中南民族大学广播系统采购项目竞争性磋商

王方，王明亚 一、前言 目前常用的离子交换树脂再生技术是传统的酸碱再生工艺。它分别利用酸再生阳树脂，利用碱再生阴树脂，自离子交换树脂发明使用以来，这个再生工艺一直没有改变过。该工艺运行简单，性能可靠，一直在电厂化水和化工厂纯水制备生产中得到广泛应用。在近年来，该工艺采用自动化控制技术进行技术改进，虽然降低了工人的劳动强度，但是由于再生时需要使用酸碱这种危险化工品，仍然造成了酸碱使用、存贮等过程中对人员安全形成巨大的威胁。不断有工人因操作不当或设备老化导致酸碱泄漏而造成的人身伤害事故发生，因此许多化工企业和电厂都设置了“酸碱泄露事故安全预案”，保障酸碱这种危险化工品的安全使用。酸碱再生树脂后，还会产生大量的废酸废碱，排放后会污染环境。据专家研究，在这种离子交换树脂化学再生过程中，酸或碱的实际利用率很低，以H2SO4为例，只利用其中2%的H+离子，而98%的SO42—离子没有得到应用，以NaOH为例，只利用了42.5%的OH—离子，而57.5%Na+离子没有得到利用，这种废酸废碱无法回用，只能排放，给当地环境造成危害；随着人们对环境要求的不断提高和新兴技术的不断涌现，传统的酸碱再生工艺已经越来越不符合当今时代的要求。   二、双极膜树脂电再生项目简介 双极膜树脂电再生技术是一种上世纪90年代初新兴的膜工艺技术，双极膜树脂电再生工艺技术属于环保技术领域，已经达到国际领先水平，国内外暂无相类似的技术。它由双极膜制备酸碱系统，酸碱存贮系统、树脂再生系统，废液回收系统四个系统构成。 双极膜制备酸碱系统主要由双极膜、隔板、电极板等装置构成。其核心构成为双极膜。双极膜是阳离子交换层，阴离子交换层和中间亲水界面层复合而成。如图1所示：  图1 双极膜水解离示意图 在外加电场的条件下，理论上双极膜在电压达到0.83V时，就可以将中间亲水界面层吸收的水解离同时产生H+离子和OH—离子，通过必要的技术手段，将盐水（NaCl）中的阴阳离子Na+离子和Cl—离子分别引出，使得H+离子和Cl—离子结合形成酸（HCl），OH—离子和Na+离子结合形成碱（NaOH）。 需要指出的是双极膜电离水产生酸碱工艺和用食盐电解产生烧碱和氯气的工艺两者有本质的不同： 1、双极膜电离水产生酸碱耗能低，在膜间电压0.83V时开始工作，产生酸碱，而电解法的膜间电压至少为2.1V以上。 2、双极膜电离水产生酸碱没有逸出功，不大量产生气体。而电解过程产生大量的气体。 产生的酸碱经水泵收集至酸碱存贮系统备用。酸碱存贮系统的所收储的酸碱浓度为质量百分浓度3~5%，这个浓度的酸碱可以直接用于离子交换树脂的再生。由于酸碱浓度很低，所以使用十分安全，直接接触也不会灼伤皮肤。 树脂再生系统：除了将原有的酸碱输送系统改造后，其它的设备和原有的设备相比变化不大，这便于工人的操作和管理，也便于设备的稳定运行。 废液回收系统：当失效的离子交换树脂再生后，会产生了一定量的废酸废碱和部分破碎的树脂颗粒及杂质，根据具体情况，经废液处理后，除去杂质回收可作为盐水，再生制备酸碱。 和常规再生失效离子交换树脂工艺相比，而双极膜树脂电再生工艺技术（又称离子交换树脂电再生技术）只消耗电能和少量盐，电再生是靠水电离得到的H+和OH—离子，用于再生离子交换树脂。生成的酸碱经树脂再生使用后，大部分回用重新制备成为酸碱使用。使得物料循环运行，减少了排废。 双极膜电去离子装置电再生混床离子交换树脂的示意图如图2所示。  图2 双极膜电去离子装置电再生混床离子交换树脂的示意图 1—稀盐水罐；2—极水罐；3—双极膜电去离子装置；4—稀碱再生液罐；5—稀酸再生液罐；6—混床中阴树脂再生部分；7—混床中阳树脂再生部分 双极膜电去离子装置利用从稀盐水罐泵出的稀盐水，分别产生的3~5%酸和碱，（一般为盐酸和氢氧化钠）分别存入稀酸及稀碱再生罐备用。当失效的混床离子交换树脂再生时，先将混床中的失效阴阳树脂分层，再分别取出稀酸及稀碱直接再生，期间无需将酸液或碱液冲稀配制，再生后产生的废水经处理后，存入稀盐水罐回用。  三、双极膜树脂电再生工艺有如下特点从经济性上分析1）运行费用低：电再生过程耗能极低，在膜间电压0.83V时，双极膜就可以使水解离产生H+和OH—离子，且没有气体的逸出功消耗，电解水的能耗为 198.5KJ／mol，而双极膜水解离的能耗仅为 79.9KJ／mol，故不发生氢气和氧气逸出的相变。 和离子膜法制备酸碱相比（目前市场上的烧碱多用这种方法制得），当膜间电压加至2.1V时，氯化钠才开始电解，离子膜法的最终产物为烧碱和氯气，需要气体逸出功，因此和本技术有本质的不同。 经测算约消耗120度电，可以同时生产1吨3%的酸和碱，在市场上1吨30%盐酸的价格为400元/吨，1吨30%氢氧化钠的价格为800元/吨。用电再生法生产1吨30%的酸和碱的耗能为1200度电。若厂用电为0.2元/度电计算，则费用为240元。远低于用化学酸碱再生法（1200元）的运行费用。 2）降低了企业排污成本：电再生过程产生等摩尔数量的H+和OH—离子，这两者最终结合后产生中性的盐，无废酸碱排放，不污染环境。其中产生的大部分盐水经处理后，可以回用。减少了对环境物料的排放。排污费用基本为零。从安全性分析1）使用酸碱的浓度低，安全性好 直接制备供树脂再生浓度的酸碱，改变了原有的酸碱再生工艺，不需要用水力喷射器冲稀勾兑，一步到位，减少了操作步骤。 2）无需储备高浓度酸碱，减少了设备维护费用 树脂酸碱再生工艺需要存贮高浓度酸碱，每年必须对设备进行必要的维护，需要更换被腐蚀的阀门、管件、罐体，对地面、厂房进行涂漆防腐处理等。有人测算，每年的酸碱腐蚀设备维护费用就约数十万元，用电再生工艺用的是低浓度酸碱，对设备的腐蚀程度降低。可以大量节约费用。 3）对操作人员的安全性好 每年不少化工厂和电厂都会发生因酸碱管路或阀门的泄漏导致的人员伤害的事故。因此“酸碱泄露事故安全预案”也是不少化工厂和电厂每年进行安全培训的必修科目。当用电再生工艺后，由于所用的酸碱浓度很低约为3%~5%，对人体基本上伤害轻微，不会灼伤人体皮肤，人员操作安全性大大的提高。 4）符合安全生产的需要 酸碱是化工危险品，需要特定的槽车安全运输。国家反恐形势的严峻态势，天气等自然灾害的发生，会使得酸碱等危化品的运输发生困难，这是影响企业安全稳定生产的因素。使用电再生技术彻底摆脱了酸碱运输的难题，企业化水的生产不再受天气、安全等外部环境的干扰，这是对企业安全生产最大的贡献。从环保角度分析1）制水车间基本实现“零排放” 用电再生工艺制备后的酸碱基本回用，少量排放，再生后产生的废酸碱中和后形成的盐水，经处理后再次回用重新制备成为酸碱备用。这样循环使用。无需排废。 2）符合当前的环保形势 随着新的环保法的实施，国家对大气污染和水污染的管理越加严格。原来不需要治理的项目也要求治理了，比较典型的如“反渗透浓水的回收”。本项目符合环保的形势，产生的酸碱废水经处理后循环利用，不再外排。和当前形势相互呼应，有相当的现实意义。  四、集成了双极膜电再生技术的离子交换工艺和其他水处理工艺的比较 目前电厂化水处理中和离子交换工艺竞争的有反渗透工艺、电去离子制备纯水工艺等。双极膜电再生技术主要应用于离子交换工艺，它使得传统的离子交换工艺焕发了新春，使得原有离子交换工艺摆脱的传统用酸用碱等危险化学品的困扰，酸碱盐循环使用，减少了废酸废碱的排放。成为一个安全环保的绿色工艺。 1、和反渗透工艺比较 反渗透工艺，是一种压力驱动膜工艺，主要依靠水泵加压使水通过反渗透膜，截留下盐分。它有出水水质好，不用酸碱，管理方便的优点，和离子交换工艺相比它也有不少缺点： 1）反渗透工艺产生的浓水不便于回收，自用水量约15~30%，远远超过离子交换工艺的自用水量。 2）反渗透工艺为防止浓水中的钙镁离子在反渗透膜上结垢，需要不断添加阻垢剂、抗氧化剂等多种药剂，这不仅增大了浓水回收的难度，也增加的运行成本。 3）反渗透不适合直接制备超纯水，在电厂化水制备中，必须和其他工艺结合，如混床离子交换工艺、电去离子制备纯水工艺等，产水才能达到电厂用水的要求。不能像离子交换树脂工艺那样一步到位。 4）反渗透工艺的投资成本和运行成本都比较高。 下表是反渗透工艺和离子交换工艺的比较  2、和电去离子制备纯水工艺比较 电去离子制备纯水工艺是一种电驱动膜工艺，可以制备高纯水。该技术有占地面积小，自动化程度高，不用酸碱，出水水质好等优点，和离子交换工艺相比它也有缺点： 1）电去离子制备纯水工艺，适于制备高纯水，必须有前端的预处理，最好是使用反渗透工艺，一般用来代替离子交换的混床精处理工艺，从多年的使用经验看，电去离子制备纯水工艺最好配备两级反渗透系统，所以虽然该工艺的投资成本不高，但所有的配置加在一起，是离子交换树脂工艺投资成本的2~3倍。 集成了双极膜电再生技术离子交换工艺，使得该工艺也不再外购酸碱再生树脂，避免了因使用酸碱危险化工品的种种问题。和反渗透  总结： 本项目技术先进，利用当今最新的双极膜技术，用电和少量的盐再生失效的离子交换树脂，产生废水循环使用，没有排废。 本项目的优点： 1）稀酸碱再生剂需要多少，生产多少，没有酸碱再生剂的购置和长期贮运问题，浓酸碱属危险的化学品，要用专人审批购置，要使用特殊的防爆车辆运输，要专门的危险品库贮存，非常不便； 2）环保效益好，出水呈中性； 3）以百分质量浓度≤5%的稀酸碱运行，工人劳动条件有所改善； 4）操作有所简化，设备使用费用低，利于推广； 5）本发明产品特别适用于边疆和西部地区等酸碱供应困难的地区； 6）特别适用于火力发电厂或核电厂使用，尤其适合于老厂节能减排技改时使用。 本项目技术采用当前先进的双极膜技术，来改进传统的混床的再生工艺，尤其适用于在火力发电厂使用。  四、情况分析 结合晋城阳煤电厂的具体情况，和电再生项目的工作原理，进行数据分析。目前电厂的补给水系统由前置反渗透系统+阴床+阳床+混床组成，出水水量50m3/h，出水指标为电导率<0.2μS/cm，硅<20μg/L。 晋城阳煤电厂用酸碱量统计表及分析 表1阳床再生统计  从上表看出：#1阳床和#2阳床用酸为1.17-1.46吨，平均用酸1.19吨。 只有在2013.10.19同时存在两组阳床再生的问题 表2阴床再生统计  从上表看出：#1阴床和#2阴床用碱为1.16-1.17吨，平均用碱1.167吨 只有在2013.10.19同时存在两组阴床再生的问题 表3混床再生统计  混床再生次数约15~20天再生一次。 从上面电厂树脂酸碱再生时，使用酸碱情况可以看出，阳床用酸1.19吨（平均值），阴床用碱1.16吨（平均值），混床用酸0.19吨，用碱0.5吨。

氨基甲酸酯可应用于医药、农药、染料、精细化工中间体，合成异氰酸酯、聚氨酯，工业 涂料、可在许多过程替代剧毒的光气，在纤维改性、新材料合成方向发展很快。但由于国内却 大部分企业工艺技术落后，生产成本高。存在三废、污染环境等问题，导致国内供不应求，每 年进口2万余吨。 本课题组开发了绿色清洁生产新技术，过程安全、环保，成本降低40％以上，产品质量优 异，优级品含量大于99.5％，具有很强的国际市场竞争力。 年产1万吨氨基甲酸酯，总投资4962 万元。

项目简介 “带阶梯型谐振腔的 Hartmann 低频超声雾化喷嘴项目”由江苏大学现代农业装备与 技术教育部重点实验室开展。设计出了结构参数可调节的带阶梯型谐振腔的 Hartmann 低 频超声雾化喷嘴，包括拉瓦尔管、可旋涡流叶轮、阶梯腔深度比可调的阶梯型谐振管、 锥型整流罩。对带阶梯型谐振腔的哈特曼低频超声雾化喷嘴阶梯型谐振腔的谐振特性进 行数值模拟；对喷雾特性：索太尔粒径、雾化角、喷雾距离、喷嘴声场特性进行分析试 验。 通过 CFD 数值模拟的方法

一、实验室概况清华-伟创力SMT实验室建于2004年4月，是清华大学和伟创力公司（Flextronics）合作共建的先进制造技术专业实验室。实验室依托清华大学综合学科和伟创力公司专业技术优势，立足教育，面向SMT产业，是业内产学研一体化的教育与技术发展平台。 实验室位于清华大学校内，拥有得天独厚的人才优势、国内先进的SMT教学实验设备，业内领先的DFM软件和一流的SMT工艺技术，以贯通上下游 结合产学研 服务全行业为宗旨，与业界广泛合作，几年来在我国SMT教育培训和技术创新中影响力与日俱增。 实验室以育人为本，每年为2500名以上学生提供SMT培训，为本科生和研究生开设SMT选修课，为学校和北京高科技企业提供相关的专业技术服务；与此同时，在SMT工艺、设计等方面举办多层次、高质量的技术培训；并承担企业委托的科研项目，正在为推动我国SMT产业和技术发展做出贡献。二、主要特色产学研合作高效平台，符合当代国际科技发展潮流；中国高校工程类实验教学运行与发展创新模式；学术上以SMT先进工艺为基础，贯通产业上下游（封装、DFM、印制电路、可靠性分析等），实现技术整合与交融。三、独特的优势优势1 ——人才济济、技术一流大学具有天然的流动人才优势，清华大学目前有在校就读的国内顶尖本科生、研究生、博士后3万多名，而毕业生更是遍布世界各地，人才流动频繁，知识更新快速。同时，作为综合性、研究型的清华大学更是汇集了众多的学科，易于学科交叉和知识创新。这一起都成为实验室源源不断的人才优势的基础。 清华－伟创力SMT实验室建立之初就确立了实验室设备要真正运行的目标，从企业引进具有工程实践经验和SMT制造经历的人才，带动青年教师和实验教师人员在“实战”中成长；同时，通过与SMT企业和学术团体合作，以及与业界一流专家经常性的交流，保证实验室跟踪当前先进技术。在SMT领域，实验室从基础理论到工程实际、从硬件到软件、从设计分析到制造流程、从组装工艺到材料设备、从PCB技术到DFM实施、从元器件封装到新产品导入、从无铅焊接技术到可靠性分析、从电磁兼容到高密度组装等各个方面，一直保持着全面均衡发展和不断更新。优势2——清华大学综合学科优势与强大仪器设备资源SMT是先进的制造技术，又是一门综合型工程学科，涉及机械、电子、光学、材料、化工、计算机、网络通讯、自动控制、管理等多学科交叉，而以机、光、电为代表的综合性理工科正是清华大学传统强势学科。机械系的材料加工与自动化、精密仪器系的精密机械与光学、材料系的电子材料科学与应用、微电子所的半导体设计制造与电子封装、以及自动化系的过程控制和计算机集成制造等学科都是国内外驰名的领先学科，也是SMT发展必不可少的关键。分布在校内不同院系以及分析中心、材料中心、力学中心、纳米中心等众多国家、部委、北京市重点实验室和教学科研机构的各种国际先进水平的仪器设备资源，以及高素质的实验室技术队伍，更是SMT发展得天独厚的基础。 清华－伟创力SMT实验室已经得到众多校内学科组、实验室和有关老师支持，并建立了良好合作关系。优势3——合作伙伴与国内外著名企业的合作：伟创力（Flextronics） 、环球仪器（UIC）、KIC 、OK国际、维多利绍德公司（Vitronics Soltec）、VALOR、Linde、AIR PRODUCTS等；日联科技、和西电子、振华兴等与高校和业界广泛联系与合作：院校：华南理工、华中科技、北工大、南京信息职业学院、桂林电子科技大学等国内外行业学术组织团体：IPC、iNEMI、，以及北京、江苏、深圳、上海、广东四川等地SMT专委会；业界媒体：中国电子报，电子工艺技术，EM Asia，SMT China 、环球SMT与封装等；业界专家：与国内外业界二十多名著名专家、学者建立实质的技术和教育培训合作关系，例如John H.Lau 、 Ning Cheng Lee、 S.W.Ricky Lee 、David D. Lu 、Shangguan dongkai等。四、实验室三大功能 （一）育人为本，推进校园多层面SMT教学学生受益面广是清华－伟创力SMT实验室对培养人才的特点。 实践教学是大学教育中不可替代的环节。实验室成立以来，已经有超过5,000名本校学生和5,000名以上兄弟院校学生到实验室参加实践学习。经过实验室培训的学生，在贴近工程实践的现场，真切了解高科技电子产品的制造过程，操作现代化生产工艺和设备后，得到了在课堂上无法学到的知识。 近年来，高校和职业院校纷纷建SMT实验室、开设课程或专业，推动了SMT校园教学发展，清华SMT实验室的努力和辐射发挥了作用。 在普及的基础上提高，为学生提供多层面、全方位的实践选择，是实验室为培养人才贡献的另一方面。2004年以来，已经连续多年开设“表面贴装技术基础”选修课，在48学时的课程中，学生经历实践操作、专题学习、现场实习、电路设计、实习产品制作和论文答辩全过程。其中，到实验室的加工生产流水线现场，直接在工程一线实践是课程的重要环节。此外，实验室还为本校和兄弟院校研究生开设短期培训课程，为较高此次SMT人才培养做出贡献。 清华－伟创力SMT实验室还是今年开始的倍受教育界和社会关注的实验创新课程首选实验室之一，受到选课学生广泛好评。（二）着眼发展，蒸蒸日上的SMT科研科研是大学实验室教学提高的源泉，也是实验室发展水平的标志。清华－伟创力SMT实验室近年与多家企业和科研机构合作，开展多项业界急需技术课题研究，例如：电子焊接材料特性 — 理化特性、工艺特性及综合评价等；元器件及其互连的可靠性测试 — 力学、热学试验，工艺结构测试等；产品失效分析 — 破坏性试验、非破坏性试验，失效机理分析与改进方案等；可制造性设计分析、无铅组装焊接工艺分析等。上述项目已经取得初步成果，而且这些成果都已经在企业生产和研究所研发工作中得到应用，解决了生产和研发中的实际问题，同时也为实验室教学培训和进一步发展奠定了基础。（三）立足应用，前景宽广的SMT培训与技术服务1、面向科研与高端的SMT技术服务清华－伟创力SMT实验室成立几年来为校内多项科研项目提供了SMT技术服务，保证了学校科研和学生科技活动的顺利进行。 此外，实验室还对外承担了INTEL、AMD、Microsoft china、ADI等国际大企业中国研发机构/实验室的部分具有较高难度的小批量试验板的技术服务项目；不仅为企业解决了难题，也为学生在实验室参加SMT实践提供了实战环境。2、面向企业，不断深化的SMT培训与技术交流为企业提供技术培训是清华－伟创力SMT实验室与企业联系的重要环节。 在保证学校教学任务的前提下，清华－伟创力SMT实验室近年来已经举办40多次SMT培训。课程内容包括SMT先进工艺、可制造性设计、EMC、无铅技术等业界需要的培训项目，受到企业欢迎，不仅为企业提供了一个快捷、有效的人才培养平台，也为学校本身培养人才注入了新的活力。 清华－伟创力SMT实验室推出了业内第一个系统专业技术培训课程，为两家外资企业的技术和管理人员系统讲授了从元器件、材料、工艺设备、设计分析、质量检测、过程控制直到生产管理等20余门课程，受到企业的欢迎。 从2007年开始，实验室在杭州、青岛、大连等城市每年定期举办《可制造性设计与组装技术研讨会》，与业界交流实验室科研及行业最新技术成果，已经形成技术交流与推广的一个品牌，引起SMT业界关注与参与热情，希望扩大活动范围和地区。