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植物表型成像分析系统(植物自动传送版)
产品详细介绍 PlantScreen植物表型成像分析系统(植物自动传送版)   PlantScreen植物表型成像系统由捷克PSI公司研制生产,整合了LED植物智能培养、自动化控制系统、叶绿素荧光成像测量分析、植物热成像分析、植物近红外成像分析、植物高光谱分析、自动条码识别管理、RGB真彩3D成像、自动称重与浇灌系统等多项先进技术,以最优化的方式实现大量植物样品——从拟南芥、玉米到各种其它植物的全方位生理生态与形态结构成像分析,用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、植物生长分析测量、生态毒理学研究、性状识别及植物生理生态分析研究等。作为全球第一家研制生产植物叶绿素荧光成像系统的厂家,PSI公司在植物表型成像分析领域处于全球的技术前列,大面积叶绿素荧光成像分析功能使PlantScreen成为植物表型分析与功能成像分析的最为先进的仪器设备,使植物生长、胁迫响应等测量参数达100多个。 左图为整套PlantScreen系统,中图为成像室,右图为成像室中的玉米 PlantScreen系统包括如下成像分析功能:   1. 叶绿素荧光成像分析:单幅成像面积35x35cm,成像测量参数包括Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd等几十个叶绿素荧光参数 2. RGB成像分析:成像测量参数包括: 1) 叶面积(Leaf Area: Useful for monitoring growth rate) 2) 植物紧实度/紧密度(Solidity/Compactness. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant)   3) 叶片周长(Leaf Perimeter: Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)) 4) 偏心率(Eccentricity: Plant shape estimation, scalar number, eccentricity of the ellipse with same second moments as the plant (0...circle, 1...line segment)) 5) 叶圆度(Roundness: Based on evaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information about leaf roundness) 6) 叶宽指数(Medium Leaf Width Index: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)) 7) 叶片细长度SOL (Slenderness of Leaves) 8) 植物圆直径(Circle Diameter. Diameter of a circle with the same area as the plant) 9) 凸包面积(Convex Hull Area. Useful for compactness evaluation)   10) 植物质心(Centroid. Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)) 11) 节间距(Internodal Distances) 12) 生长高度(Growth Height) 13) 植物三维最大高度和宽度(Maximum Height and Width of Plant in 3 Dimensions) 14) 相对生长速率(Relative growth rate) 15) 叶倾角(Leaf Angle) 16) 节叶片数量(Leaf Number at Nodes) 17) 其它参数如用于植物适合度估算的颜色定量分级、绿度指数(Other parameters such as color segmentation for plant fitness evaluation, greening index and others) 3. 高光谱成像分析(选配),可成像并分析如下参数: 1) 归一化指数(Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)) 2) 简单比值指数(Simple Ratio Index, Equation: SR = RNIR / RRED) 3) 改进的叶绿素吸收反射指数(Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI1), ?Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]) 4) 最优化土壤调整植被指数(Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index (OSAVI)?, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)) 5) 绿度指数(Greenness Index (G), Equation: G = R554 / R677) 6) 改进的叶绿素吸收反射指数(Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI), ?Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)) 7) 转换类胡罗卜素指数(Transformed CAR Index (TCARI)?, Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)]) 8) 三角植被指数(Triangular Vegetation Index (TVI)?, ?Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]) 9) ZMI指数(Zarco-Tejada & Miller Index (ZMI), Equation: ZMI = R750 / R710) 10) 简单比值色素指数(Simple Ratio Pigment Index (SRPI), Equation: SRPI = R430 / R680) 11) 归一化脱镁作用指数(Normalized Phaeophytinization Index (NPQI), Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)) 12) 光化学植被反射指数(Photochemical Reflectance Index (PRI), Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)) 13) 归一化叶绿素指数(Normalized Pigment Chlorophyll Index (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)) 14) Carter指数(Carter Indices?, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760) 15) Lichtenthaler指数(Lichtenthaler Indices?, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690) 16) SIPI指数(Structure Intensive Pigment Index (SIPI), Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)) 17) Gitelson-Merzlyak指数(Gitelson and Merzlyak Indices?, ?Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700)   4. 热成像分析(选配):用于成像分析植物在光辐射情况下的二维发热分布,良好的散热可以使植物耐受较长时间的高光辐射或低水条件(干旱) 5. 近红外成像分析(选配):用于观测分析植物的水分状态及其在不同组织间的分布变异,处于良好浇灌状态的植物表现出对近红外光谱的高吸收性,而处于干旱状态的植物则表现出对近红外光谱的高反射性,通过分析软件可以监测分析从干旱胁迫到再浇灌过程中的整个过程动态及植物对干旱胁迫的响应和水分利用效率,并形成假彩图像,可以与植物的形态指数及叶绿素荧光指数进行相关分析研究。   系统配置与工作原理:   整套系统由自动化植物传送系统、光适应室、RGB成像、FluorCam叶绿素荧光成像、高光谱成像、植物热成像、植物近红外成像、自动浇灌施肥与称重系统、植物标识系统等组成,光适应室内的植物可由传送带传送到成像室进行成像分析等。   技术指标:   1. 自动装载与卸载植物样品,通过条形码或RFID标签识别跟踪样品 2. 光适应室:用于光照适应或植物培养,LED光源光照强度达1000μmol/m2.s,无热效应,强度0-100%可调,可通过实验程序预设光照周期变化,可选配通用型或专用型如水稻生长观测室等,还可选配三维扫瞄成像分析功能(包括XYZ三维扫瞄成像系统和软件) 3. 标配托盘架30x30cm,用于安放盆栽植物或可以盛放多个小花盆的托盘 4. 自动传送系统由光适应室到成像室形成一个环形传送通道,传送带采用具变速器的三相异步马达,200-1000W,传送带宽320mm,负载力130kg,速度9m/min 5. 移动控制系统中央处理单元:CJ2M-CPU33;数字I/O:最大2560点;PLC通讯:通过以太网100Mb/s高端PC;OMRON MECHATROLINK-II 最大16轴精确定位 6. 植物成像测量室:150cm(长)x150cm(宽)x220cm(高),与环境光隔离(light-isolated),快速自动开启关闭门,开启关闭周期小于3秒,传送带入口具光幕传感系统、条码识别器和RFID读取器 7. RFID读取器辨识距离:2-20cm;通讯:RS485;条码识别器可读取1维、2维和QR码,具LED光源便于弱光下辨识,RS485通讯 8. F3EM2光幕系统,精确测量植物高度和宽度以便进入成像测量室后摄像头自动精确定位,测量范围150cm,分辨率5mm 9. 叶绿素荧光成像:包括光隔离成像室、自动开启与关闭门、传送带、PLC控制自动上下移动聚焦系统、4个LED光源板、8位绿波轮等,单幅成像面积35x35cm,测量光橙色620nm,橙色和白色双波长光化学光,饱和光闪为白色或蓝色 10. 自动灌溉与称重,可同时对5个植物种植盆进行浇灌和称重,精确度±1g;称重后精确浇灌,可通过实验程序(protocol)预设浇灌过程(regime)或干旱胁迫状态,还可选配营养供给系统随浇灌定量供给植物营养(如氮肥等);称重前自动零校准,还可通过已知重量(如砝码)物品自动进行再校准;防护级别:IP66 11. 称重系统由4个称重单元组成,安全承载限:150% Ln;温度补偿:-10-40°C,标配测量范围7kg,可选配10kg、15kg或20kg 12. RGB成像:顶部和侧面三维成像(3个摄像头),每个摄像头各自拥有独立的控制面盘以设置曝光时间、增益、白平衡等,通过控制面盘的快照键可即时拍照并显示分辨率等信息,还可通过自动模式自动成像并存储至数据库,每次扫瞄成像时间小于10秒 13. RGB成像系统包括成像室(光隔离)、传送带及位置传感器、3个摄像头、光源及成像分析软件,标配成像范围150cm(长)x150cm(宽)x150cm(高),LED冷白光源(不对植物产生热效应) 14. 标配USB以太网摄像头,有效像素4008x2672,像素大小9.0μm,比特分辨率12比特,光量子效率:蓝光峰值465nm,绿色峰值540nm,红色峰值610nm;28mm光学镜头,口径43.2mm,光圈范围2.8-F16 15. NIR近红外成像单元:可成像采集1450-1600nm水吸收波段,以反映植物水分状况,在供水充沛情况下表现出高NIR吸收值,干旱胁迫情况下则表现出高NIR反射,NIR假彩色成像可以通过软件反映和分析植物水分状况 16. 高光谱成像单元包括光隔离成像测量室、自动开启关闭门、传送带、PLC控制自动移动聚焦镜头包括SWIR和VNIR镜头、光源、成像分析系统等,VNIR镜头波段380nm-1000nm,光圈F/0.2,缝隙宽度25μm,缝隙长度18mm,帧速12-236 fps;SWIR镜头波段900-2500nm,光圈F/0.2,缝隙宽度25μm,缝隙长度18mm,帧速60或100 fps,视野150x100cm 17. 用户可通过实验程序选择SWIR成像、VNIR成像或两个镜头全波段成像,每个镜头成像时间分别为15秒 18. 热成像单元:分辨率640x480像素,温度范围20-120°C,灵敏度NETD<0.05°C@30°C/50mK,成像面积可达150x150cm 19. 可选配人工气候室,植物生长面积9.5m2,生长高度2.0m,温度稳定性±1°C,430nm-730nm白色和IR LED 光源,1000μmol/m2/s(距离植物100cm高度的光强),可预设自动光照周期动态, 20. 系统控制与数据采集分析系统: Ø 用户友好的图形界面 Ø 用户定义、可编辑自动测量程序(protocols) Ø MySQL数据库管理系统,可以处理拥有上千万条记录的大型数据库,支持多种存储引擎,相关数据自动存储于数据库中的不同表中 Ø 植物编码注册功能:包括植物识别码、所在托盘的识别码等存储在数据库中,测量时自动提取自动读取条形码或RFID标签 Ø 触摸屏操作界面,在线显示植物托盘数量、光线强度、分析测量状态及结果等,轻松通过软件完全控制所有的机械部件和成像工作站 Ø 可用默认程序进行所有测量,也可通过开发工具创建自定义的工作过程,或者手动操作LED光源开启或关闭、RGB扫面成像、叶绿素荧光成像、称重及浇灌等 Ø 实验程序(Protocols)具备起始键、终止键、暂停键 Ø 可根据实验需求自动控制植物样品的移动和单一成像站的激活 Ø 可提供3个相机视角的RGB数字生长分析,包含阈值分析和颜色分析 Ø 对于叶绿素荧光成像图片,软件可批量进行淬灭参数分析,包含了在背景去除图像上用户感兴趣区域和像素值的平均。分析数据以原始图像和分析数据的形式存储在数据库中。 Ø 对FIR热成像图,16位图可直接导出到MATLAB或通过软件生成温度分布的假彩图像。   部分用户:   1. 国际水稻研究所(菲律宾)The International Rice Research Institute, Los Banos Philippines  2. 澳大利亚联邦科学与工业研究组织植物表型组学中心The CSIRO Plant Phenomics Center, Canberra, Australia  3. 澳大利亚国立大学The Australian National University, Canberra. Australia  4. 孟山都公司(美国)Monsanto Corporation, St. Louis, USA.  5. 杜邦先锋国际良种公司Pioneer-Dupont, Des Moines, Iowa  6. 巴斯夫公司Metanomics(柏林)Metanomics (BASF), Berlin, GDR  7. 巴斯夫公司CropDesign(比利时)CropDesign (BASF), Nevele, Belgium  8. 美国合成基因公司Synthetic Genomics, La Jolla, USA  9. Palacky 大学Palacky University Olomouc, Czech Republic 10. Masaryk 大学Masaryk University Brno, Czech Republic   产地:欧洲    
北京易科泰生态技术有限公司 2021-08-23
乾立智能热成像测温机器人
深圳鹏翔智明光电科技有限公司 2021-08-23
超声协同养晶的果汁冷冻浓缩方法与设备
该专利针对果汁热浓缩营养风味损害大、冷冻浓缩效率低及冰晶夹带大等缺陷,利用超声波的机械效应和空化效应强化结晶过程,同时加速奥斯瓦特效应,探明了超声波能量密度与强化晶体生长的关系,研制了相应的实施设备,在养晶罐过程中施加适度超声处理,大幅度加速了起晶及冰晶生长速率并消除了伪晶生长,浓缩效能提升30%以上,解决了传统冷冻浓缩效率低及冰晶夹带严重的问题。目前该专利技术以及专利池技术成功实现果汁的全程冷绿色加工,已经在30多个国家200多家企业推广应用,近三年实现新增销售额11.85亿元,新增利税2.1亿元,获得联合国粮农组织以及国际农业工程委员会的高度关注。获得了中国专利优秀奖。
华南理工大学 2021-04-10
一种弹簧阻尼协同隔减振/震装置
本发明提供了一种弹簧阻尼协同隔减振/震装置,包括上钢板和下钢板、夹装于钢板之间的螺旋弹簧、置于螺旋弹簧中的倒刺型粘弹性圆筒阻尼器,倒刺型粘弹性圆筒阻尼器包括与上钢板固定的上内套筒、同轴套装的下内套筒和下外套筒、夹置于下内套筒和下外套筒之间的粘弹性阻尼层、沿截面卡箍于下内套筒中的位置控制板,上内套筒的外径小于下内套筒的内径,且上内套筒的底端内周设有斜上伸出的上置倒刺,下内套筒的顶端外周设有斜下伸出的下置倒刺,当上内套筒向下内套筒中滑动后,上、下置倒刺咬合锁定,内套筒的底面抵靠于位置控制板上。本发明设计了适于竖向承重结构承受竖向激励的完整弹簧阻尼协同工作系统,解决了系统低阻尼问题,发挥优异的隔振、减振作用。
东南大学 2021-04-11
面向源网协同的智慧供热综合管控平台
习近平总书记提出,将采取更有力的政策和举措,实现“碳达峰 碳中和”目标。工业园区和集中供热能显著减少碳排放量,提升能源利用的综合效率,降低单位GDP能耗,推动基于系统优化集成、能源梯级利用的循环经济发展,但目前普遍存在热用户用热负荷波动大、有水击和网损隐患、扩建改建缺乏科学规划决策支持等特点。 本项目实现了基于数字孪生的智慧供热过程管控:在源侧对热源机组进行模拟仿真、优化分配负荷以及优化供热参数;在网侧实现管网在线水力优化与优化、质量并调以提升灵活性;在荷侧结合热用户的用热特性对负荷进行预测;在储侧对储热系统储放热策略进行优化。提供了“源-网-荷”全过程协同调度与控制的实时优化方案,最终实现供热系统自感知、自分析、自优化、自调节的智慧化运行。 以某热电企业为例,通过成本优化和预测性精确热网调度,从而减少购汽成本和热量损失(综合能效提升1%),按照每年售汽量100万蒸吨,200元/蒸吨计算,每年提升收益约200万元;同时能够及时预测和发现热力系统隐患,保障热网安全、稳定运行,带来巨大的安全效益;此外,预测性调控实现了时间和空间上的供需匹配,在节能的同时保障用户用汽的稳定和质量,从而提升了热用户满意度,具有较好的社会效益。  
浙江大学 2021-05-10
燃煤低温湿烟气水热回收协同白烟控制技术
"该项目研发了低温湿烟气的空/烟换热、水/烟换热、水/浆液换热、溶液除湿等水/热回收技术、白烟调控技术,可回收湿烟气中50-90%水分、汽化潜热,同时协同消除湿烟气“白烟”。回收的热量可用于供热、海水淡化、脱硫废水处理等。 其关键技术为:1. 脱硫浆液热量提取技术。(1)循环浆液/水换热提取技术,烟气余热通过脱硫过程转移到脱硫循环浆液,通过板式换热等方式,实现:回收40-50℃热水(热量),回收量10-30%;降低脱硫能耗;提高脱硫效率;间接降低排烟温度,协同控制白烟。(2) 循环浆液闪蒸-闪凝提取技术,烟气余热通过脱硫过程转移到脱硫循环浆液,通过脱硫循环浆液闪蒸-闪凝方式,实现:回收40-50℃热水,即回收热量也回收水分,回收量取决于闪蒸能力;降低脱硫能耗;提高脱硫效率;间接降低排烟温度,协同控制白烟。 2.尾部湿烟气回收技术。(1)溶液除湿技术,锅炉系统末端低温湿烟气通过除湿溶液,回收湿烟气中的水分、气化潜热,低温湿烟气变为干烟气。(2)空气/水冷凝回收,锅炉系统末端低温湿烟气通过间接式空冷-水冷,回收湿烟气中的水分、气化潜热,协同控制白烟。3.低温湿烟气白烟控制。通过改变烟气温湿
山东大学 2021-04-10
外场协同西北侏罗纪煤高效转化多联产成套技术
我国资源量超过 40% 的优质西北侏罗纪煤惰质组分含量高,造成此类煤的粘结性、成浆性能、液化性能整体下降,极大地增加了煤的高效洁净利用难度。本成果的核心是进行煤炭的分质加工利用,一方面开发了新型煤岩分选技术实现煤岩组分的高效分离,另一方面针对不同煤岩组分开发了多联产高效转化技术。成果来源于陕西省科技攻关项目,前期获得了陕西省教育厅专项基金和中国博士后科学基金的支持,已有一部分工作申请国家发明专利,摸索出煤炭分质利用的新技术,取得了良好的技术经济和社会效益。
西安科技大学 2021-04-11
高速多并联机器人协同作业系统
随着现代生产生活方式的快速发展,在电子、食品、医药、日化和新能源等行业中,对体积小、重量轻的产品进行封装、包装及分拣等高速无污染作业的需求日渐旺盛。由于具有一定的通用性和适应性,工业机器人成为此类作业中保障质量、提高效率和降低成本的核心装备,尤其是高速并联机器人因速度和动态特性的优势而备受青睐。无需高精密减速器的结构特性,也决定了高速并联机器人在中国有极大的创新和发展空间,与此同时,多样化复杂生产工况也对机器人系统的本体设计、视觉感知、运动控制和多机协同等核心技术及其集成提出新的挑战。 本项目历时多年,攻克高速多并联机器人协同作业系统的多项关键技术,并成功研制了满足高效生产的国产化成套装备,达到国际先进水平。
清华大学 2021-02-01
胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰
一、 技术研发背景(1 1 )近年来我国垃圾焚烧飞灰产生量快速大幅增长,处置能力严重不足随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高,生活垃圾产生量大幅增加,年产生垃圾量约为 2.5 亿 t,占世界总量的 1/4,相当长一段时间内还将以每年8%-10%的速度增长。目前我国垃圾焚烧飞灰的处置受场地和技术的制约越来越严重,局部地区已出现不能及时安全处置或处置成本过高而不能维持运行的尴尬局面,并严重阻碍了这部分地区生活垃圾处置由传统填埋向焚烧发电的转型。(2 2 )垃圾焚烧飞灰属于危险废物,需得到妥善处置根据《国家危险废物名录》,垃圾焚烧飞灰属于危险废物。垃圾焚烧飞灰对环境和人类生活的危害在于其重金属不能依靠水体和土壤自身的净化作用消除,只能迁移。由于重金属容易在生物体内聚积,随着时间的推移,当重金属在生物体内积聚到一定量以后就会导致生物体畸形或导致突变,甚至生物体死亡。重金属对人体的另一危害途径是通过食物链传递。例如,生活在重金属含量较高环境下的鱼、虾体内会富集重金属,一旦这些食物被人体摄入,经过一段时间的积累,就会对人体健康造成极大的危害。特别是发生在日本的由汞污染引起的“水俣病”和由镉污染引起的“骨痛病”事件、以及在欧洲陆续发现的由重金属污染导致的一系列公共卫生健康问题,都使重金属污染引起人们广泛的关注。垃圾焚烧飞灰中的二噁英是一种非常稳定的亲脂性固体化合物,可溶于大部分有机溶剂,容易在生物体内积累。二噁英的污染具有持久性、脂溶性和蓄积性等特点。未来随着垃圾焚烧飞灰产量的快速增加,如果不能妥善解决无害化处置垃圾焚烧飞灰的问题,不但会制约垃圾焚烧产业的健康发展,同时会对该地区的环境造成严重影响。(3 3 )垃圾焚烧飞灰的处置问题已经受到了国家相关部门的高度重视2016 年 10 月,国家住建部、发改委、国土部、环保部联合发文《关于进一步加强城市生活垃圾焚烧处理工作的意见》(简称《意见》),意见提出在生活垃圾设施规划建设运行过程中,应当充分考虑垃圾焚烧飞灰处置出路,鼓励跨区域合作,提出“推进区域性垃圾焚烧飞灰配套处置工程建设”,统筹生活垃圾焚烧与垃圾焚烧飞灰处置设施建设,并开展垃圾焚烧飞灰资源化利用技术的研发与应用。(4 4 )北京地区的垃圾焚烧飞灰处置问题十分迫切截止至 2017 年底北京市已建成并投产 5 座垃圾焚烧厂:鲁家山垃圾焚烧厂、高安屯垃圾焚烧厂、海淀大工村垃圾焚烧厂,顺义垃圾焚烧厂,南宫生活垃圾焚烧厂,2018 年北京市正在加紧推进建设阿苏卫、通州、顺义二期、密云、怀柔 5处垃圾焚烧厂,按照规划到“十三五”末,北京市垃圾焚烧飞灰年产生量将达35 万吨以上,目前北京市的垃圾焚烧飞灰处置方式主要为水泥窑协同处置和制备陶粒资源化利用,这两种处置方式的消纳能力无法满足北京市的需求,垃圾焚烧飞灰无害化处置迫在眉睫。基于以上现状,研发团队开发出了一种可安全并大规模资源化利用垃圾焚烧飞灰的新技术¬——深部胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术。二、技术原理(1 1 ) 全固废充填料强度形成机理胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术充分利用了“硅的四配位同构化效应”和“复盐效应”。钙矾石(Ca 6 Al 2 (SO 4 ) 3 ·(OH) 12 ·26H 2 O)是普通水泥混凝土中最常见的复盐矿物,也是大部分地下采矿胶结充填硬化体中最常见的复盐矿物。钙矾石的溶度积常数为 1.1*10-40 。本项目组的前期研究结果表明,钙矾石在水中的饱和铝离子浓度比水淬高炉矿渣微粉在水中的饱和铝离子浓度低10 倍以上。因此在有足够 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 离子供给的体系中,钙矾石的结晶将能持续促进水淬高炉矿渣微粉中的铝氧四面体从矿渣的玻璃体网络中体解出来,从而促进矿渣中较高聚合度的硅-铝氧四面体的链接被破坏,形成大量的活性硅氧四面体或硅氧四面体团,为发生硅的四配位同构化效应或形成 C-S-H 凝胶奠定基础。其中钢渣主要为胶凝体系要提供 Ca2+ 、OH - 和少量硅氧四面体。而钢渣中的 Mg2+ 和 Fe 2+ 在胶凝体系中起到与 Ca 2+ 类似的作用。较大量的脱硫石膏主要为体系提供源源不断的 Ca2+ 和 SO42- 。垃圾焚烧飞灰的主要成分为垃圾焚烧后产生的无机物和重金属等,当烟气净化采用干式或半干式反应法时,另含有一些反应生成物(如 CaCl 2 、CaSO 4 )和部分未完全反应的 Ca(OH) 2 等物质。可为胶凝体系提供大量的 Ca2+ 、OH - 和 SO42- 。同时垃圾焚烧飞灰中有含量较高的 Cl- ,在矿渣水化过程中会形成含氯水化产物水化氯铝酸钙,氯盐在矿渣水化过程中会形成 NaOH 等碱性物质,提高液相碱度,促进矿渣水化的进一步进行。(2 2 )重金属固化的机理胶结充填采矿协同资源化利用垃圾焚烧飞灰技术在胶凝材料的水化过程中实现了对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化,胶凝材料的主要水化产物为钙矾石、C-S-H 凝胶和类沸石矿物等,几种产物对该体系固化重金属均有贡献。重金属元素能够以类质同象的方式进入钙矾石的晶格而被固化,而 C-S-H凝胶具有很强的吸附重金属的能力。另一方面,以砷菱铅矾-砷铅铁矾类复盐矿物((Pb, H+ )(Al 3+ , Fe 3+ , Fe 2+ )3 (SO 42- , AsO43- )2 (OH) 6 )为代表的含砷铅矾类复盐矿物也可以在砷、铅化合物的参与下快速消耗溶液中的 Al3+ 、Fe 3+ 、Fe 2+ 、OH - 和 SO42-等离子,因此也能促进体系中矿渣微粉、钢渣微粉和脱硫石膏的消耗,这类复盐在水中的溶解度极低。在较高 pH 值条件下,这类复盐的结晶可以使砷和铅在水中的浓度都达到饮用水的标准。近些年的研究结果还表明,砷和铅可以进入类沸石相的水化硅铝网络体中平衡电荷,或作为网络体骨干的一部分而被高度固化。(3 3 )二噁英固化的机理二噁英(dioxin,DXN),化学名为二氧杂环乙烷,标准状态下一般呈白色固体,无色无味;熔点约为 303~305℃,当温度达到 705℃以上时开始分解;难溶于水,美国环保局(US EPA,1900)推荐 2,3,7,8—TCDD 的水溶解度为 19.3ng/L,易溶于有机溶剂和脂肪;二噁英的蒸气压很低,大致为 8.3×10-13 ~4.8×10 -8 mmHg,一般随取代氯原子数目的增加而降低,在大气环境中超过 80%的二噁英分布在大气颗粒物中。大部分的二噁英在生物体内不易被代谢,具有生物蓄积与生物放大作用。现行的垃圾焚烧技术的炉内温度可以达到 850℃~900℃,绝大部分二噁英已经被分解,加之二噁英具有极低的溶解度和饱和蒸汽压和极高的脂溶性,所以垃圾焚烧飞灰中二噁英通过溶解于水中和挥发传播的比例很小,只可能通过随垃圾焚烧飞灰颗粒进入土壤和水环境以造成污染,本技术通过物理包裹的方法断绝了其污染传播途径,具体为矿渣基胶凝材料-垃圾焚烧飞灰水化反应所形成的固化体系中含有大量的 C-S-H 凝胶,其紧致的结构可降低整体固化体的渗透性,把含二噁英颗粒包裹固定其中。
北京科技大学 2021-04-13
14 纳米CMOS 量产工艺中光源掩模协同优化技术
已有样品/n微电子所先导中心韦亚一研究员团队与中芯国际研究团队围绕14 纳米CMOS 量产工艺中光源掩模协同优化技术开展联合攻关并取得显著进展,完成了后段制程中多层关键层的光源优化工作,包括Metal 1X、Metal 1.25X、Via 1X 等。优化后光源通过晶圆数据验证评估,较原有光源在各项关键指标上有显著提升,保证了先进节点中光刻工艺的稳定性。
中国科学院大学 2021-01-12
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