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利用DNA存储还原数据信息的方法
1. 痛点问题
随着信息化时代的发展，生活中的一切都在数字化，对信息存储的要求也越来越高。据IBM统计，人类每天创造的数据已达到2.5百亿亿byte，大约相当于5亿部高清电影的下载。互联网数据中心（IDC）的研究显示，到2020年数据总量（包括结构化数据和非结构化数据）的年复合增长率达将达到42%，2010~2020十年间，世界上数据总量从1 ZB增长到50 ZB，共增长50倍。
面对巨大的数据量，传统存储介质的存储能力以及材料的消耗与信息存储需求间将会面临严重不平衡状态。人类工厂生产的可存储设备总存储容量与数据产生总量间差距越来越大，到2020年几乎达到两倍的差距。根据目前硅基存储的发展趋势推测，可用于信息存储的硅储量将在2040年被完全耗尽。因此，寻找硅基存储的替代物，开发高效稳定低成本的新型存储介质，实现低成本，高效稳定且长期的数据存储是目前信息时代社会发展亟待解决的关键问题之一。
2. 解决方案
DNA在近年来被认为是一种未来具有巨大应用前景的数字存储介质。首先，相比较于传统存储介质，在数据保存寿命和存储密度上都有着极大的优势。在自然界中，DNA长久以来作为是承载生物体遗传信息的主要物质，地球发现的最早古生物蓝细菌，DNA作为其遗传物质已经存在了几十亿年，且在极端条件下仍然可以保存。在存储密度方面，DNA数字存储理论上可以达到455 EB/克 （4.55 × 1011GB/克），大约 1018 bytes 或107 GB每mm3， 比传统存储介质提高了5-6个数量级。其次，在数据维护与备份成本方面，DNA数字存储所需要的占地，资源，能源均远远小于传统存储介质。
清华大学
2021-09-23
青海元石山镍铁矿综合回收利用
该技术针对元石山镍铁矿的具体特点，系统构建了低品位镍铁矿选择性还原焙烧/氨浸/镍选择性萃取/反萃的基础理论，开发的以煤作为热源和还原剂的两段回转窑选择性还原焙烧—氨浸—萃取/反萃生产精制硫酸镍—氨浸渣磁选回收铁的新技术体系，实现了尾渣零排放和镍、钴、铁的综合利用，于 2009 年建成并投产年处理 30 万吨矿石规模的冶炼厂。处理平均含镍 0.7%、钴 0.06%、铁 25%的铁质/硅质/镁质复杂混合矿，取得了镍、钴、铁综合回收率 72%、62%、65%，铁精矿含铁大于 55%，氨耗 8kg/t-矿的生产指标。该技术主要创新点为：①攻克并掌握了红土镍矿高效选择性还原/氨浸/萃取的关键共性技术难题并取得了优异指标；②开发了以煤作为热源和还原剂的选择性还原焙烧技术，实现低品位镍铁矿的经济利用；③完善了含镍氨浸液选择性萃取/反萃生产精制硫酸镍新技术，实现氨液的循环使用，大幅降低蒸氨处理的溶液量和蒸汽消耗量，产品附加值显著提升；④创新研制出了大型高效萃取设备和超声波脱油成套装置，大幅提高油水分离效率。
北京科技大学
2021-04-13
基于分子管理的石脑油资源优化利用
为提升石油资源高效利用的科技水平，从分子炼油出发，变“馏分管理的宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”为基于“分子管理的宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油”的石脑油资源优化利用研究，以分子管理为策略，通过将石脑油中的正、异构烃分离，富含正构烷烃的脱附油作为乙烯裂解原料，富含非正构烃的吸余油作为催化重整原料或高辛烷值清洁汽油调和组分，乙烯收率和芳烃收率均可提高约十个百分点，汽油辛烷值可提高十五个单位左右，可以在宜烯则烯、宜芳则芳、宜油则油基础上进一步集成优化炼厂的石脑油资源，实现对石脑油资源的分子尺度管理。
华东理工大学
2021-04-13
低温余热冷热电综合利用系统
项目开发了低温余热冷热电综合利用系统。该系统选用高效热管作为热管余热锅炉的换热元件，将余热转变为0.8～0.2MPa的饱和蒸汽，然后饱和蒸汽通过膨胀发电机组直接进行膨胀发电，发完电的低压蒸汽再驱动废热溴化锂制冷机供冷供暖，实现低温余热冷热电综合应用。
低温余热冷热电综合利用回收系统的优点：①低温余热回收选用高效换热元件热管作为热管余热锅炉的换热方式，具有安全、可靠、传热效率高等优点；②低温余热锅炉产生的0.8-0.2MPa蒸汽可以直接膨胀发电，技术先进，方便可靠；③膨胀发电机组自动化自动化自动化程度高，操作方便，安全可靠，可以实现无人值守；④膨胀机发电后排放的蒸汽根据公司需要还可以进一步用于空调的供冷和供暖，真正实现余热的热电冷联供；⑤系统安全可靠，维护简单，操作方便，实现余热回收和冷热电联供相结合，创新思路，技术新颖。⑥系统运行按每年10月，设备投资一般两年可以收回成本。
南京工业大学
2021-01-12
稻米加工副产物综合利用
大米淀粉颗粒只有 2~8μm，是天然淀粉中最小的一种；大米蛋白是低过敏、高营养的优质植物蛋白，这两种产品都有非常广泛的应用需求。我国年产近 2 亿吨稻谷，经过加工后，大约产生 2000 万吨碎米，这部分碎米除了外形缺陷外，主要成分是淀粉与蛋白，和大米几乎一致，但价格却要低很多。 若将碎米综合利用制备成大米淀粉和大米蛋白，则可以大幅提高其附加值。
创新要点
①开发了米蛋白、米淀粉、功能性淀粉糖浆联产技术；
②研发了专用的湿法超微粉碎装备；
③研发了基于米淀粉与蛋白分离的高压微旋流分离装备；
④开发了米蛋白增溶改性技术；
⑤开发了米蛋白重金属与黄曲霉毒素消减技术；
⑥开发了功能性米蛋白肽制备技术；
⑦开发了可食用全脂米糠加工技术。
江南大学
2021-04-11
含硫工业污染物治理及资源化技术
污水处理、石油化工、煤气和煤炭焦化、有色金属冶炼等行业在生产过程中往往向大气排放大量的硫化物。这些硫化物，一方面是宝贵的化工原料，另一方面又是污染环境的有害物质。硫在环境中大量以硫化氢、硫氧化物及有机硫形式存在，很多硫化物具有刺激性气味，严重影响大气环境、植物生长以及居民的日常生活。所以，严格控制这些重点行业排放含硫化物的气体，对保护环境具有十分重大的意义。 北京化工大学开发了新型含硫化物工业废气绿色净化工艺，并对脱除的硫化物进行综合利用，达到防治与资源化的双重目标。 北京化工大学研制了新型复合液体脱硫剂，开发了湿法氧化脱硫异相处理新工艺，克服醇胺吸收法及湿法催化氧化（如PDS法）等均相处理硫化氢方法中脱硫剂组成配制复杂、易降解、易流失、需要定期补给脱硫剂活性成分和脱硫工艺必须严格控制脱硫剂水反应液的酸碱度等缺陷，实现反应净化及副产物的自动分离，直接将复合气体组分中含硫成分转化为单质硫，避免脱硫过程工艺长、能耗大、设备腐蚀、脱硫剂降解、被水稀释而导致脱硫剂成分变化和流失的二次污染等问题，达到气体净化及资源化的目标。 技术指标为1、可处理废气指标: 硫化氢气体含量为0～100％（wt）；2、脱硫剂指标: 热稳定性≤200℃，粘度≤100mPa·S，含水量≤20ppm，活性成分≥25％（wt/wt）；3、工艺指标：温度为室温～200℃，压力为常压，空速为200～2000h-1；4、经济指标：脱硫率≥99％，硫磺纯度≥99％，使用寿命≥3年。应用范围为石油炼厂气脱硫，天然气、焦炉煤气脱硫，废水处理末端废气的治理。本项目的核心是应用异相在线分离技术。脱硫剂合成工艺简单且性能稳定，脱硫工艺具有脱硫剂流失性小、节约用水、反应分离一体化、工艺流程短及不造成二次污染的特点，能够替代传统液体脱硫剂，应用于石化炼厂气、天然气、焦炉煤气等的高浓度脱硫，也可以用于石化工业等废水处理末端低浓度有毒废气的现场处理，充分表现出适用范围广、效率高、节水、无二次污染、易再生循环使用等方面的优点，具有重大的环境保护功能，市场前景相当广阔。制作单元化操作设备与工艺，根据不同需求实施单元组合集成，设备投资小，在精细化工及资源环境领域的广泛使用将产生巨大经济效益和社会效益。
北京化工大学
2021-02-01
城市水污染源远程在线监控、报警分析系统
系统软件使用了多项当前国际上最新的计算机开发技术，包括COM plus技术、基于UDP协议的远程通讯技术、ADO数据访问核心技术、GIS技术、TTS语言引擎技术、MSAGENT技术，以及虚拟仪器组态技术、WINDOWS SDK编程技术等。软件引入了面向仿真、工业自动化、虚拟仪器仪表等数据图形领域的图形仪表组件，包括实时和历史趋势图曲线等，使软件具有逼真的人机界面，很强的实时数据处理能力。软件可以允许用户自行添加管辖区域列表和嵌入GIS地图，以及监控企业的厂貌图和设施图，从而系统软件更富有地方特色和满足个性化需求。软件还创造性地引入了具有当前国际先进水平的TTS(Text To Speech)语音技术，实现中、英文语音报警。软件界面还引用了Windows XP配色方案，提供多种SKIN更换功能；而MSAGENT的人性化动作配合报警进程，使软件充分体现“科技以人为本”的设计理念，使软件界面更加生动、突出。软件特别在GIS系统中，设计了“放大镜”功能，使浏览地理信息更加清晰。软件全部使用自主开发、设计的24位真彩色，拥有自主知识产权的ICO图标和自行开发的通信系统。系统设计了“读实时数据”等10条命令字通信格式，通过发送命令字方式与现场污染治理设施运行记录仪进行通信。 系统通过“YSC-Ⅲ型污染治理设施运行记录仪”、PSTN城市公共电话网络，实时在线监测企业污水排放数据和污染治理设施的运行状况；上传历史数据，并存入数据库，以供查询、生成报表和打印。系统能自动监测企业超标排放报警信号，自动打开报警系统软件，并接收企业污水排放报警数据。同时，迅速启动GIS系统，标出报警企业的地理位置和详细地理信息，包括企业编码、企业名称、企业地址、联系人和联系电话，并作为一次报警记录，记录在日志文件中，以备查询。同时系统将该企业的报警数据，包括流量排放数据、COD数据、PH数据，以及污染治理设施运行记录仪运行状况等数据记录在系统的数据库文档中。 环保监理部门通过系统实时监测企业的污水排放质量、上传企业的历史排放数据、对企业实施立即“反控”和定时“反控”等措施，对超标排放的企业在第一时间掌握超标排放企业的信息(包括地理位置)、超标数据，以便快速、有效地采取相应的措施，对超标排放的企业作出相应的处理，使城市环境污染能得有效的控制。
上海理工大学
2021-04-11
替代高污染镀铬工艺的激光熔覆系统与技术
北京工业大学
2021-04-14
零污染车用空调CO2涡旋压缩机
热泵空调是提升电动汽车冬季续航里程的重要技术途径，本团队近十年来围绕车用热泵空调关键技术，系统深入开展了热泵空调整机及关键设备的性能实验与理论研究工作。分别设计并发展了电动汽车HFCs和CO2热泵空调系统，揭示了循环关键运行参数对热泵空调制冷制热性能的影响规律，并提出了热泵空调冷暖双模式车室温度控制及高效运行控制策略，发展了基于冷凝器出口过冷度的节流阀模糊控制策略，设计了实现CO2热泵空调系统压缩机自动精确调速的模糊控制器。
基于在车用热泵空调技术方面积累的雄厚理论基础以及丰富设计经验，以突破车用CO2热泵空调系统关键技术瓶颈、发展CO2热泵空调系统及设备核心技术为目标，本项目设计研发了零污染高效高可靠性车用空调CO2涡旋式压缩机。针对CO2近临界区剧烈物性变化、高循环压力以及大压差工作环境引起的压缩机性能及可靠性下降、泄漏及摩擦损失升高等问题，基于流动控制技术，创新性提出了降低非对称性流动效应的吸气结构设计方法，发展了考虑过压缩效应的齿头修正设计方法，提出了具有高可靠性的涡旋齿结构及齿顶气动密封技术。
北京理工大学
2023-05-10
光电催化有机污染物降解协同产氢
基于目前世界上亟需解决的环境污染和能源危机两大问题，开发一种同时净化环境与能源转化的装置将具有巨大的应用潜力。因此对于水体环境污染处理和清洁能源生产本课题组已开发出有效的技术——光电催化有机污染物降解协同产氢。开发了新型金属氧化物纳米管阵列异质结杂化光电催化体系,在电场诱导下，使光生电子与空穴分别于阴极和阳极氧化降解有机污染物与析氢，实现光电催化同步去污与制氢。通过增强纳米管阵列与基底相互作用，纳米管本体结晶度提高或单晶化，纳米管管壁表面形成异质结光催化杂化体系和导电碳基材料的修饰等途径，提高光生电子传输速率，促成电子与空穴有效分离，拓宽体系的光响应范围，提高光的吸收效率与量子效率。结合表征等手段及分析，阐明光电催化体系的构效关系，设计出高效、稳定的新型光电催化构筑应用于污水的资源化。通过两个反应过程的相互促进，不仅提高了光催化效率，而且符合变“废”为宝的绿色能源化学理念；构建了新型光催化反应器和高性能光电催化剂；发展了光电协同催化理论在同步去污-制氢反应中的应用。
上海理工大学
2023-05-09