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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
宽带钢热连轧自动化控制系统的研究与应用
热连轧自动化控制系统是一种大型复杂控制系统，它很大程度上决定了生产线最终的市场竞争力。目前国内在宽带钢热连轧自动化控制系统新建或改造上多采用以下两种形式：一是硬件和软件系统全部由国外供货并调试；二是采用进口硬件系统，部分软件由国内完成，但其中的核心软件如L2数学模型系统、板形系统、质量控制系统（AGC、AWC、AJC等）从国外引进并由国外人员完成现场调试。两种形式都存在着核心技术掌握在外方手中，不利于系统的后期升级和维护，不能满足钢厂再发展的需要。因此有必要开发全套具有自主知识产权的宽带钢热连轧自动化控制系统，硬件系统可以采用当前国际上流行的最新控制器，而系统集成、控制模型和软件的开发和现场调试全部由国内自主完成，并承担全部的考核指标。如此可以不受国外公司的制约，同时节约大量外汇，减少工程投资。在此背景下，本项目以山东日照钢铁有限公司新建的1580mm热连轧生产线为依托，设计并完成全部软件和调试，取得了本科技成果。本科技成果的应用领域为轧钢领域的宽带钢热连轧生产线，实现热连轧带钢的全自动化生产。自动化控制系统由三级组成，其中L0设备控制级包括交直流主辅传动系统、现场机械液压设备、控制执行机构、各种检测仪表；L1基础自动化级由HMI监控系统和多台高性能控制器构成；L2过程控制级由三台高性能PC服务器和多台工业控制计算机构成；L3生产管理级（MES）由数据库服务器、应用服务器和客户端组成。该控制系统的基本原理就是通过三级系统之间互相配合，把整个生产线的多达数千个的控制点和数百个控制对象，分别按照不同的区域划分到数百个控制功能当中在控制系统中完成，满足工艺、设备、液压及电气要求，实现全线的自动化生产，达到设计的产品精度（厚度、凸度、板形、温度等）指标，同时，整个系统具有高效性、可靠性、先进性、安全性和低维护性，以及很强的报警、诊断、故障分析能力。
北京科技大学
2021-04-11
水热法制备碱式硫酸镁晶须的研究与开发
1 成果简介利用我国丰富的镁资源，依托技术创新开发高附加值的功能性粉体材料是镁盐行业面临的一个共同课题。本项目通过制备塑料增强材料－碱式硫酸镁晶须为镁盐的高度利用提供一条有价值的处理途径。此外， 我国是一个塑料生产大国，在塑料产品的深加工及增值方面有很大技术潜力和市场空间，制备晶须-塑料高性能复合材料是其中重要的发展方向之一。 晶须是指以单晶形式生长的形状类似短纤维，而尺寸远小于短纤维的针状单晶体，是一种力学性能十分优异的复合材料补强增韧剂。碱式硫酸镁晶须具有轻质、高韧、耐磨、耐腐蚀等特性，用其制备的复合材料具有强度高、比重小的特点，可用于制备高性能晶须－塑料复合工程材料如高强塑料容器、管材、板材、齿轮、刀具、轴承、滚压设备等，也可用于航空航天及汽车行业，目前国内市场需求是 8~10 万吨/年。目前日本类似产品（碱式硫酸镁晶须）的售价为 4~6 万元/吨。2 应用说明清华大学已成功开发出水热合成碱式硫酸镁的实验室技术。该项技术的主要原料为硫酸镁（ 500~700 元/吨），工艺简单，所需设备大多为常规设备，成本较低（约 8000 元/吨），具有较强的经济效益和社会效益。 图1 碱式硫酸镁晶须形貌3 效益分析按年产 1000 吨中试规模计，成本： <8000 元/吨， 保守售价:20000 元/吨， 年创产值（万元）： 1000´20000¸10000=2000，年创利税（万元）： 1000´(20000-8000)¸10000=1200。
清华大学
2021-04-13
山体背景热场模型约束的地下热源昼间遥感探测定位方法
本发明公开了一种山体背景热场模型约束的地下热源昼间遥感·769·探测定位方法，属于遥感技术、自然地理和模式识别的交叉领域，意在于对山体背景进行热场仿真，得到山体背景的热场模型，以热场模型为约束，对原始遥感红外图像进行背景滤波，清晰的揭示地下目标所在的位置。本发明包括山体背景热场模型建立步骤、山体背景热场8 位到 16 位映射步骤、利用映射后的山体背景热场模型进行背景滤波步骤、地下目标空间约束均值聚类探测
华中科技大学
2021-04-14
用于肿瘤磁热协同治疗的铁磁响应性载药胶束
化学与化工学院陆杨研究员课题组与中国科学技术大学俞书宏院士团队以及华南理工大学杨显珠教授课题组合作，以具有粘流态内核的mPEG-b-PHEP胶束作为纳米载体，包载磁性纳米立方体和具有肿瘤杀伤效果的中成药有效成分大黄素，实现恶性肿瘤的核磁共振造影成像（MRI）引导的磁热-化疗联合治疗。该研究提供了一种有效增强磁热治疗效果的方案，相关成果以“Ferrimagnetic mPEG-b-PHEP copolymer micelles loaded with iron oxide nanocubes and emodin for enhanced magnetic hyperthermia-chemotherapy”为题发表在《国家科学评论》（National Science Review 2020, 7, 723-736）期刊上，论文的共同第一作者是化学与化工学院博士生宋永红和华南理工大学博士生李冬冬。磁热疗是指通过将磁性介质递送到目标病灶区域，在交变磁场中磁性介质产生的局部高热可以迅速杀死肿瘤细胞。由于磁热疗具备非侵入性以及无治疗穿透深度限制等优势，已经在深层肿瘤的临床治疗展现出潜力。但是临床中使用的磁性材料热转换效率低，为达到足够的肿瘤杀伤效果需要高剂量的磁性介质。此外，基于磁性纳米材料的磁致发热的加热速度一般较慢，限制了基于磁热响应的药物释放。针对上述难题，该科研团队制备的铁磁性纳米胶束的饱和磁化强度是目前商业化造影剂的2倍。在交变磁场的作用下，该铁磁性纳米胶束能够产生高热，其热转化效率远高于临床上使用的磁性纳米材料。同时，在磁热刺激下，化疗药物大黄素可以从胶束的粘流态PHEP内核迅速释放，其释放速度显著优于传统的聚乳酸为内核的胶束(非粘流态)。因此，在外磁场的引导下，该磁性纳米载体能够高效地靶向到肿瘤部位，促进肿瘤细胞的摄取；进而在交变磁场的刺激下，该磁性纳米胶束能够通过磁热与化疗协同，在极低的剂量即可显著杀伤肿瘤细胞。铁磁性载药胶束的制备及其磁热疗与化疗协同的示意图该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划、广东省生物医学工程重点实验室开放基金、中央高校基本科研业务费专项资金、安徽省自然科学基金、合肥大科学中心卓越用户基金等项目的资助。论文链接：https://academic.oup.com/nsr/article/7/4/723/5708950
合肥工业大学
2021-04-11
基于时空注意力自编码的碳钢涡流热成像腐蚀检测方法
本发明公开了基于时空注意力自编码的碳钢涡流热成像腐蚀检测方法，涉及涡流热成像检测技术领域，该方法包括：利用脉冲涡流热成像检测早期腐蚀样品，获取红外图像序列，捕捉早期腐蚀样品表面温度随时间的变化趋势；构建时空注意力自动编码器，利用无腐蚀样本的红外图像序列对时空注意力自动编码器进行训练；将待检测红外图像作为新的输入信号，利用时空注意力自动编码器捕获温度数据的时空动态变化，生成重建信号；通过计算输入信号与重建信号的最大重建误差，构建误差图，识别与可视化待检测红外图像中的腐蚀区域。本发明适用于早期腐蚀信号较微弱、边界模糊的情况，为早期腐蚀区域的精准识别和后续腐蚀程度评估提供了更可靠的技术支撑。
南京工业大学
2021-01-12
东南大学科研团队在热电转换研究领域取得新进展
近日，东南大学物理学院倪振华教授和吕俊鹏教授课题组与新加坡科技局材料工程研究院吴靖研究员合作，发现在基于二维Bi2O2Se的场效应晶体管中施加门电压可以调控极化光学声子散射到压电散射的转变，实现了塞贝克系数与电导率的去耦合，达到了宽温度范围的高热电功率因子。 基于塞贝克效应的热电材料可以实现热能和电能的直接转换，在绿色清洁能源和低温制冷等领域有着十分重要的应用，如何提高热电材料转化效率一直是该领域研究的核心问题。热电参数之间的强耦合使得提高材料的热电性能具有挑战性。长期以来，由于载流子散射机制的复杂性，在调控载流子散射机制方面十分困难，因此常常忽略了载流子迁移率在独立增强热电性能（不牺牲塞贝克系数的情况下提高电导率）方面的作用。 不同于目前广泛研究的石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等二维材料，二维Bi2O2Se的低声子群速度和强声子非谐散射使其具有极低的热导率(~0.92 W/mK APL 115, 193103 (2019))，同时兼具的高电子迁移率和良好的环境稳定性使得其在热电以及能源转化领域有着巨大的潜力。基于二维Bi2O2Se场效应晶体管的热电输运，二维Bi2O2Se载流子迁移率在高温下由极化光学声子散射主导，在低温下由压电散射主导。当压电散射主导时，其迁移率显著提高。同时电导率的急剧上升并没有导致塞贝克系数的明显下降，表明散射机制的调控可以实现电导率和塞贝克系数的去耦合。这与之前通过调控载流子浓度来平衡电导率和塞贝克系数的策略完全不同。同时，这种散射机制的转变温度具有高度的门电压可调性，通过施加一定大小的门电压，可以显著提高极化光学声子散射到压电散射的转变温度。热电功率因子与迁移率在两个数量级的调制上展现出近似线性的相关性，最终实现宽温度范围(80-200K)的高热电功率因子(>400mW-1m-1K-2)。 该工作发现了通过门电压调控二维Bi2O2Se的散射机制可以有效的调节其热电性能，证明了散射机制的调控可以很好的实现热电参数之间的去耦合。高栅极可调性允许对散射机制进行精细的控制，从而揭示更深入的物理机制。对于探索低维材料应用于低温制冷和物联网自供电领域具有深远意义。
东南大学
2021-02-01
工业废水或污泥中有毒重金属离子及农药残留的吸附与回收技术
本课题组研究开发的新型高聚物材料能特异性吸附多种工业废水中的重金属离子，如：铬、锌、铅、铜、镍等，并可通过改变流动相将吸附的重金属离子洗脱回收。实现了重金属离子污染废水的净化处理，并可以使重金属离子得到回收再利用。 特点：对农药残留的吸附回收，即使废水能达标排放，同时，吸附回收的农药又提高了企业产品的得率。 该类型吸附材料化学稳定性好，粒径均匀，吸附效率高。如：有毒重金属离子铬，工业废水经过该材料的吸附，富集的铬离子浓度提高了6倍，吸附材料可重复使用十次。 应用领域：使重金属污染废水得到纯化，并特异性吸附重金属离子，将其回收再利用；农药草甘磷的吸附回收等。该技术在国内处于领先。 投资规模：需根据废水或污泥的日处理量确定，主要设备包括：层析柱、在线检测器
南京工业大学
2021-04-13
高选择性吸附树脂的结构设计及天然产物分离纯化工艺研究
由于天然植物的各类有效成分具有各自特殊的结构特点,因此针对不同的有效成分我们开发了专用的提取树脂,例如黄酮类有效成分提取专用树脂、生物碱提取专用树脂、有机酸提取专用树脂等,成功制备了天然植物各有效成分的高纯度提取,且与现有树脂法提取工艺相比,吸附容量大大提高,生产工艺简单,生产成本降低。这类专用树脂的研发和生产,有效弥补了目前商品化提取树脂结构单一、使用中仍以盲目筛选为主的缺陷,对于天然植物深入的药用硏究有重要的实际应用价值。
河北工业大学
2021-04-13
一种吸附全氟化合物的磁性纳米复合材料及其制备方法
本发明属于新材料领域，涉及磁性纳米复合材料，特别涉及一种选择性识别全氟化合物的高吸附容量磁性纳米复合材料及其制备方法，以解决现有吸附剂识别机制单一或选择性不理想的问题。其特征在于：以亲水基团修饰的 Fe3O4 纳米颗粒为基底，“一步法”合成由全氟辛基和胺基功能化的磁性纳米复合材料，制备方法简便快速、成本低廉、易于操作。材料对全氟化合物的识别基于氟氟相互作用和静电吸引，显著提高了其对目标分析物的特异性识别能力和吸附容量；制备得到的磁性纳米复合材料为核壳结构，表面吸附赋予了材料快速的吸附动力特征，加之材
华中科技大学
2021-04-14