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山东滨州。卓越环保能源有限公司的厂房内。
一位来自澳洲的商人从车上搬下自带的废旧轮胎,亲手投入这套低温微负压废旧轮胎催化裂解设备,目瞪口呆得看着设备输出装置处分离出的燃油、碳黑、钢丝。然后他围着设备绕了一圈,没有找到火红的加热装置,他的翻译说:“你们这是用东方的魔术在忽悠人!”工作人员指着一根管道告诉他,这里传导过来的热气就是设备的热源,这是最新的低温裂解废旧轮胎垃圾的技术。
在第十二届高交会的深港创新圈的展区内,卓老不无幽默地讲述了发生在慧海卓越的真实的故事。中国科学院力学研究所的学术背景、导师钱学森严谨治学与不准浪费的教诲、“垃圾只是放错地方的资源”的理念,让老工程师卓寿庸开拓出了零排放、无污染、百分百回收原料的处理黑色废旧轮胎与白色废弃塑料垃圾的新蓝海。
“白加黑”泛滥
“白色垃圾”主要指的是难以降解的塑料制品使用后被弃置成为固体废物。2008年的统计数据显示,全球消耗塑料制品达1.1亿吨;而我国规模以上企业,塑料制品产量为3200万吨;国际塑料科研组织预测到2015年,全球塑料制品的需求将高达1.4亿吨。在塑制品工业蓬勃发展同时,必然引发废弃塑料污染源的重生――俗称白色污染。
2008年,全世界废弃塑料量达5200万吨(约占塑品总量45%),其中美国为1900万吨,而欧洲为1800万吨,我国也达到了800万吨。由于废弃塑料在运输、加工、应用等环节处理不当,已造成严重的环境污染,最严重的是废弃塑料回收后再利用工艺,制出再生塑制品进入市场。其二次污染更令人惊心动魄,以科学先进的美国为例:美国废塑料回收利用,只占5%的比重,即90%以上采用掩埋和焚烧,造成极严重的全球性污染。
“黑色垃圾”形象地描述了废旧轮胎对环境所造成的污染。废旧轮胎有很强的抗热性、抗机械性,并很难降解,废旧轮胎的解聚、分离、裂解、单体回收多年来一直是世界各国极为关注的大课题,也是深度再生加工的高技术含量的二次资源化利用攻关重点。由于技术复杂、装置庞大、投资巨大、工厂加工成本高,因而目前尚难以实现工业化生产及推广。
随着我国工业化的发展,我国每年报废的轮胎数量已经由2000年的0.32亿条,增加到了2007年的1.5亿条,重量也从1.2万吨增加到310万吨;预计2010年我国废旧轮胎将达到2亿条,其中可翻新的只有 15%-20%。在未来几年,我国的汽车保有量将超过美国,“黑色污染”将更加严峻。
在我国,“白色污染”或者付之一炬,或者默默掩埋;“黑色污染”则流入非法的土方炼油小作坊。在熊熊的浓烟中,处理“白加黑”的过程释放出大量的二恶英――毒性为砒霜900倍的“世纪之毒”,造成更为严重的二次污染。寻找一种既可以完全裂解黑白垃圾,又能从中获得最大化回收效益,同时又符合国情、投资省、见效快的环保工艺是摆在国内从事资源再生的工程技术人员面前的一道难题。
挑战399℃
在中国科学院从事高压固体研究的卓寿庸,奔波于国际学术会议的旅途中,黑白垃圾一遍遍刺激着他的神经。二恶英,二恶英,垃圾处理中的二次污染成为令人头疼的顽疾。既然二恶英是在399℃以上的高温条件下产生的,能不能在低温条件下完成垃圾的裂解过程呢?
一个偶然的发现,令卓老为之付出十年有余。1999年,卓老开始集中精力和财力从事“环保新能源”的新技术开发,以废旧轮胎环保处理同时从中制取清洁燃油为目的,研发工业化环保型成套设备和工艺技术,在马来西亚创建了项目示范基地,作为向世界推广的展示窗口。2005年,在技术上取得突破之后,卓老在中国山东滨州兴建卓越环保能源有限公司,从事废旧橡胶、废塑料裂解制取燃油、燃油精加工制成柴油、汽油和还原碳黑环保项目的开发、研究和成套设备的制造,并申请了多项国家专利。
卓老的研究成果可以表述为“低温微负压催化裂解技术”。所谓“低温”,指的是在二恶英产生的临界温度399℃以下――在380℃的设备环境中实现废旧轮胎、废弃塑料的裂解。这样的温度条件,不需要直接对裂解炉进行加热,一根管道输送过来的高温气体足矣,极大地节约了天然气能源和电力消耗。380℃的环境中仍有微量的二恶英产生,“微负压”使得裂解炉内的气压略低于炉外的大气压,“微负压”就像水泵,将二恶英牢牢锁在裂解炉内,在持续的运转中将其分解消失,最终实现二恶英的“零排放”。该设备的热风及尾气综合利用完全符合节约型生产和低碳经济的要求。
从裂解产物看,该技术可以100%实现废旧轮胎到原始材料的还原。裂解的再生产品中,39%是燃油,经深加工后可分馏柴油33%,汽油6%;33%是接近工业普通碳黑N660产品标准的碳黑;16%是钢丝,5%―8%是可燃性气体;4%-7%是废旧轮胎中的尘埃、水汽等杂质,最终也被分离出来处理掉。
慧海卓越公司自主研发了分别针对废旧轮胎和废弃塑料的裂解设备,设计产量为每年处理废旧轮胎3万吨,实现了对废轮胎、废橡胶、废塑料、废油等的资源循环再生利用。成套设备具备立式、卧式、斜式、内旋式等多种模式,可以适合不同国家和客户的需求。
“垃圾魔术”新产业
为推进该技术的产业化,“慧海卓越环保技术有限公司”落户深圳。“慧海卓越”旨在汇集国内外固体废弃物处理专家,研究无害化环保处理固体废弃物的技术,使之“变废为宝”造福人类。在未来几年,慧海卓越将在深圳建立总部、研发中心、生产示范厂及设备制造厂,并在国内外建立10―20个工厂。
[关键词] 液化天然气(LNG) 超低温阀门 工艺 深冷加工 清洗脱脂 装配 试验
中图分类号:TH134 文献标志码:A
1 、 概述
根据国家能源战略布署,海上液化天然气进口量正在不断增加。国际天然气联盟(International Gas Union)的消息显示,2012年我国天然气进口量达到了1480万吨,专家预测2015年我国液化天然气有可能达到4000万吨的规模。
随着液化天然气贸易的发展,我国陆上液化天然气工厂和接收站的建设也在紧锣密鼓的开展,这些项目建设中所需要的超低温阀门也正在逐步打破国外垄断,实现自主化研发和制造,在这一过程中,对超低温阀门的制造工艺进行严格控制,是保证液化气系统安全可靠运行的重要环节。
系统性地总结液化天然气(LNG)用超低温阀门制造工艺控制要求,是做好LNG超低温阀门生产的基础,是提升国内LNG行业阀门制造水平的必然要求。
2 、与制造工艺相关的主要特点
液化天然气(LNG)用超低温阀门属于特殊工况阀门,其具有很多独特的结构特点,仅
就其与制造工艺相关的主要特点总结如下:
工作温度为-163℃超低温,工作介质为液化天然气;全部为奥氏体不锈钢材质,有防铁
污染要求;加工精度要求较高;需深冷处理;需脱脂处理;需进行低温试验;需要进行微泄漏试验;
3、 材料检验控制
材料化学分析中,严格检验奥氏体不锈钢中S、P含量,因为这些杂质会降低材料的强度及低温冲击韧性。
除常规材料性能外,进行低温冲击性能测试,保证材料低温性能。
制造过程严格进行追溯性管理,制造完成后,进行材料PMI光谱分析,确保主体材质符合要求。
4 、 深冷及精加工要求
深冷处理,可以使材料中部分不稳定的奥氏体充分转变成马氏体,变形应力得到充分释放,使内应力重新分布,达到平衡状态。深冷处理采用-196℃液氮浸渍零件,根据工件最大壁厚计算降温时间,在温度稳定后保温2-4小时,低温浸渍处理至少包括2次常温到低温的温度循环,以使得组织转化充分。
零件严格进行精加工前的深冷处理,精加工工序应至少包括密封面研磨、阀杆上与填料配合部位磨削、精密配合面加工等。深冷处理后的零件不应再进行焊接、热处理工序,因为这些工序会产生新的应力集中。阀体、阀盖、阀瓣、阀杆等材料经深冷处理后,应达到均一的配合面加工要求,特别是中法兰密封部位和填料密封部位的要求,只有这样才能保证5.3.3.2节的装配要求。
5、 阀门装配试验区
为了保证液化天然气(LNG)用超低温阀门的产品质量,制造厂应建设清洁的装配试验区,装配试验区按以图1的工序流程进行资源配置。
图1 超低温阀门装配试验流程图
5.1 工作区要求
5.1.1 场地
场地设置为封闭的隔离区域。
5.1.2工作服
工作人员应穿干净的工作服和无尘鞋,接触已脱脂的零、部件应戴上清洁的塑料手套或干净的白布手套。
5.1.3清洁
地面要有光滑的地板或油漆覆层,墙壁和天花板材料本身不得产生灰尘。
5.2 清洗和脱脂
5.2.1 清洗方法:
清洗和脱脂采用超声波方法进行,配置超声清洗设备。刷洗奥氏体不锈钢用的刷子应由不锈钢或尼龙制成。
5.2.2 清洗和脱脂流程:分为一次冲洗,二次清洗,三次脱脂三个流程。
5.2.3脱脂检验:
a)用清洁干燥的白色滤纸擦抹脱脂件表面,纸上无油脂痕迹为合格。
b)在暗室或遮光罩内用波长3200-3800埃的紫外光检查脱脂件表面,无油脂萤光为合格。
5.2.4 铁污染检验:
用蓝点试验方法进行铁污染检验,确认铁污染已经清洗去除,达到要求。
5.2.5 合格零件的存放
合格的脱脂零部件应暂时放置于塑料袋中,并放入专用塑料周转箱中,防止脏物和杂物沾染或侵入,较大工件无法放入塑料周转箱时,采用垫有干净橡胶板的拖板存放,零件覆盖干净的塑料薄膜进行防尘。
5.3 装配
5.3.1 工具
a)装配工具和行车吊钩采用不锈钢材质,碳钢工具应镀铬,。
b)砂轮:打磨使用铝基无铁砂轮,并且专用于磨削奥氏体不锈钢工件。
c)压缩空气:操作必须用无油、无水、干燥压缩空气。检查压缩空气的清洁度,可将气流吹在白布上,经10分钟后观察,在白布上应无油污、杂质及水分。
5.3.2 装配工艺
5.3.3.1 阀门中法兰螺栓和填料螺栓的紧固,必须采用扭矩控制措施,可采用扭矩扳手进行紧固,其目的在于控制达到常温下紧固且低温下无泄漏的标准扭矩值。
5.3.3.2阀门中法兰螺栓和填料螺栓的紧固应开展工艺评定,评定通过在低温下的阀体微泄漏测试,获得常温下应该达到的螺栓扭矩值的最低要求。这一过程需要在常温和低温下反复试验,通过大量样本数据获得可靠数值。如制造厂没有详细的工艺评定来支撑该要求,应通过逐台反复至少2次常温到低温的温度循环下的阀门微泄漏测试来校准扭矩。
5.3.3.3 阀门填料螺栓的装配,应对填料逐圈压紧,并在第1次螺栓紧固后开关阀门3次,再次以原力矩校准螺栓,再开关阀门3次,再次以原力矩校准螺栓。实践证明,完成以上操作,是保证阀门在低温下反复操作而不发生填料外泄漏的重要手段。
5.3.3.4装配时过程中严禁油脂。
5.4 试验
5.4.1 阀门应按GB/T24925-2010《低温阀门技术条件》、BS 6364-1998《低温阀门》JBT7749-1995《低温阀门技术条件》等标准的要求开展低温试验。
5.4.2 阀门应按照ISO15848-1部分开展-196℃微泄漏认证鉴定试验,并对产品进行ISO15848-2部分出厂微泄漏试验测试。
5.4.3 阀门试验台及微泄露试验设备的与试验介质接触的管路系统全部采用不锈钢材质。
5.4.4 试验时阀门两端的泵验板采用不锈钢材质,并进行脱脂处理,O形圈应清洁无油。
5.4.5 试验采用专用的试验用水,通过专用水箱与试验设备连接。控制水中氯离子含量不应超过25ppm,水中不得有防锈油成分。
5.4.6 气压试验应采用无油、干燥清洁的氮气或氦气。
5.4.7 压力试验合格后应先用吸枪吸去内腔的水分,并用无油、干燥清洁的压缩空气吹干内外腔,然后两端加防尘罩封住。
5.4.8 低温试验完成后,阀门作烘干处理,优先的方案是更换密封件(填料和垫片)并烘干处理。
5.5 包装和防护
5.5.1 包装场地应清洁、干燥,无有害物质,阀门包装过程中操作人员戴干净的手套。
5.5.2 阀门应用专用的塑料盲板或木质纤维板封口。
5.5.3 阀门装箱应严格与碳钢阀门分箱包装,阀门装入塑料袋中进行防尘保护,并放置干燥剂。
5.5.4 严禁发生包装箱铁钉与阀门接触的情况。
参考文献
[1] 史淼直,液化天然气用超低温阀门[J].阀门.2012,(4).
然而,早在拍下这张照片的年代,我们就已经知道,这片蔚蓝正在失去它亘古以来的自然与纯粹。在太平洋东部,夏威夷群岛与美国加利福尼亚海岸之间的海域,有一片正在形成中的“新大陆”。由于洋流的作用,数量巨大且难以自然降解的塑料垃圾,在这片很少有海风光顾的海域堆积成山。这样的“塑料垃圾富集区”在世界上可能不止一处,如果不进行人工治理,而仅凭自然之力,它们很可能会存留数个世纪。
塑料垃圾带给海洋的污染,仅仅是海洋正在遭受的环境污染问题之一。今天,机械化渔轮可以用惊人的效率捕捞各种鱼类和海洋生物,以满足世界上不断增长的人口对海产品的需求。货轮燃烧的油料、排放的垃圾以及油轮的每一次泄漏事故,都在侵蚀着海洋的健康。管理不善的近海养殖、工业企业的随意排放,乃至考虑欠周的沿海工程……一次次将难以抹平的伤害带给了海洋。并且,随着人类活动的干扰和全球气候变化的影响,这种情况有加重的趋势:环境污染、灾害频发、生态破坏,随之进一步影响人类健康。
海洋是众多环境污染最终的汇集之地,在相当漫长的时间里,我们都曾认为它“有容乃大”,仿佛一直在默默承受着人类的百般折磨。然而,与河流、湖泊等其他水体一样,海洋同样有其环境承载力的极限,孕育生命的海洋,不能也不应该成为污染物的归宿。如果人类继续选择盲目或无视,海洋“母亲”也会还以惩罚。除此以外,栖居于海洋中的生命和它们组成的食物网,与陆地上的种种生态环境一样,也需要呵护。例如,提供了1/4海洋生物的栖息地和食物的珊瑚礁,受全球变暖的影响正持续白化,使越来越多的鱼类和其他物种失去栖息地和食物。
海洋蕴含着丰富的海水资源、化学资源、矿产资源、食物资源以及油气资源等,为人类发展提供持续支撑。人类未来的发展,可能还有赖于这片广阔的水体,以及其中蕴藏的资源。更何况,在海洋的深处,或许还蕴含着我们远未了解的宝库。
【关键词】 路面微槽 敷设微管微缆 研究 应用
自2014年推行光纤到户以来,我国三大运营商将纷纷投入建设之中,规模在不断增加,各项基础性的光缆数量也在大幅度上涨;而通过大面积极开挖进行管道铺设其成本太高;如果采用开微槽利用气吹敷设微缆技术,能够有效解决各方面的问题。以下就从这个视角切入,展开对路面微槽敷设微管微缆技术的研究与应用的讨论。
一、通信网络建设现状
通信网络的建设实现方式有管道-核心层光缆、架空-配线与中继联接、直埋等;从现阶段来看,我国大部分地区采用架空方式,然而,在新的城市发展与建设阶段,各级政府又要求对这种架空光缆影响城市形象与居民出行等情况进行治理。因此,形成了地下通信管道方式,然而,管道资源的紧缺是目前面临的最大问题;后来逐渐形成现在所用的塑料管、气吹法硅芯管等。
以我国为例,目前农村地区正在利用前些年架空的电话线实施网络敷设,进行资源再利用;而在城镇、县域则使用闭路形式、网络电缆、无线网覆盖等形式实现网络建设;但最为重要的基础性建设,则大多需要通过通信塔建设、基础性的线路敷设、线缆接通等来保障其质量。以下就对路面微槽敷设微管微缆技术进行具体说明。
二、路面微槽敷设微管微缆技术简介
顾名思义,所谓路面微槽敷设即是将路面边进行开槽,然后,按照要求(宽:15-30mm,深:150-350mm)设置微管,并通过水泥回填加固后,通过气吹机、空压机,进行微缆敷设。从通常的微缆微管匹配表来看,允许弯曲半径,静态下为10D,动态下为20D;光缆芯数与适于微管的匹配大概有48-12/8、72-12/8、96-12/8、144-14/10、216-14/10、288-16/12(单位:mm)。
三、路面微槽敷设微管微缆技术特点与优势
从技术物点方面看,路由建设及光缆敷设效率高、施工成本低、管孔利用率高、对道路交通阻碍少、环境污染低、破坏路面程度小、对现有管理影响少。这些技术方面的特点也是其优势所在。具体论述如下:
首先,在敷设效率方面,开窄、浅槽道方式本身效率高;微管体积小、挖掘速度快;回填迅速、气吹便利,合理安排好施工流程后,可以很快完成敷设。无论是道路建设之前、建设之后均可以进行,并不影响其施工,也不会造成诸多其它方面的影响。
其次,从施工成本方面看,传统的需要在架空或者管道开挖中,浪费极大的人力、物力、财力,而在这种方式下,人力成本低,开挖采用的设备、回填量、敷设工序等,均以小型化、便捷化为特点,所以,成本节约是必然要素;在管孔利用率方面,通过上面的技术简介可以看出,它的利用率非常高,对于空间合理应用也是效率体现的一个层面。
第三,在阻碍交通与污染方面看,并不会造成道路交通堵塞、环境的破坏或污染等问题,因为它采用的是微槽+微管+微缆,所以,影响可以达到最低化。对于现有的管线、路面破坏程度,相对来看,是比较少;而且,在宽度、深度方面的要求基本上都避开了电力、输气管线埋深,因为它们的基本要求是600mm以上,因此,并无实际的影响。
四、路面微槽敷设微管微缆技术应用实例
最为典型的路面微槽敷设微管微缆技术应用实例来自于美国电信运营商Werizon;它在各项优势落后的情况下,面对各种阻碍与困难,提出了路面微槽气吹技术并加以实践,当时的宽度为20mm、深度为300mm;并沿着美国东海岸完成了曼哈顿街区的微缆敷设。因此,虽然作为第二大运营商,但其在业务扩展、网络服务方面却迅速能够占领市场。另一个典型例子来自于马南西亚;某电信运营商也同样利用这种技术,在该地实施微缆敷设,结果效率极高、速度极快,且减少了各项不必要支出的成本;深受当地政府好评。
五、结束语
总之,技术先于社会发展,技术是推动社会演进的重要因素之一。在新的时代它也会呈现出新的特征,并对时代精神产生重要影响。
从目前来看,在路面微槽敷设微管微缆技术的研究与应用方面,已经远远超过了传统式的架空或者管道铺设,它的技术特点与优势也充分说明了在未来发展中的巨大价值,因此,应该加大对该技术的应用;另一方面,增加对这项技术的深入研究,从中进一步进行技术转移与技术深化,从而尽可能的减少敷设所造成的成本投入。
参 考 文 献
[1]冯妍.浅谈接入网光缆敷设新技术之路面微槽[J].邮电设计技术,2015(7).
关键词:绿色;无机化工;化学与工艺
化学在人类发展过程中起着十分重要的地位,为人类的生存与发展提供了重要的物质保障。与此同时,化学生产带来的各种污染问题同样也给人类的生存与生活产生了严重影响,如何发展对人类健康和环境危害较小的生产工艺,成为化学家面临的新问题,绿色化学由此得到发展。绿色化学与工艺是指利用化学技术和化学方法,减少或者消除对人类及环境有害物质的使用和产生,使化工生产与环境友好共存。
1 绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用
1.1 绿色化学与工艺介绍
1.1.1 原子经济理念下的绿色化学。原子经济理念提出较早,其含义是:在化工生产过程中,应将化工原材料中的分子最大化的转化为目标产物。虽然无机化工生产对社会经济的发展具有重要影响,极大地推动了社会经济的发展,但我们也应该清醒地认识到化工生产给环境带来的危害。为此,应在化工生产和研发中,充分发挥原子经济理念的作用,最大限度的将化工原材料转化为目标产物,降低化工生产对环境和人体健康的危害。
1.1.2 原料的绿色化。化工企业在生产过程中,由于工艺需要,通常会在化工生产中使用氢氰酸、光气等有毒原料,这些有毒原料在反应过程中会产生大量的有害物质,给作业人员人体健康带来极大危害,同时也给环境造成了严重污染。为保护工作人员的人体健康,使环境免受污染,化工企业应在化工生产中尽可能采用无毒无害的化学物质。
化工企业在生产中使用酸、碱或有机化合物替代有毒化工原料,降低了化工生产的毒性,但酸、碱性物质腐蚀性较强,在反应过程中会产生高浓度的酸性气体或碱性气体,不仅腐蚀化工生产设备,缩短设备使用寿命,还会对作业人员身体造成严重影响,这也是应尽量避免的。综上所示,化工企业应改进生产工艺,采用无毒、无害、无腐蚀性的化工原料,若必须要使用腐蚀性材料,应利用催化剂加快反应速率,降低反应条件,减少腐蚀性化学品对设备的危害。
1.1.3 溶剂的绿色化。化工生产过程中,需要使用大量的溶剂,其主要功能是反应介质、分离物质以及配置溶液等,部分溶剂会在反应后产生大量污染气体,为降低溶剂在反应过程中产生有毒有害气体,可使用绿色无污染的溶剂,如超临界二氧化碳(CO2)。超临界二氧化碳溶剂是指温度和压力达到临界点以上的流体,具有与溶剂一样的密度,而且具有气体的粘度和传质速度,该溶剂在化工生产反应中得到初步应用,已经取得了较为理想的效果。相对于其他传统溶剂而言,超临界二氧化碳具有无毒、不可燃,成本低等优势,因此具有十分广阔的发展前景。
1.1.4 可再生资源的利用。可再生资源生产化学产品是绿色化学未来重要的研究领域之一,也是无机化学企业未来发展的方向。可再生资源的使用不仅能有效缓解资源紧缺问题,还能将化工生产中产生的废弃物变废为宝。如化工生产过程中废弃物经过处理后,可用于动物喂养、燃料燃烧以及其他用途,这主要是通过生物或农业肥料进行聚合物再造工作完成的。可再生资源的利用,提高了化工生产的环境效益,降低其成本,可有效提升化工企业的经济效益和社会效益。
1.2 绿色化学与工艺应用实例
1.2.1 含汞废液微电解处理工艺。汞在化工生产商有重要用途,同时该物质也是对环境和人体具有危害的一种金属物质。上世纪五十年代日本水俣事件以后,世界各国开始加大了环境保护力度,并对工业废水中汞污染问题的处理进行了深入研究。在电池生产工艺中,工业废水含有大量的汞、锌、锰等重金属,对废水中的汞进行处理是一个关键环节。虽然除汞的方法较多,但各类方法的特点不同,而且适合应用于电池厂工业废水处理的方法并不多。较为常用的有混凝法处理工艺,该工艺是将三种重金属转化为氢氧化物或者氧化物污泥,从而达到降低污染物含量的目的。但该工艺在汞含量较高时难以达到量的处理效果,如某电池厂每天生产100t工业废水,其中汞、锌、锰的污泥含量大约为20-50kg,直接排放形成了巨大的资源浪费,同时还会污染环境。
新研发的微电解-混凝沉淀技术可用于电池含汞废水处理工艺中,试验结果表明,总含汞量低于1.765mg/L的工业废水经过该工艺处理后,其总汞含量达到排放标准,而且汞基本富集于汞泥当中,有效避免了锌、锰污泥的污染,为后期金属的回收利用提供了便利;该工艺操作简单,使经济效益和环境效益得到了同步实现。
1.2.2 液相法芒硝制碱中苛化废渣利用工艺。近年来,我国科研学者开始研究液相法芒硝制碱新工艺,并取得了显著进展。该工艺主要分为两部分,①通过加入中介质,将芒硝(Na2SO4・10H2O)转化为质量分数为12%的高浓度Na2CO3溶液;②将得到的Na2CO3溶液中的溶质直接苛化为NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同时,产生大量的苛化废渣,其主要成分是碳酸钙(CaCO3),若将其弃掉,不但降低原料的利用率,而且还要占用大量的土地堆存,造成严重污染。
为解决制碱工艺中废渣对环境污染问题,科研工作者在回收利用方面进行了较为系统的探究试验。具体流程如下:第一步,废渣成分分析,主要对苛化钠组成进行分析;第二步,转化,利用碳化法将废渣中的碳酸钙成分转化为轻质的碳化钙;第三步,碳化钙的利用,试验证明转化后的轻质碳化钙可广泛用于冶金、有机合成、玻璃制造等制造工艺中,而且还能用于塑料、橡胶、油膜的填料。该处理工艺不仅减少了废渣对环境的污染,还使原材料得到了充分利用,降低了烧碱和塑料等产品的生产成本。
2 结束语
无机化工生产与我国社会经济发展密切相关,在促进经济发展的同时,也带来了一些问题,如环境污染问题以及人类健康问题,需要我们采取积极的应对措施。为促使化工生产能够健康持续发展,减少对环境的污染,保障工作人员健康,应充分利用现代生产工艺进行生产,从原材料、溶剂、生产工艺等多个方面进行改进,实现无机化工的绿色化生产,确保无机化工能够持久发展。
参考文献:
[1]郑会勤,李成未,李珂,张松平.绿色过程工程在化工和化学实验教学中的应用探索[J].河南教育学院学报(自然科学版),2011,04.
【关键词】苯系物;检测;降解
在20世纪80年代,Ken Sexton等人对休斯顿、费城和波士顿等7个城市空气中非甲烷烃类挥发性有机物进行研究的结果表明,20%~30%为芳香烃,主要有甲苯、二甲苯。我国一些城市如上海非甲烷烃中芳香烃占优势。苯系物对人体危害极大,苯系物作为挥发性有机物的代表,苯系物具有较强的毒性,苯是强致癌性物质,可通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体,与白血病的高发有着较大的相关性;甲苯、二甲苯对人的中枢神经系统及血液系统具有较大的毒害作用;乙苯、苯乙烯等其它苯系物对人体也存在较大的危害。
1.苯系物的检测
1.1样品采集
空气中苯系物的采样方式有三种,可分为直接采样、有动力采样和被动式采样。直接采样是用注射器、塑料袋等固定容器直接采取空气中浓度较高的被测组分,这种采用方法较为简单,操作容易,但对污染源浓度有较高要求。通常适用于污染物浓度较高的污染源,对于污染浓度较低的污染源不适合。有动力采样是用泵将空气样品通过吸收液、吸附剂、冷阱捕集等来采集目标化合物。一般选择的吸附剂要求具有吸附容量大、收集效率高、化学性质稳定等特点,如采用活性炭作为吸附剂进行采样,一般活化后的活性碳玻璃管两端熔封后可保存三个月,采样后玻璃管两端封塑料帽,放干燥器内可保留一周,可以采用加热或其它方法把苯系物从吸附剂上脱附,然后用载气将样品。被动式采样的原理是气体分子扩散或渗透,通过气体分子扩散或渗透来采集空气中气态或蒸汽态污染物,被动采样不需外加动力,无噪声,主要用于室内空气污染和个体接触量的评价监测。
1.2样品预处理
样品的预处理是空气监测中非常关键的一步,在采样后首先要对样品进行预处理,以便为左进一步的研究做好准备。常见的预处理方法有三种,分别是溶剂解析法、固相微萃取法、低温预浓缩―热解析法。各种方法具有不同的特点,以溶剂解析法为例,传统的溶剂解析法是使用解析溶液达到预处理的目的,但由于解析溶液的体积有可能远远大于分析样品的体积,所以这种方法灵敏度较低,而且这种方法的分析误差较大。热解析法具有较高的灵敏度,可以避免溶剂对分析样品定性定量的干扰,但对样品的回收率较低,不能重复分析,固相微萃取法、低温预浓缩一热解析法在此不做详细介绍。
1.3分析方法
气相色谱法(gas chromatography简称GC)是色谱法的一种。色谱法中有两个相,一个相是流动相,另一个相是固定相。如果用液体作流动相,就叫液相色谱,用气体作流动相,就叫气相色谱。气相色谱法由于所用的固定相不同,可以分为两种,用固体吸附剂作固定相的叫气固色谱,用涂有固定液的担体作固定相的叫气液色谱。在实际工作中,气相色谱法是以气液色谱为主。
气相色谱法具有高效能、高选择性、高灵敏度、分析速度快和应用范围广等特点,是苯系物分析中最常用的方法,对异构体和多组分混合物的定性、定量分析更能发挥其作用,因而得到了较多的运用。苯系物的采样分析方法有:活性炭吸附―二氧化硫解析气相色谱法、低温预浓缩热解析气相色潜法、新固相微萃取―气相色谱法、顶空气相色谱法、超临界流体萃取及吹扫一捕集法。其中活性炭吸附―二氧化硫解析气相色谱法,其优点在于对样品可重复分析,灵敏度较高。
2.苯系物的治理方法
苯系物的治理方法主要有吸附法、吸收法、生物法、高压脉冲电晕法和光催化氧化法,其中光催化氧化法是最有前景的一种挥发性有机物处理技术,已经成为研究的热点。
2.1吸附法
吸附净化法是应用净化剂从稀溶液中提取、分离和富集有用组分或有害组分的方法之一。吸附净化法的原则流程和离子交换法相似,主要包括吸附和解吸两个基本作业。工业上常用的吸附剂有活性炭、磺化煤及某些天然吸附剂,如软锰矿、磷灰石、高岭土、沸石等。其中,活性炭吸附性能最好,当活性炭吸附饱和后可用蒸汽进行解吸,并回收吸附质在处理苯系物的方法中,吸附法应用广泛,该方法与其他方法相比具有去除效率高、净化彻底、能耗低、工艺成熟、易于推广及实用等优点。在苯系物污染控制工程中,正是利用吸附剂不断吸附解吸的循环,去除废气中的苯系物。
2.2吸收法
是利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程。在这过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用,这是物理吸收。也有气液中化学物质之间发生化学反应,这是化学吸收。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收,如用石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫,生成石膏;用碱性溶液或稀硝酸吸收硝酸厂尾气中的氮氧化物,回收再用;还有用碳酸钠等碱性溶液吸收硫化氢。由于吸收法治理气态污染物技术成熟,设计及操作经验丰富,适用性强,因而在大气污染物治理中得到广泛应用,该法不仅能消除气态污染物而且能将污染物转化为有用产品,适合于大气量、中等浓度的含VOCs废气的处理。
2.3生物法
生物法是利用微生物的生命活动将苯系物转变成为简单的无机物及细胞物质的方法。生物法包括生物洗涤法、生物滴滤法和生物过滤法。生物法的原理或基础是生物膜理论,生物化学法净化处理有机废气一般要经历以下几个步骤:废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中;溶解于液膜中的有机污染物成分在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜,进而被其中的微生物捕获并吸收;进入微生物体内的有机污染物在微生物自身的代谢过程中被作为能源和营养物质,经生物化学反应最终转化成为无害的化合物。
3.苯系物检测及治理的进一步建议
苯系物的源解析是一任务艰巨、难度较大但很有意义的课题,目前引起科学工作者和政府官员的广泛重视,应加强用其它学科方法来解决此问题。建立空气苯系物污染数据库。国外对苯系物的研究已较早做了许多工作,包括苯系物污染数据库等,但我国城市空气中苯系物的研究较晚,仍处于起步阶段。目前虽已开展一些工作,但主要集中于珠三角、京津唐地区,而且由于经济发展或管理体制等问题,环保工作相对落后,所以应加强各城市空气污染的研究,丰富我国城市空气中苯系物污染数据库。研制高效的苯系物污染净化方法。研制高性能的复合催化剂,建立吸附光催化一体化净化空气中苯系物污染的方法;筛选高效的植物,探讨植物吸收法的效用;建立空气中低浓度复合污染的控制方法。
【参考文献】
平菇因品质好、产量高、适应性强、易管理、原料来源广泛、栽培方式多样,种植面积不断扩大。近年来,随着人们对食用菌营养价值与保健功能认识的提高,夏季市场需求量日趋增多。但夏季天气炎热,污染率高,病虫害发生严重,加之如果品种选择不当,平菇品质和产量都很难理想。因此,选择适宜的品种,集成新的栽培技术是平菇夏季高产、高效生产的关键。
现根据夏季生产平菇遇到的问题,借鉴温室花卉安全越夏的技术经验,通过品种选择、改进栽培场所环境、加强出菇管理等,经过多年试验示范,总结出了平菇夏季高产、高效生产技术。该技术投资少,生产的平菇品质好,产量也较高,能显著提高生产者经济效益。
一、栽培时间安排
平菇夏季生产时间主要是6月中旬到8月下旬,此间气候炎热,平菇市场供应量少,价格相对较高。按时间推算,平菇栽培一般在2月底或3月初制备母种,3月中旬制作原种,4月中旬制作栽培种,5月中旬投料制作栽培袋,6月中下旬开始出菇供应市场。
二、培养料配制
因夏季高温高湿,发菌及栽培过程中极易感染杂菌,滋生病虫害,因此应进行熟料栽培。培养料应干净、无霉变、无结块。配料时应尽量降低培养料的碳氮比,适当增加生石灰的用量,以提高培养料的pH值。培养料配方可根据资源选用如下配方:
配方1:豆秸60%、棉籽壳28%、麸皮5%、石膏2%、生石灰5%。
配方2:玉米芯80%、麦麸10%、玉米粉4%、过磷酸钙1%、生石灰5%。
培养料含水量为60%~65%。
三、品种选择与发菌
1.品种选择
选择合适的品种是平菇夏季生产成功的关键。平菇品种有低温型、中低温型、中高温型和广温型之分,夏季应选择耐高温的品种。温度对平菇的色泽影响较大,一般在低温条件下色泽较深,高温条件下色泽较浅。而能安全越夏的平菇品种大多为灰白至白色或灰褐色,黑色品种耐高温者较少。但由于消费习 惯的不同和经营者的宣传导向,市场会喜欢不同颜色的平菇,因此,生产者在选择品种时要充分考虑消费者的选择习惯,合理搭配不同颜色的品种。高平1号、夏王40为白色品种,早秋615为浅灰色品种,特抗650为灰色品种,江都71为灰褐色品种,这些品种出菇早、污染率低、产量较高,适合夏季栽培。
2.发菌
菌袋采用聚乙烯袋,规格(23~24)厘米 ×(51~52)厘米,厚度为0.025 毫米,每袋装干料约1.25公斤。
高温灭菌接种后,在发菌室内将菌袋稀疏码成墙式进行发菌,层数不宜过多,以利通风。发菌期间环境温度控制在20~22℃,最高不超过25℃,菌袋内温度不超过28℃。
为促进菌袋快速发菌,可采用人工辅助技术。具体为:当菌袋两端菌种萌发吃料后,在两端菌种处扎孔,直径约0.5毫米,深度1厘米左右,间隔2厘米左右扎一个孔,以利通气增氧。待菌丝封面后,再在菌袋两端菌种处扎孔,直径约4毫米,间隔3厘米左右扎一个,扎破料袋即可。菌袋走菌10厘米左右后,从菌袋两端分别均匀扎3个孔,直径2~2.5厘米,深度10厘米,促进快速发菌。发菌期间,需经常检查菌袋发菌及杂菌感染情况,发现污染菌袋及时清理并注意通风。发菌期间翻袋倒垛2~3次。
四、出菇管理
1.出菇棚建造
选择地势平坦、水源条件好、周围最好有大树遮阴的地方,东西向建造出菇棚。菇棚为砖混结构或钢架结构,东西长约50米,南北宽约12米,顶为拱形或斜坡形,顶高3.5~4.0米。为保证隔热效果,棚顶可采用双层膜中间夹一层草帘,外面覆盖一层毡被。南北两侧墙体为立柱结构,每3米设置1根立柱,高约2米,其他部分安装方便启闭的透光塑料膜。北面中间留宽1.2米的门。
(1)水帘风机。在出菇棚东墙离地0.7米处安装两个2米×3米的降温水帘,水帘进出水管分别与上水井泵与回水井相连,形成封闭循环系统以节约用水,出水井与回水井最好相距20米以上,以保证降温效果。在西墙离地1米 处安装3个直径为1.4米的风机。
(2)微雾降温增湿系统。在出菇棚内离地面高2米处安装高压微雾降温增湿系统。具体为东西向均匀摆放安装4根输水管,管上每隔2米安装微雾喷头,以保证雾滴覆盖整个出菇棚。主管道连接有压水源,水压每平方厘米2~3公斤,保证喷出的雾粒弥漫空中。
2.菌袋摆放
菌袋入棚前先在棚内南北向作0.1米高的排袋畦埂,两畦埂间隔为1米,中间东西走向设置约1.5米宽的走道。地面铺设一层细砂,并用石灰对整个菇棚地面进行消毒。菌袋入棚后,以墙式出菇方式在畦埂上码垛,每垛以5层为宜,每层之间用竹竿隔开,每层菌袋间隔3~5厘米,以利通风散热。
3.出菇管理
出菇包括原基分化、菇蕾形成、子实体生长及采收等阶段。出菇管理就是根据平菇的生物学特性,结合夏季气候特点,对棚内温度、湿度、光照和通风等进行综合协调,创造平菇出菇适宜环境条件的过程。菌袋进入出菇棚5~6天,手触菌袋有弹性,菌丝生理成熟后,即开始原基分化。可通过提高昼夜温差(夜间≤20℃,白天≤27℃)刺激、增加空气湿度(85%~90%),使出菇口呈现湿润状,且干湿交替,减少通风量(早晨通风约2小时),适当增加光照强度等措施,促进原基分化,形成菇蕾。
菇蕾形成初期要避免通风量过大,尽量稳定环境条件,早晚间歇喷雾,保持空气相对湿度85%~90%,并根据棚内温度和天气情况,适时启闭水帘风机和微雾降温装置,避免温度升高,促进子实体的快速生长。随着子实体的生长变大,逐渐加大通风量和喷水时间,尽量降低棚内温度(≤27℃),使菇肉紧实致密,菇形圆正,确保优质高产。
经过一段时间的生长,当菇体八成熟、菌盖边缘尚未完全展开、孢子未弹射时即行采收。采收后停止加湿,恒温养菌5~7天,然后按前述管理措施 进入第二潮菇的生产。
五、病虫害防治
【关键词】生物膜法;有机废气;处理
有机废气是石油化工、橡胶、塑料、涂料、印刷、制药、电缆等众多行业生产加工过程中所产生的废气。有机废气的组成随行业不同有很大的变化,通常含有烃类、醛类、醇类、酸类、酮类、胺类等,此外还有含氮、硫、磷及卤素的有机化合物。有机废气中多含有毒性污染物质,很大一部分是挥发性有机物(VOCs),具有恶臭和对人体健康有害,一些成分如苯并芘、多环芳烃等能直接致癌[1]。治理有机废气已受到许多国家的重视并将其列入环保法规,联合国也早在1991年通过了《有关VOCs跨国大气污染议定书》。我国也在最近颁布的一些国家标准中对VOCs排放或含量作出了限制,如GB 21902-2008《合成革与人造革工业污染物排放标准》、GB 24409-2009《汽车涂料中有害物质限量》等。可见,治理有机废气已成为继治理粉尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物之后又一项环保治理工作的重点,研究有机废气的治理技术有迫切的现实需求。
1.有机废气处理技术发展概况
目前,有机废气的处理技术大致发展为两类:分解消除和浓缩回收。分解消除是利用光、电、热、等离子以及微生物等作用将有机物转化为二氧化碳和水。浓缩回收则是采用吸收、吸附、冷凝及膜分离等方式将有机物浓缩回收后再利用。
分解消除主要处理没有回收利用价值的有机废气,其技术包括直接燃烧法、催化燃烧法、电晕法、等离子法和生物法等。浓缩回收用于处理浓度较高且有回收利用价值的有机废气,其技术有吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法等。
处理没有回收价值的有机废气,如恶臭气体,采用催化燃烧法虽然净化比较彻底,但成本比较高,同时也存在二次污染的问题;电晕法、等离子法等技术有比较好的应用前景,但是实用方面还有一些距离;生物法节能、运行费用低、很少形成二次污染,处理低浓度有机废气(
生物法主要包括生物过滤法、生物洗涤法和生物滴滤法三种型式,其中生物过滤法与生物滴滤法主要通过填料表面生物膜中的微生物净化有机废气,所以这两种方法被合称为生物膜法[3]。
2.生物膜法处理有机废气的机理和工艺型式特点
2.1处理机理
生物膜法处理有机废气的机理最早是荷兰人Ottengraf提出的吸收-生物膜理论,该理论将有机废气的处理过程分成3个步骤:⑴有机废气中的污染物通过扩散由气膜进入液膜;⑵溶解于液膜中的有机物利用浓度差扩散到生物膜,并被微生物捕获和吸收;⑶微生物通过代谢作用将有机污染物分解并转化为无害的二氧化碳和水。
后来孙珮石等人注意到一些不溶于水或微溶于水的有机物,如甲苯等很难用液膜扩散的方法进行解释,故对该理论进行了改进,提出了吸附-生物膜理论,并根据处理低浓度甲苯废气的试验建立了动力学模式[4]。吸附-生物膜理论要点是:⑴有机废气中的污染物通过扩散到达气膜后吸附到润湿的生物膜表面;⑵有机物被微生物捕获和吸收;⑶微生物将有机污染物分解并最终转化为二氧化碳和水。
2.2 主要工艺型式
生物膜法的两种工艺型式各有所长和不足,其特点见表1。
表1 生物膜法主要工艺型式特点
工艺型式 应用范围[5] 适用废气条件 优势 劣势
生物过滤法 进气浓度
生物滴滤法 进气浓度
⒈生物过滤法。工艺流程是:有机废气增湿器生物滤池净化气体排放。主要设备是增湿器和生物滤池,有机废气在增湿器中润湿,然后进入生物滤池。生物滤池里有附着生物膜的填料层,液相基本上是静止的或以微速流动,可根据需要补充水分、养分或调整pH值,但必须保证气体连贯通过滤池。填料可以是堆肥、土壤、塑料滤料、陶瓷滤料、粒状活性炭、泥炭等,填料厚度一般1m左右,面积由所设计的处理效果和气体流量决定。
⒉生物滴滤法。气相流程是:有机废气生物滴滤塔净化气体排放;液相流程是:循环液生物滴滤塔循环液贮槽生物滴滤塔(循环)。生物滴滤塔的结构与生物滤池类似,不同的是循环液由上方喷淋而下,流过里面的填料层。有机废气一般由塔底进入,穿过填料层后从顶部排出。由于生物滴滤塔填料孔隙比生物滤池多,所以气体通过床层的阻力较小。由于液相流动而便于控制反应条件,如pH值、营养物浓度等;而且填料的单位体积微生物浓度较高,其处理高负荷有机废气的效果比生物过滤法强。
3.影响生物膜法处理有机废气主要设计和工艺参数
3.1填料
燃料乙醇是在20世纪初面世的传统产品,后因石油的大规模、低成本开采而被淘汰。随着石油资源的逐步枯竭,近几年,燃料乙醇工业又在世界许多国家得以迅速发展。乙醇,俗称酒精,以玉米、小麦、薯类等为原料,经发酵、蒸馏而制成。然后,将乙醇进一步脱水,再加上适量汽油后,形成变性燃料乙醇。所谓车用乙醇汽油,是指在不含MTBE含氧添加剂的专用汽油中,按体积比加入一定比例(我国目前暂定为10%)的变性燃料乙醇。其他国家,如巴西,普遍使用8%含量的乙醇汽油;在日本,法规要求乙醇含量不得超过3%,因为日本业界的共识是3%乙醇对车辆及动力性无任何不良影响;欧洲乙醇汽油中,乙醇含量通常为5%。在我国,车用乙醇汽油按研究法辛烷值分为90号、93号、95号三个牌号。标志方法是在汽油标号前加注字母E,作为车用乙醇汽油的统一标示。三种牌号的汽油标志分别为:E90乙醇汽油90号、E93乙醇汽油93号、E95乙醇汽油95号。
一、车用乙醇汽油的优点
1.提高燃油品质
首先,可使氧含量达到3.5%,助燃效果好。其次,含乙醇10%,可使93号汽油辛烷值提高0.1―2.2(研究法),0-1.5(马达法)。 这是由于乙醇辛烷值高于汽油的缘故,因而提高了油品的抗爆性能。调配合适的乙醇汽油,可抑制发动机的爆震。
2.降低尾气有害排放
车用乙醇汽油的使用,由于燃烧充分,可使汽车有害尾气排放总量降低33%以上。
3.燃烧充分,减少积碳
它可以有效改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。
4.燃油系统自洁功能
有效地消除汽车油箱及油路系统中燃油杂质的沉淀和凝结,具有良好的疏通作用。
5.减少积碳
减少发动机燃烧室、气门、火花塞、排气管、消声器等部位积碳的产生,延长发动机的使用寿命。
二、车用乙醇汽油的缺点
由于乙醇具有一定的腐蚀性,其对发动机中的橡胶件的适应性提出了更高的要求。如果橡胶件的适应性不好,有可能会对发动机的部件造成损坏。当然,车辆较新,或橡胶和塑料件老化程度小的话,都是不必担心的。从系统来看,乙醇燃料的应用,将会对发动机油提出更高的要求。因此,建议车辆在应用乙醇燃料的同时,选用性能更高的、更适合于乙醇燃料专用的油,保证发动机正常运行。由于乙醇汽油热值低于普通汽油(因含氧缘故,热值低与汽油),因此,燃油消耗会高一些。乙醇汽油中乙醇含10%(体积比)时氧含量为 3.5%(质量分数)。车用乙醇汽油具微腐蚀性,因无水乙醇中有微量有机酸能引起紫铜明显腐蚀,而对其他金属镁、铝、铅及铅包的铁油箱等软金属都有微腐蚀。镍具抗腐蚀性,所以可作化油器部件内衬,或加缓蚀防锈剂,避免这种腐蚀。10%(体积比)乙醇的汽油比普通汽油吸水性强,如过多与水接触,则乙醇易被分离出来,罐底成为含水20%、乙醇70%、烃10%的混合物,并引起乙醇汽油辛烷值下降,所以产品贮存不应超过7天,并在贮器内安装具有干燥剂的呼吸阀,以防乙醇汽油吸水。
三、存在问题
目前,对乙醇汽油的研究并不深入,主要集中在乙醇脱水方面及汽油加入比例方面。国家尚没有一个统一的标准,乙醇汽油也不是在全国范围内推行,只在少数粮食大省推行。各省之间的标准不统一,各省的乙醇汽油比例配方各不相同,而乙醇汽油又不能和普通无铅汽油长期混用。