) 的合成单体，但90%以上的乳酸单体都是由淀粉基或糖基原料发 酵得到。利用丰富的、可再生的玉米秸秆农作物秸秆生产高光学纯度的L-乳酸和D-乳酸，是木 质纤维素生物炼制的重要方向。本技术的产业化实施将对传统农业的可持续发展和产业更新换 代具有重大的提升作用，并大幅减少因秸秆焚烧带来的雾霾等大气污染因素。然而，高额生产 成本严重阻碍了本技术的产业化进程。目前，秸秆乳酸的生产成本具体表现在过程的高能耗、 大量废水排放、产物浓度低等环节上。 本项目的农作物秸秆原料生产L-乳酸和D-乳酸成套技术采用华东理工大学研发的干法生物 炼制技术。该技术主要包括干法稀酸预处理、固态生物脱毒、高固体含量糖化与发酵等主要工 序。其中，干法稀酸预处理技术使用新型的螺带搅拌式预处理反应器，实现了过程零废水排 放，新鲜水和蒸汽用量比典型的预处理技术降低80%以上；固态生物脱毒则采用生物降解法脱 除预处理原料中所含的各种有毒物质，实现过程的零水耗和零能耗；高固体含量糖化与发酵 技术则通过自主研发的螺带型反应器处理固含量达40%以上的乳酸发酵，与常规发酵反应器相 比，电耗降低80%以上。通过该成套技术可以得到不低于10% (v/v) 浓度L-乳酸或D-乳酸的发 酵液，纤维素转化率达75%以上。本技术的实施将会大大降低纤维素乳酸单体的生产成本，为 纤维素乳酸的产业化奠定基础。
华东理工大学
2021-04-11
大面积高质量金刚石自支撑膜的制备技术
本项目是国家863计划”85” 和”95”重大项目的阶段性研究成果(合作单位:河北省科学院)。 包含”大面积高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜高速沉积设备”和”大面积高质量金刚石自支撑膜制备工艺”两部分。其目标是向国内外市场提供大面积高质量廉价金刚石自支撑膜。技术基本成熟, 设备和工艺已在广东、北京和天津的一些工厂和研究院所应用。目前已开发两种不同功率级别, 100千瓦级和30千瓦级的设备, 工具级金刚石膜沉积速率: 40～50mm/h, 沉积面积: 110mm (100千瓦级), 或60mm (30千瓦级)。利用本项目技术生产的工具级金刚石膜可达到的指标: 面积: mm (100千瓦级), 或 mm (30千瓦级); 厚度: 最大2mm; 维氏硬度: 8000～11000 kg/mm2; 抗弯强度: > 300 MPa。光学级金刚石自支撑膜目前最大面积为60mm, 厚度约0.6mm, 从紫外(0.22m)到远红外(>20m, 直至微波)透明, 8～12m波段透过率～70%, 热导率～19W/cm.k, 各项物理化学性能均与天然Ⅱa型宝石级金刚石单晶接近。 该项目适用于光学级金刚石自支撑膜: 工业CO2激光器窗口, 需要在极端恶劣工业环境(高温、腐蚀、幅射、磨损、冲刷等)下工作的光学装置窗口、军事窗口等。也可用于中高档耐用装饰品制作。 热沉级金刚石自支撑膜: 半导体二极管激光器热沉、功率半导体器件(Power IC)的金刚石封装、MCMs (大规模集成电路的三维立体组装技术)用大面积金刚石热沉、高功率微波器件热沉。 工具级金刚石自支撑膜: 金刚石拉丝模模芯、金刚石自支撑膜钎焊工具、各种抗极度摩擦磨损工具和模具及仪器零件。
北京科技大学
2021-04-11
可生物降解聚丁二酸丁二醇酯的制备技术
目前使用的一次性聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，在自然界中很难降解，已造成了严重的白色污染。因此，合成在自然环境中能够降解的聚合物材料，已经成为当前研究的热点之一。 聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的熔点为113℃，性能介于聚乙烯、聚丙烯之间。目前高分子量PBS的制备主要采用直接缩聚法，需要很高的真空度（0.2mmHg以下），在工业化中存在较大困难，对设备要求高。本技术建立了一种缩聚-扩链法，先以丁二酸与丁二醇进行熔融缩聚，制备特性粘度在0.5以下的PBS预聚体，再经扩链，获得特性粘度在0.7～1.0dL/g之间的PBS。这种方法原料配比较易控制，所需设备较为简单，不需要太高的真空度，便于工业化推广。技术指标PBS外观：无色或淡黄色固体；特性粘度：0.7～1.0 dL/g；熔点：112～115℃。可用做生物降解地膜、食品包装材料，汽水、可乐、洗发水瓶，以及纸质食品包装盒的可降解涂层，可降解热溶胶等。本技术所得的产品与日本Showa Highpolymer公司的BIONOLLE产品（PBS）相当，性能相近，且在扩链剂方面有创新。所得产品应用范围广泛，技术具有非常广阔的应用和市场前景。 所需设备如下： 1、聚酯反应釜：能够加热至220℃，承受1mmHg的负压； 2、真空系统：从常压到1mmHg负压可调； 3、直接造粒系统：能够进行聚合物的熔融切片、造粒。 本技术具有显显著的经济效益和社会效益。
北京化工大学
2021-02-01
国产碳纤维/聚醚醚酮特种热塑预浸料成套技术
本项目基于团队多年连续碳纤维热塑性预浸料制备及复合材料成型、聚芳醚酮（PAEK）树脂（含聚醚醚酮（PEEK））研发、半结晶型热塑性复合材料界面研究的技术积累和相关项目成果，通过自主设计搭建连续纤维热塑性复合材料生产线及相关关键成型模头和特殊工装的设计，掌握了连续碳纤维聚芳醚酮特种热塑性预浸料单向带、LFT 粒料和高纤维含量拉挤棒材的关键制备技术，打破国际技术封锁，拓展了聚芳醚酮材料的应用形式，在我国航天、军工等轻量化零部件替换上具有很好的应用前景。本项目预期在连续碳纤维特种热塑预浸料、LFT 长纤维粒料、拉挤型材及 1-2 个具体产品（航空航天、医疗）几个方面进行同步产业化落地，具有自主知识产权。项目落地后将进一步开发国际领先并具有自主知识产权的低成本高效连续热压技术，实现 3 分钟内单成型制造周期的织物层合板在线浸渍和长尺寸结构型材的连续化生产制造，建成从“树脂原材料→预浸料/LFT/棒材→成型工艺→复合材料制品→评价方法”的一整套技术体系，引领行业发展，助力连续纤维特种热塑性复合材料在我国快速、大规模的应用。
北京科技大学
2021-02-01