第一篇：什么是實用新型專利 什么樣的技術可以申請實用新型

什么是實用新型專利 什么樣的技術可以申請實用新型

《專利法》實用新型專利:是指對產品的形狀、構造或者其結合所提出的適于實用的新的技術方案。凡是產品結構、形狀或者結構和形狀相結合,申請實用新型專利。保護期是10年。

實用新型與發(fā)明的不同之處在于：第一，實用新型只限于具有一定形狀的產品，不能是一種方法，也不能是沒有固定形狀的產品；第二，對實用新型的創(chuàng)造性要求不太高，而實用性較強。

產品的形狀是指產品所具有的、可以從外部觀察到的確定的空間形狀。對產品形狀所提出的技術方案可以是對產品的三維形態(tài)的空間外形所提出的技術方案，例如對凸輪形狀、刀具形狀作出的改進；也可以是對產品的二維形態(tài)所提出的技術方案，例如對型材的斷面形狀的改進。

產品的構造是指產品的各個組成部分的安排、組織和相互關系。產品的構造可以是機械構造，也可以是線路構造。機械構造是指構成產品的零部件的相對位置關系、聯(lián)接關系和必要的機械配合關系等，線路構造是指構成產品的元器件之間的確定的連接關系。復合層可以認為是產品的構造，產品的滲碳層、氧化層等屬于復合層結構。

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第二篇：新型殺菌技術

新型食品殺菌技術研究進展

沈子明 20110806144

（徐州工程學院 食品(生物)工程學院，江蘇 徐州221000）

摘要：隨著人們生活和消費水平的提高，對各種食品的總體質量要求越來越高，要求食品不破壞或少破壞營養(yǎng)成分，保持原有的風味。這就對食品的殺菌工藝及設備提出了新的要求。傳統(tǒng)的殺菌技術存在著種種弊端，隨著科學技術的發(fā)展，一些用于殺菌工藝的高新技術應運而生。本文主要介紹了一些新的殺菌技術的原理及其在食品工業(yè)中的應用。

關鍵詞：食品殺菌；新技術；發(fā)展應用

Research Progress of the New Food Sterilization Technology

SHEN Zi-ming20110806144

(College of Food(Biology)Engineering, Xuzhou Institute Of Technology, Xuzhou221000, China)

Abstract: With the improvement of people's living and consumption level, people's demond on all kinds of food is more and more high, who require that food is not damaged or less destruction of nutrients and keep the original flavor.This puts forward new requirements on the sterilization process and equipment for food.The traditional sterilization technology has many shortcomings, with the development of science and technology, some to emerge as the times require high-tech sterilization process.This paper mainly introduces the application of the principle of some new sterilizing technology and their applications in food industry.Key words:Food sterilization;New technology;Development and application

中圖文分類號：TS201.6文獻標志碼：A文章編號：

食品是人類賴以生存和發(fā)展的最基本物質條件，食品安全直接關系到國民的身體健康和生命安全。食品腐敗變質的主要原因是某些微生物的存在致使食品品質改變，因此，食品殺菌就成為食品加工中的重要操作單元，即通過殺滅腐敗菌和致病菌來延長產品的貯藏期，保證產品的安全[1]。傳統(tǒng)的殺菌都是采用高溫干燥、燙漂、巴氏殺菌、冷凍及防腐劑等常規(guī)技術，但這些技術大都處理時間長，殺菌不徹底或不易實驗自動化生產，同時影響食品原有的風味和營養(yǎng)成份[2]。為了更大限度的保持食品天然的色、香、味和一些生理活性成分，滿足現(xiàn)代人生活要求，近年來，國際食品領域涌現(xiàn)出一些高效、安全、能保持食品原有風味和營養(yǎng)的殺菌新技術。

各種殺菌技術發(fā)展的歷史長短不一，有著各自的特點和適用范圍。現(xiàn)將現(xiàn)代食品工程中應用的各種新殺菌方法的特點、研究現(xiàn)狀及其應用領域作以介紹。

1熱力殺菌技術

1.1超高溫瞬時殺菌技術

超高溫殺菌于1949年隨著斯托克（Stork）裝置的出現(xiàn)而問世，其后國際上出現(xiàn)了多種類型的超高溫殺菌裝置。超高溫處理可分為間接加熱和直接加熱兩大類型。它是使料液迅速升溫至130 ℃以上，然后保持幾秒鐘，再迅速冷卻到30~40 ℃從而實現(xiàn)對料液瞬間的殺菌。超高溫瞬時殺菌技術的殺菌效果特別好，幾乎可達到或接近滅菌的要求，而且殺菌時間短，物料中營養(yǎng)物質破壞少，營養(yǎng)成分保存率達92％以上，大大優(yōu)越于傳統(tǒng)的熱力殺菌法。配合食品無菌包裝技術的超高溫式殺菌裝置在國內外發(fā)展很快，目前這種殺菌技術已廣泛用于殺菌乳、果汁及各種飲料、豆乳、酒等產品的生產中[3]。

1.2歐姆殺菌技術

電阻加熱殺菌也叫歐姆殺菌，是一種新型熱殺菌方法，它借通入的電流使食品內部產生熱量而達到殺菌的目的，是酸性和低酸性食品和帶顆粒(粒徑小于25 mm)食品進行連續(xù)殺菌的一種新技術。電阻加熱殺菌使用交流電的頻率為50-60 Hz, 它利用電極將電流直接導入食品，由食品自身的介電性質產生熱量，以達到殺菌的目的。電阻加熱的適用性由食品物料的電導率來決定，大多數(shù)能用泵輸送的、溶解有鹽類離子且含水量在30％以上的食品都可用電阻加熱來殺菌，且效果很好，而一些脂肪、糖、油、未添加鹽的處理水等非離子化的食品則不適用該技術。英國APV食品加工中心的試驗表明，電阻加熱已成功地用于各種包含大顆粒的食品和片狀食品的殺菌，如馬鈴薯、胡蘿卜、蘑菇、牛肉、雞肉、片狀蘋果、菠蘿、桃等[4]。在國內這一技術已試用于大豆食品的加工，且得到良好的效果。

1.3高壓低溫殺菌技術

高壓低溫殺菌是將食品在60 ℃條件下，使用608 MPa壓對食品進行殺菌處理，可將霉菌和芽孢菌的數(shù)量減少到原先的十萬分之一。在25 ℃的條件下，使用608 MPa，處理20 min，可將土豆色拉、豬肉等食品的芽孢菌全部殺死。美國用高壓低溫對天然果汁進行殺菌處理，也取得滿意的結果[5]。該技術對肉食、果蔬或果汁，可在不破壞食品原有的成分結構和風味的情況下達到殺菌效果。

1.4微波殺菌技術

微波殺菌是指波長在1 mm~1 m(頻率為300~3×105 MHz)之間的電磁波以光速向前直進，遇到食品類介質損失較大的物質則吸收，吸收后產生分子間的磨擦，從而把電波能轉為熱能。由于食品中的微生物吸收電能而使溫度升高，破壞菌體中的蛋白質，從而起到殺死微生物服務體作用。微波加熱殺菌，具有穿透能力強，節(jié)約能源，加熱效率高等特點[6]。目前可用于肉、魚、豆制品、牛乳、水果及啤酒等的殺菌。錢建亞[7]啤酒采用中高功率殺菌后，菌落總數(shù)小于14 cfu/mL，大腸菌群未檢出，都符合國標GB4927-1985。

2冷殺菌技術

2.1超高壓殺菌技術

所謂高壓殺菌是指將食品放人液體介質中，加100 MPa-1000 MPa的壓力作用一段時間后，如同加熱一樣，殺滅食品中的微生物的過程。高壓殺菌對微生物的致死作用主要是通過破壞其細胞膜和細胞壁，使蛋白質凝固(蛋白質高級結構改變)，抑制酶的活性和遺傳物質的復制等實現(xiàn)的。高壓的殺菌效果，一般而言，壓力越高，效果越好。在相同壓力下延長受壓時間并不一定能提高滅菌效果。高壓殺菌避免了熱處理而出現(xiàn)的影響食品品質的各種弊端，保持了食品的原有風味、色澤和營養(yǎng)價值。由于是液體介質的瞬間壓縮過程，滅菌均勻，無污染，操作安全，且較加熱法耗能低，減少環(huán)境污染。經研究高壓處理后的果汁和蔬菜汁達到了殺菌效果，而且Vc損失很少，殘存酶活性只有4％，色香味等感官指標不變，其綜合效果優(yōu)于熱力殺。同時超高壓殺菌還可能因其機械壓力引起果蔬在極限壓力下變形或狀態(tài)明顯改變，因此它主要運用于沒有固定形狀的果蔬制品中[8]，產生不可逆變化。黃亞東等

[9]利用超高壓處理技術對純天然、熱敏性的胡蘿卜-花生奶茶進行殺菌處理，能使蛋白質變性、微生物失去活性。還可達到保持營養(yǎng)、改善風味、提高品質、延長貨架期等目的。

2.2輻射殺菌技術

自從原子能和平利用以來，經過40多年的研究開發(fā)，人們成功地利用原子輻射技術進行食品殺菌保鮮。輻照就是利用X射線、C射線或加速電子射線（最為常見的是60Co和137Cs的C射線）對食品的穿透力以達到殺死食品中微生物和蟲害的一種冷滅菌消毒方法。受輻照的食品或生物體會形成離子、激發(fā)態(tài)分子或分子碎片，進而這些產物間又相互作用，生成與原始物質不同的化合物，在化學效應的基礎上，受輻照物料或生物體還會發(fā)生一系列生物學效應，從而導致害蟲、蟲卵、微生物體內的蛋白質、核酸及促進生化反應的酶受到破壞、失去活力，進而終止農產品、食品被侵蝕和生長老化的過程, 維持品質穩(wěn)定[10]。輻照殺菌幾乎不產生熱量，可保持食品在感官和品質方面特性，并適合對冷凍狀態(tài)食品進行殺菌處理[11]。1980年聯(lián)合國糧農組織（FAO）、國際原子能機構（IAEA）和世界衛(wèi)生組織

（WHO）聯(lián)合專家委員會，提出了“用10 KGY 以下劑量輻照的任何食品,都沒有毒理學方面問題, 沒有必要進行毒理學試驗”的建議，從而在世界范圍內推進了輻照在食品生產中的商業(yè)化應用[12]。

3其他殺菌技術

3.1脈沖電場殺菌技術

高壓電場脈沖殺菌是將食品置于兩個電極間產生的瞬間高壓電場中，由于高壓電脈沖（HEEP）能破壞細菌的細胞膜，改變其通透性，從而殺死細胞。高壓脈沖電場的獲得有2種方法。一種是利用LC振蕩電路原理，先用高壓電源對一組電容器進行充電，將電容器與一個電感線圈及處理室的電極相連，電容器放電時產生的高頻指數(shù)脈沖衰減波即加在兩個電極上形成高壓脈沖電場。由于LC 電路放電極快，在幾十至幾百個微秒內即可以將電場能量釋放完畢，利用自動控制裝置，對LC振蕩器電路進行連續(xù)的充電與放電，可以在幾十毫秒內完成殺菌過程。另一種是利用特定的高頻高壓變壓器來得到持續(xù)的高壓脈沖電場[13-15]。殺菌用的高壓脈沖電場強度一般為15～100 kV/ cm，脈沖頻率為1～100 kHz，放電頻率為1～20 kHz[16]。高壓電場脈沖殺菌一般在常溫下進行，處理時間為幾十毫秒，這種方法有2個特點：一是由于殺菌時間短，處理過程中的能量消耗遠小于熱處理法。二是由于在常溫、常壓下進行，處理后的食品與新鮮食品相比在物理性質、化學性質、營養(yǎng)成分上改變很小，風味、滋味無感覺出來的差異。而且殺菌效果明顯(N/No<10-9)，可達到商業(yè)無菌的要求，特別適用于熱敏性食品，具有廣闊的應用前景。

3.2脈沖強光殺菌

脈沖強光殺菌技術是采用強烈白光閃照的方法進行滅菌，它由一個動力單元和一個惰性氣體燈單元組成。動力單元是一個能提供高電壓高電流脈沖的部件，它為惰性氣體燈提供能量，惰性氣體燈能發(fā)出由紫外線至近紅外區(qū)域的光線，其光譜與太陽光十分相近，但強度卻強數(shù)千倍至數(shù)萬倍，光脈沖寬度小于800 Ls。該技術由于只處理食品的表面，從而對食品的風味和營養(yǎng)成分影響很小，可用于延長以透明材料包裝的食品及新鮮食品的貨架期。周萬龍等[17]研究表明，脈沖強光對枯草芽孢桿菌、酵母菌都有較強的致死效果，30余次閃照后，可使這些菌由105個減少到0個；脈沖強光起殺菌作用的波段可能為紫外線，但其他波段可能有協(xié)同作用。

3.3急速冷凍殺菌技術

英國科學家最近發(fā)現(xiàn)，使用干冰丸可以凍死有毒細菌。與其他廣泛使用的化學消毒劑不同，干冰丸可迅速揮發(fā)，而沒有殘留物質。目前，英國一研究小組希望將該技術轉化應用于飯店和食品加工廠里的設備表面凈化。噴槍是由俄亥俄州拉夫蘭的冷風機公司制造的。它每分鐘噴出10 m3的壓縮氣體，其中混有谷粒大小的固體二氧化碳[18]。因為二氧化碳的溫度是-78.4 ℃，與細菌接觸后立即將細菌冷凍。

3.4高壓靜電場殺菌技術

高壓靜電場具有較好的殺菌作用，而且隨著電場強度的增大和處理時間的延長，殺菌效果更好。但它也受包裝的影響。蔣耀庭等[19]研究了高壓靜電場在生醬油滅菌處理的研究。黃煒等[20]利用高壓靜電場對水、果汁、牛奶等6種食品進行處理，結果顯示，靜電場能殺滅這些食品中的細菌，而且對食品的色、香、味不會產生影響。雖然高壓靜電場對食品有較好殺菌作用，但也會產生一定的負面影響，要廣泛用于目前的食品工業(yè)，還存在一定的距離。

4展望

除上述殺菌新技術外，食品殺菌還有臭氧殺菌技術、CO2殺菌技術、遠紅外殺菌技術等傳統(tǒng)殺菌技術，它們都在食品工業(yè)的不同領域顯示出較好的應用價值。在我國食品工業(yè)中，由于生產技術的落后，大多數(shù)產品是利用傳統(tǒng)的熱力殺菌，致使一些產品的質量、檔次不高。

今后在發(fā)展殺菌技術方面，應提高科技含量，拓寬殺菌技術的研究與應用，生產高附加值的食品，從而提高產品的檔次及在國際市場的競爭力；其次積極引進國外現(xiàn)有的先進設備，在吸收消化的基礎上加以改進，加快在食品工業(yè)中的應用工藝研究，從而與國際市場接軌。

參考文獻：

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第三篇：新型傳感器技術

前

言

傳感器工作原理的分類：

物理傳感器應用的是物理效應

化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象

以其輸出信號為標準可將傳感器分為：

模擬傳感器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。

數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉換)。

開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。

應用的材料觀點出發(fā)可將傳感器分成下列幾類：

(1)按照其所用材料的類別分 金屬 聚合物 陶瓷 混合物

(2)按材料的物理性質分  導體 絕緣體 半導體 磁性材料

(3)按材料的晶體結構分 單晶 多晶 非晶材料

按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為：

集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器

集成傳感器是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術制造的。通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同一芯片上。

薄膜傳感器則是通過沉積在介質襯底(基板)上的，相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。

厚膜傳感器是利用相應材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。

第1章 傳感器敏感材料

1半導體硅材料

1.1 單晶硅：固態(tài)傳感器的材料，優(yōu)點：

優(yōu)良的機械、物理性質，材質純，內耗低、功耗小。機械品質因數(shù)高達106數(shù)量級，滯后和蠕變極小，機械穩(wěn)定性好。

各向異性，具有很好的熱導性，應變靈敏系數(shù)高。

1.2 多晶硅：是許多單晶的聚合物。晶粒的排列是無序的，不同的晶粒有不同的單晶取向，而每一晶粒內部具有單晶的特征。晶粒與晶粒之間的部位稱為晶界，其對壓阻效應的影響可通過控制摻雜濃度來降低。晶粒越大，壓阻效應越大。

1.3 非晶體硅：在光電器件、傳感器中應用。與晶體材料相比，非晶體硅具有：

（1）在可見光范圍內具有高的光吸收系數(shù)。（2）淀積溫度低（200-300oC），可用多種材料作襯底，感受大面積淀積。（3）材料性能穩(wěn)定，具有較高的機械強度。（4）具有高的塞貝克系數(shù)

（5）純非晶硅沒有壓阻效應，利用微晶相與非晶相混合可產生壓阻效應，靈敏系數(shù)高。（6）非晶硅的彈性模量和多晶硅一樣，取決于制備和熱處理，一般為（150—170）×103MPa。

可制成多種傳感器，如光傳感器，成象傳感器，高靈敏度溫度傳感器，微波功率傳感器，觸覺傳感器等。

1.4 硅藍寶石：是在藍寶石襯底上應用外延生長技術形成的硅薄膜。襯底是絕緣體，可實現(xiàn)元件之間的分離，且寄生電容小。

蠕變極小，優(yōu)于單晶硅；耐輻射能力強；化學穩(wěn)定性好，耐腐蝕性強。具有耐環(huán)境性強的優(yōu)勢。

2化合物半導體材料

先進的成象傳感器材料。如碲鎘汞、銻化銦、砷化鎵等。開發(fā)長波段的應用。

無源探測的紅外光敏技術，廣泛應用。如紅外夜視、火控、跟蹤定位、精確制導

3石英敏感材料

3.1石英晶體 晶態(tài)sio2 特點：各向異性，具有壓電特性；絕緣體；和單晶硅一樣，具有優(yōu)良的機械物理性質。

工作溫度為２００℃－２５０℃

3.2 石英玻璃：非晶態(tài)SIO2，物理特性與方向無關。機械物理性能和化學性能極優(yōu)。在７００ ℃－８００ ℃以前，彈性模量隨溫度的增高而增大，以后隨溫度的升高而下降。

最高使用溫度為1100 ℃。適宜制造高精度傳感器

4精密陶瓷材料

以化學合成的物質為原料，控制其中的組分比，經過精密的成型燒結，可制成適合傳感器需要的多種精密陶瓷材料----功能陶瓷材料。

特點：耐熱性，耐腐蝕性，多孔性，光電性，壓電性等獨特的性能。新開發(fā)陶瓷溫度、氣體、溫度、光電、離子、加速度、陀螺等傳感器 ZnO薄膜

作為壓電體、光導體、光波導和半導體的多用途材料； 六角晶結構，各向異性體，有大的壓電常數(shù)，大的聲光、電光和非線性光學系數(shù)。淀積ZnO膜技術最廣泛的方法是磁控濺射方法，可獲得壓電性能、光學性能優(yōu)良，表面平坦而透明的致密薄膜層。6 鐵電聚合物

是指含有鐵電晶體組織的特殊高分子聚合物，如聚氯乙烯、聚偏二佛乙烯（PVF2)。

PVF2優(yōu)良，具有壓電、熱釋電特性。

應用在電-聲和機-電傳感器，如聲頻、超聲波等。非晶態(tài)磁性合金

結構為長程無序，短程有序；

在旋轉磁場中的各個方向的相對磁導率較高；

電阻率高，在交變磁場作用下，渦流損耗小，響應快，高頻特性好； 磁致伸縮效應大；

機械強度高，高達2000-3500MPa。

根據(jù)傳感器的具體特性要求確定這類材料的組分和形狀。

8形狀記憶合金

新的傳感器材料，具有熱彈性和超彈性；

過程：把某種記憶合金在高溫下定形后，若冷卻到低溫產生形變，只要溫度稍微升高就可以使形變迅速消失，并回到高溫下所具有的形狀。代表性材料有：NiTi ,CuZnAl,CuAlNi。復合材料

原子合成法通過控制材料的特性可以合成理想傳感器材料;晶體合成法:多層結構,材料的混合在原子級上進行控制,合成的材料也叫人造晶格或超晶格;超晶格結構具有全新的材料特性;超晶格結構可隨意控制物理常數(shù),具有很大的發(fā)展前景。

硅材料的質量輕,密度為不銹鋼的1/3,而彎曲強度為不銹鋼得3.5倍,具有高強度比和高密度比;熱導性為不銹鋼7倍,而熱膨脹系數(shù)不到不銹鋼的1/7;

第2章 微機械加工技術

分為三類：硅微機械加工技術、超精密機械加工技術和X射線深層光刻電鑄成型（LIGA)技術。

2.1硅微機械加工技術 硅微機械加工技術是硅集成電路工藝的擴展技術。主要用于制造以硅材料為基底、層與層之間有很大差別的三維微結構，包括膜片、懸臂梁、探針等微結構與特殊薄膜和高性能的電路相結合，成功制造出固態(tài)傳感器 1.刻蝕技術

（１）體型結構腐蝕加工

腐蝕加工是形成微型傳感器結構的關鍵技術，分為化學腐蝕（濕法）和離子刻蝕（干法）兩種。

（2）表面腐蝕加工---犧牲層技術 利用硅表面微機械加工技術，開發(fā)、研制出尺寸小的懸式結構 工藝過程:

通過淀積法（濺射、蒸發(fā)）

在Si基片表面上生成SiO2犧牲層(微米級)

根據(jù)要求的形狀刻蝕一部分SiO2

再剩下的SiO2層上通過淀積生成Si層

用刻蝕法刻蝕淀積的Si層

溶解SiO2犧牲層,獲得與Si基片略連接或完全分離的懸臂式結構 2.薄膜技術

多晶硅膜、二氧化硅膜、金屬膜等作為微型傳感器結構的復合材料。制作方法：物理氣相淀積和化學氣相淀積。物理氣相淀積是利用蒸鍍和濺射。

化學氣相淀積是讓氣體與襯底材料在加熱的表面進行化學反應，使另一種物質在表面上形成膜。

(1)真空蒸鍍：用蒸發(fā)鋁和金的方法來獲得電極的歐姆接觸區(qū)，可直接制造敏感元件的薄膜。

(2)濺射成膜工藝,最流行工藝,設備較復雜,成膜速度慢,但形成的膜牢固,制出高熔點的金屬膜和化合物膜,且化學成分不變。濺射方式有射頻濺射、直流濺射和反應濺射等，射頻濺射應用廣泛。(3)化學氣相淀積(CVD)：是使含有待淀積物質的化合物升華成氣體，與另一種氣體化合物在一個反應室中進行反應，生成固態(tài)的淀積物質，使之淀積在基底上而生成薄膜。

(4)等離子化學氣相淀積(PECVD):在溫度３５０－４００ ℃利用等離子體的活性。

過程：在反應過程中，為了產生等離子體，可加上直流或射頻高電壓，反應室通入一定量氣體，使之發(fā)光放電，反應室內的氣體將被電離而等離子化。3.固相鍵合工藝

把兩個固態(tài)部件直接鍵合在一起的加工工藝，也就是把微機械部件裝配在一起的一種技術。

典型例子就是硅－玻璃或金屬－玻璃間的靜電鍵合。

過程：把表面拋光的硅和熱膨脹系數(shù)相近的玻璃緊密接觸，在４００℃高溫下，接上硅為正、玻璃為負的直流電壓（５００－１５００伏）；在靜電力作用下，使硅與玻璃在界面處接近到分子級的距離而形成牢固的、永久性的分子鍵合

2.2 傳感器用石英、陶瓷、高分子聚合物和金屬材料為基底時，用到超精密機械加工技術，如激光精密加工等。

2.3X射線深層光刻電鑄成型技術

是深層同步輻射X射線光刻與電鑄工藝相結合的制造技術。與犧牲層技術結合可制造出微型懸式結構。

工藝過程如下：

在硅基片上濺射犧牲層

用紫外光通過掩膜照射犧牲層，制作平面圖形

在犧牲層上涂一層鈦、鎳組成的薄膜作為電鑄的金屬基底 在金屬基底上淀積光致抗蝕劑層，覆蓋掩膜

利用深層同步輻射X射線光刻技術對光致抗蝕劑層進行曝光 用化學蝕刻法蝕刻光致抗蝕劑層，制成電鑄用的初級模板

在金屬基底上，以初級模板為模型進行電鑄，形成了與模板形狀互為凹凸的三維結構

用化學溶劑溶解掉初級模板、金屬基底和犧牲層，獲得懸式結構

第3章 傳感器的建模

3.1原因和過程

建立傳感器的模型,在原理分析、結構設計、樣機研制中有重要作用。

建模過程：（1）根據(jù)本質特征建立傳感器的物理模型；（2）建立傳感器的數(shù)學模型；（3）求解數(shù)學模型。

建模的方法：主要有能量法、概率法、狀態(tài)法等

3.2受軸向力兩端固支梁

建模步驟：１）幾何方程；

２）物理方程；

３）彈性勢能、彈性方程（對體積）；

４）動能；

５）梁上的任一點橫截面處的初始應力；

６）由初始應力引起的初始彈性勢能；

７）建立總的彈性勢能；

８）建立泛函；

９）利用泛函原理；

１０）求解微分方程。

3.3改進懸臂梁

改進型懸臂梁的特征是：

在載荷F的作用下，梁的根部區(qū)域和端部區(qū)域的應力狀態(tài)是相反的； 梁的根部受力情況優(yōu)于典型懸臂梁，測力范圍增大； 梁上布置測力元件優(yōu)于典型懸臂梁。

第4章 硅電容式集成傳感器

靈敏度高，穩(wěn)定性好，量程寬

平行板式

C=ε0εA/d 通過改變極板間距d ,極板相對面積A（或長度L）和介電常數(shù)ε，可以使電容器的電容發(fā)生變化。

基于阻抗測量技術的電容信號檢測，其測量線路有：（１）交流電橋式；（２）充放電式；（３）調頻式；（４）諧振式。

硅電容式集成壓力傳感器的接口電路

1.開關-電容接口電路：由差動積分器和循環(huán)運行的A/D變換器組成。電路的工作過程：復位、檢測、換算和轉換。2.電容—頻率變換電路

采用電容—頻率變換電路，可將電容輸出的電壓變換為頻率 信號輸出?？芍苯咏尤胗嬎銠C。

第5章 諧振式傳感器

由ERD組成的電—機—電諧振子環(huán)節(jié)，是諧振式傳感器的核心。適當?shù)剡x擇激勵和拾振手段，構成一個理想的ERD，對設計諧振式傳感器至關重要。由ERDA組成的閉環(huán)自激環(huán)節(jié)，是構成諧振式傳感器的條件。

由RDO(C)組成的信號檢測、輸出環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)檢測被測量的手段。

每周平均儲存的能量Q?每周由阻尼損耗的能量值反映了諧振子振動中阻尼比的大小及消耗能量快慢的程度。同時也反映了幅頻特性曲線諧振峰的陡峭的程度，即諧振敏感元件選頻能力的強弱。

雙激單拾

單激雙拾

穩(wěn)定的自激振蕩：

1、幅度平衡條件|AF|=1

2、相位平衡條件φA+φF=(2n+1)π（n=0,1,2,3···）

采用電磁方式作為激勵、拾振手段最突出的優(yōu)點是與殼體無接觸，但也有一些不足。如電磁轉換效率低，激勵信號中需引入較大的直流分量，磁性材料的長期穩(wěn)定性差，易于產生電磁耦合等。

第6章 聲表面波傳感器

特點：高精度；與微處理器連接，簡單；可批量生產等?？v波是質點的振動方向與傳播方向同軸的波

橫波 質點的振動方向與波的傳播方向垂直

聲表面波的衰減

波束偏離和衍射效應引起的． 原因：

材料固有的衰減；

材料表面粗糙引起散射； 向外輻射聲波．

叉指換能器

功能是激勵瑞利表面波（１）基本特性：

基本結構：叉指電極、叉指周期、換能器孔徑。物理過程：壓電效應和逆壓電效應。

基本性能：頻率高、對稱性、帶寬取決于指對數(shù)、互易性、內加權、制造簡單，重復性、一致性好。

第7章 薄膜傳感器

薄膜與傳感器特性的關系: 1)選擇性;2)可靠性;3)響應時間;4)分辨率;5)其它特性

厚膜與薄膜：區(qū)別不在于膜的厚度，而是制備工藝的不同。薄膜（真空蒸鍍，濺射，氣相淀積）

第8章 氣體傳感器

主要參數(shù)與特性

響應時間 選擇性 穩(wěn)定性 溫度特性 濕度特性

電源電壓特性

應變效應：導體或半導體電阻隨其機械變形而變化的物理現(xiàn)象。

光纖數(shù)值孔徑：入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個角度范圍內的入射光才可以。這個角度α的正弦值就稱為光纖的數(shù)值孔徑（NA = sinα）

SAW模式轉換：針對瑞利波，其質點作橢圓振動，有橫振動又有縱振動，遇到阻抗不連續(xù)時，入射波一部分以瑞利波形式反射回來，還有一部分能量在反射時轉換為體波

壓電效應：某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應。

逆壓電效應是指對晶體施加交變電場引起晶體機械變形的現(xiàn)象。

單模光纖芯徑?。?0m m左右），僅允許一個模式傳輸，色散小，工作在長波長（1310nm和1550nm），與光器件的耦合相對困難

多模光纖芯徑大（62.5m m或50m m），允許上百個模式傳輸，色散大，工作在850nm或1310nm。與光器件的耦合相對容易

壓阻效應，是指當半導體受到應力作用時，由于載流子遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象

速度勁化：壓電晶體，由于壓電效應，在聲波傳播過程中，將有一個電勢隨同傳播，且使聲波速度變快。

與頻率無關--非色散波

金屬賽貝克效應：在兩種不同導電材料構成的閉合回路中，當兩個接點溫度不同時，回路中產生的電勢使熱能轉變?yōu)殡娔艿囊环N現(xiàn)象。

波束偏離－－各向異性固體，波的相速度與群速度不一致；或相位傳播方向與能量傳播方向不一致．

第四篇：什么是新型墻體材料

什么是新型墻體材料，它有哪些優(yōu)越性?(2005/12/05 10:58)

什么是新型墻體材料，它有哪些優(yōu)越性? 新型墻體材料是一個相對的概念，隨著社會和經濟的發(fā)展及科技水平的不斷進步，新材料不斷涌現(xiàn)，不同時期的新型墻體材料的含義不同。從保護耕地、保護環(huán)境、節(jié)能利廢的角度出發(fā)，新型墻體材料的定義是指：主要以非粘土為原料生產的墻體材料，尤其鼓勵利用工業(yè)廢渣，如粉煤灰、煤矸石等大宗廢渣生產的墻體材料。由于目前國情和科技水平所限，考慮到面廣量大的磚瓦企業(yè)不可能做到一下子轉產非粘土墻體材料，而粘土實心磚改產粘土空心磚，轉產資金省、工藝技術便于掌握，是切實可行的，同時也能節(jié)約部分土地，因此，目前把孔洞率達到國家和省規(guī)定比例的粘土制品作為一種過渡產品，在一定時期內視為新型墻體材料。我省規(guī)定：可視為新型墻體材料的粘土空心磚孔洞率要達到25%以上的燒結多孔磚、45%以上的燒結空心磚和空心砌塊的標準，可視為新型墻體材料的摻人工業(yè)廢渣生產的粘土制品，廢渣摻入的體積比要大于30％。隨著墻改工作的發(fā)展，以上標準將逐步提高。新型墻體材料一般具有保溫、隔熱、輕質、高強、節(jié)土、節(jié)能、利廢、保護環(huán)境、改善建筑功能、增加房屋使用面積等一系列優(yōu)點，其中相當一部分品種屬于綠色建材。當前阻礙人們在住宅建筑中采用新墻材的重要原因，是新墻材價格一般較高，用簡單的每平方米建筑面積材料價格對比的方法，無疑新墻材房屋造價自然要貴，如果用同等功能房屋綜合經濟分析方法對比，就不貴。據(jù)各地調查計算，由于新墻材房屋減輕重量降低基礎造價，擴大使用面積，節(jié)約工時，節(jié)省材料，縮短還貸周期，減少貸款利息，再加上各種優(yōu)惠政策因素，大部分新墻材房屋綜合造價非但不貴，反而略有降低，這點已有不少實例所證明。我省發(fā)展的大宗新墻材主要有：砼空心砌塊、煤渣砌塊、粘土空心磚、粉煤灰加氣砌塊、煤矸石磚：粉煤灰燒結磚及各種輕質、復合板材等，大多數(shù)不用或少用粘土資源，具有顯著的社會效益和經濟效益。

第五篇：新型分離技術

化工與能源學院

科技論文寫作課程論文

專業(yè)班級： 姓名： 學號： 指導老師：

寫作日期：

2013年6月5日

成績：

新型分離技術的應用及研究現(xiàn)狀

摘要本文對膜分離技術、色譜分離技術、吸附分離技術、離心分離技術、萃取分離技術等新型分離技術的應用和研究現(xiàn)狀進行了闡述

Abstract In this discourse , the author introduces the status oftheapplicationandresearch of some new separation technology such as membrane separation technology, chromatography, adsorption separation technology, centrifugal separation, extraction separation technology and so on.分離技術是研究生產過程中混合物的分離、產物的提取或純化的一門新型學科,隨著社會的發(fā)展,對分離技術的要求越來越高,不但希望采用更高效的節(jié)能、優(yōu)產的方法,而且希望所采用的過程與環(huán)境友好.正是這種需求,推動了人們對新型分離技術不懈的探索.近十余年來,新型分離技術發(fā)展迅速,其應用范圍已涉及化工、環(huán)保、生化、醫(yī)藥、食品、電子、航天等領域,不少技術已趨成熟.下面一一進行闡述.[1]1 膜分離技術

1.1 分離膜的種類

隨著科學技術的發(fā)展，膜的種類得到發(fā)展，按材料性質，可以分為高分子膜、金屬膜、無機膜.根據(jù)結構可分為均質膜、非對稱膜、復合膜、離子交換膜、荷電膜、液膜.按成膜方法不同，分為三類，微孔膜(即核孔膜)、控制拉伸膜和海綿狀結構膜.1.2 膜分離過程

微濾是最早使用的膜分離技術，是在壓力差作用下進行的篩孔分離、使不溶物濃縮的過程，主要用于濾除 0． 05 ～ 10 μm 的懸濁物質顆粒.主要應用于截留顆粒物、液體澄清以及除菌.超濾是在壓力差作用下進行的篩孔分離過程.納濾是從水溶液中分離除去中小分子物質的過程(分子量為 300 ～ 500).其原理是在超濾和反滲透間提供了一種選擇性媒介，在濃縮有機溶質的同時，也可脫鹽.1.3國外分離技術的發(fā)展及研究進展

[2］

早在上世紀 30 年代，硝酸纖維素微濾膜已商品化，近年來開發(fā)出聚四氟乙烯為材料的微濾膜新品種，它使用范圍非常廣，銷售額居于各類膜的首位.從上世紀 70 年代，超濾應用于工業(yè)領域，現(xiàn)在應用領域非常廣泛.上世紀 80 年代，新型含氟離子膜在氯堿工業(yè)應用成功.第三代低壓反滲透復合膜，性能大幅提高，已在藥液濃縮、化工廢液、超純水制造等領域得到廣泛應用.1979 年 Monsanto 公司成功研制出 H2/N2分離系統(tǒng).滲透汽化于 80 年代后期進入工業(yè)應用，主要用于醇類等恒沸物脫水，該過程節(jié)約能源，不使用挾帶劑，使用起來比較經濟.此外，用滲透汽化(PV)分離有機混合物，近年也有中試規(guī)模研究的報道.1.4國內分離技術的發(fā)展及研究進展

［3-4］

我國膜技術始于上世紀 50 年代末，1966 年聚乙烯異相離子交換膜在上海化工廠正式投產.1967年用膜技術進行海水淡化工作.我國在 70 年代對其它膜技術相繼進行研究開發(fā)(電滲析、反滲透、超

濾、微濾膜)，80 年代進入應用推廣階段.中國科學院大連化物所在 1985 年首次研制成功中空纖維N2/H2分離器，現(xiàn)已投入批量生產.我國在 1984 年進行滲透汽化(PV)研究，1998 年我國在燕山化工建立第一個千噸級苯脫水示范工程.中國科技部把滲透汽化透水膜、低壓復合膜、無機陶瓷膜及天然氣脫濕膜等列入“九五”重點科技攻關計劃，分別由清華大學、南京化工大學及中科院大連化物所、杭州水處理中心承擔，進行重點開發(fā)公關.1998 年 10月國家發(fā)改委在大連投資興建國家膜工程中心，技術上以中國科學院大連化物所為依托.1.5在醫(yī)藥用水制備中的應用

Taylor［5］和Transen

［6］

采用離子交換、反滲透與炭吸附、荷電吸附材料及終端除菌濾器等技術，做成醫(yī)藥用水生產裝置，生產無菌注射用水.丁紹敏等［7］比較了去離子水與超濾水的質量，結果使用超濾生產的輸液的澄明度有了明顯的提高.2 色譜分離技術

2.1 色譜技術簡介

色譜是從混合物中分離組分的重要方法之一.色譜技術甚至能夠分離物化性能差別很小的化合物,當混合物各組成部分的化學或物理性質十分接近,而其它分離技術很難或根本無法應用時,色譜技術愈加顯示出其實際有效的優(yōu)越性.如在消旋體處理等許多方面,所要求的產品純度標準只有使用色譜技術才能達到.因而在醫(yī)藥、生物和精細化工工業(yè)中,發(fā)展色譜技術進行大規(guī)模純物質分離提取的重要性日益增加.下面,通過幾個實際中的例子來說明色譜分離技 術在實際中的應用.2.2 色譜分離技術在淀粉糖工業(yè)中的應用

淀粉糖經水解后的產品液中還存在許多其他的單糖、多糖、聚合糖和/或多元醇.在我國,許多廠家沒有采用組分分離工藝,或采用的分離工藝只能分離出其中的一個主要組分,在提取出部分產品后由于雜糖、醇和/或其他雜質在母液中的畜集而無法繼續(xù)利用.如能將它們分離純化可得到各種產品,大大增加產品價值.如用陽離子交換色譜柱法將麥芽糖生產的糖漿分為麥芽糖和麥芽三糖.[9][8]

如麥芽糖生產中產生的大量含麥芽糖70%,麥芽三糖以上糖分為30%的高麥芽糖漿,便可采用陽離子交換色譜柱法分離成兩部分.一部分中麥芽糖含量純度為97.5%,用于直接生產結晶麥芽糖;另一部分含麥芽三糖65%以上,麥芽糖30%左右,再經處理后可生產麥芽三糖產品.國外使用色譜技術于糖醇分離,已變得非常普遍,幾乎為所有公司采用.有些公司甚至專門從我國或其他地方收購純度低的糖醇產品,通過色譜分離獲得高純度產品高價銷售.[10]

2.3 蛋白質組學研究中的色譜分離技術

目前,用于“海量”蛋白質混合物的高效分離方法主要有二維電泳和高效液相色譜兩種方法.其中因分離度高并具有直觀圖譜而被普遍采用的方法為二維電泳,即2DE方法.[11]

2DE與質譜聯(lián)用技術已經成為蛋白質組學研究中一個較為成熟的技術平臺,被廣泛應用于蛋白質組學研究的各個方面.但由于該技術伴隨其誕生所固有的缺陷,因此近幾年對該方法進行了一些改進,如對電泳前生物樣品進行預濃縮和預分離、分步提取以及對凝膠的染色過程進行優(yōu)化,但都未有實質性的進展.為了解決這種方法存在的問題,另一種高效分離方法,[12]

即高效液相色譜方法(HPLC)獲得了愈來愈多的應用,特別是各種模式色譜聯(lián)用組成多維色譜分離技術逐漸被采用,并與質譜聯(lián)用以克服二維凝膠電泳存在的缺陷.通常與質譜聯(lián)用的多維色譜分離方法是基于兩種或兩種以上不同分離機理方法的優(yōu)化和組合,其峰容量為最后一種模式色譜對前一種(或幾種)模式色譜分離所得的所有餾分進一步分離的色譜峰的總和.分離方法的選擇除了根據(jù)分離對象和目的的不同考慮不同分離方法以及組合方式外,還應考慮質譜鑒定的要求以及最后從蛋白質數(shù)據(jù)庫檢索的需要.由于蛋白質組的龐大和復雜,通常需要對其進行預分離以縮小分離范圍,再進一步進行高效分離.[13]

2.4展望

綜上所述,盡管不同色譜分離方法還存在一些不足之處,但它們以引人注目的各種優(yōu)點,如高分辨率、快速、低成本等,贏得了人們的青睞.色譜分離方法不僅會在實驗室得到廣為應用,而且在大規(guī)模制備色譜領域內也具有極大的潛力.此外,各種色譜分離方法的合理組合技術方法,也是今后研究的重要內容和方向.3吸附分離技術

3.1 吸附與吸附分離技術

吸附是一表面現(xiàn)象,在流體(氣或液)與固體表面(吸附劑)相接觸時,流固之間的分子作用引起流體分子(吸附質)濃縮在表面.對一流體混合物,其中某些組分因流固作用力不同而優(yōu)先得到濃縮,產生選擇吸附,實現(xiàn)分離.吸附分離過程依據(jù)流體中待分離組分濃度的高低可分為凈化和組分分離,一般以質量濃度10%界限

[14],小于此值的稱為吸附凈化.吸附是自發(fā)過程,發(fā)生吸附時放出熱量,它的逆過程(脫附)是吸熱的,需要提供熱量才能脫除吸附在表面的吸附分子.吸附時放出熱量的大小與吸附的類型有關:發(fā)生物理吸附時,吸附質吸附劑之間的相互作用較弱,吸附選擇性不好,吸附熱通常是在吸附質蒸發(fā)潛熱的2~3倍范圍內,吸附量隨溫度升高而降低;而發(fā)生化學吸附時,吸附質吸附劑之間的相互作用強,吸附選擇性好且發(fā)生在活性位上,吸附熱常大于吸附質蒸發(fā)潛熱的2~3倍.在吸附分離技術的實際應用中,吸附劑要重復使用,吸附與脫附是吸附分離過程的必要步驟.吸附劑脫附再生的實現(xiàn)方式主要有兩種:提高吸附劑溫度和用低吸附質濃度的流體.早期的吸附分離技術主要用于吸附凈化方面,隨著20世紀50年代合成沸石分子篩的出現(xiàn),使吸附分離技術得到快速發(fā)展,在化工、石化、生化和環(huán)保等領域得到廣泛應用,其中變溫吸附(TSA)、用于氣體組分分離的變壓吸附(PSA)和用于液體組分分離的模擬移動床(SMB)分離技術成為應用的主流.3.2 吸附材料[15] 開發(fā)吸附分離技術應用的一個關鍵是吸附劑——具有各種微孔結構和表面性質的大比表面固體材料(150~1 500m2/g),用于流體混合物中組分的吸附分離.吸附劑主要有活性炭、沸石分子篩、氧化鋁、硅膠、高分子吸附劑和離子交換樹脂.常用吸附劑的主要特性見表2.硅膠、氧化鋁和沸石分子篩都可以用作為吸附干燥劑,但由于各自性質不同,適用的場合也不一樣.一般來說,在干燥程度要求不高時,使用硅膠較普遍,因硅膠要求的再生溫度較低;分子篩適用于要求深度干燥的場合,但需較高的再生溫度,不適用PSA模式,因分子篩與水的相互作用強,僅靠變化流體濃度不能實現(xiàn)再生.如在儀表風等氣體的PSA干燥中,適合的吸附劑是氧化鋁而不是硅膠,因硅膠的強度稍差,其落粉率不能滿足要求.活性炭為非極性材料,對有機物有較強的吸附能力,故一般有機揮發(fā)物(VOC)的脫除和回收都使用活性炭作為吸附劑.空氣的PSA制氧過程是利用了分子篩吸附劑的吸氮量大于其吸氧量的特性,而空氣的PSA制氮過程則利用了N2在炭分子篩上的吸附速率大于O2的幾十倍的特性,這正好反映了實現(xiàn)吸附分離的主要依據(jù):利用不同流體在吸附劑上吸附量或吸附速率的差異.吸附劑的性能決定著吸附分離技術的應用,因此吸附劑的開發(fā)一直是吸附分離技術的研發(fā)重點.針對吸附分離體系的特性,吸附劑的研發(fā)有多種方式:(1)改進現(xiàn)有的吸附劑,以提高過程的經濟性和效果,如PSA制氧過程采用的吸附劑由CaA、10X到LiNaLSX(LSX代表低硅鋁比的八面沸石型分子篩),增加分子篩的局部電場,提高其吸氮容量,而吸附過程則由PSA發(fā)展到真空變壓吸附(VSA),節(jié)省過程的能耗;(2)通過合成新型的吸附劑和吸附分離用的材料,如各種新的分子篩被合成出來,并在吸附分離過程中得到應用;(3)結合現(xiàn)有吸附材料的性質,開發(fā)出具有應用新特點的吸附材料和過程,如針對不同的流體干燥場合,利用氧化鋁、硅膠和分子篩等常用干燥劑的特性(見圖1),來開發(fā)滿足特定應用領域的各種干燥劑有著廣闊的空間;(4)利用吸附劑和吸附質的某些性質,開發(fā)有應用針對性的吸附分離技術,這是吸附劑發(fā)展的主要方向.3.3現(xiàn)狀分析及展望

隨著21世紀各種吸附劑的不斷出現(xiàn)和改進,吸附理論得到了長足的發(fā)展,吸附分離過程成為了具有廣泛和重要應用的單元操作.新吸附劑的研制開發(fā)與應用是吸附理論與吸附分離技術取得進展的主要推動力,其中實驗與理論方法和計算機模擬更緊密地結合對這樣的進展會起著關鍵的作用;而可持續(xù)的社會發(fā)展需求為吸附理論與吸附分離技術的發(fā)展提供了廣闊的空間,值得有志者去努力.4離心分離技術

4.1離心技術簡介

雖然分離技術種類繁多

[16-19]

:有機械的、化學的、電分離和熱分離等(其中包括離心分離、過濾、超濾、反滲透、結晶和滲析等技術),但離心分離技術與其它技術相比,有下述幾個方面的特點:(1)占地面積小;(2)停留時間短;(3)無需助濾劑;(4)系統(tǒng)密封好;(5)放大簡單;(6)過程連續(xù);(7)分離效率易于調節(jié);(8)處理量大.故自1836年第一臺三足式離心 機在德國問世后,迄今分離技術有了很大的發(fā)展.各類離心機種類繁多,正在向高參數(shù)、系列化、專用機、多功能、新材料及自動化等方面發(fā)展,并已廣泛用于化工、食品、輕工、醫(yī)藥、軍工、造船、環(huán)保、生物 工程等近三十個工業(yè)領域.目前,隨著計算機技術的發(fā)展,計算機輔助設計(CAD)技術與模塊化設計的普遍應用,全球市場競爭愈加激烈、多樣化、個性化的客戶需求為離心分離機械實施大規(guī)模定制奠定了基礎,故大規(guī)模定制設計(DFMC)已成為設計方面的新動向.4.2國內技術現(xiàn)狀

我國離心分離行業(yè)尚屬正在發(fā)展中,總體水平不高.隨著社會進步,人們對環(huán)保、能源以及裝備對品質的影響有了新的認識.同時,通過國外技術交流和合作以及成套項目的引進、消化與吸收,促進了我國離心分離技術的迅速發(fā)展,主要體現(xiàn)在:(1)已基本形成了一個科研、設計和制造的體系.(2)成立了分離領域的學術組織.(3)在基礎理論與應用方面進行了研究.(4)目前已能生產三足、上懸、活塞、螺旋、離心力卸料,振動、進動卸料、刮刀及虹吸刮刀、翻袋及旁濾等離心機;分離機則有碟式、室式及管式.上述產品不僅遍及全國且遠銷國外,且技術特性較“九五”期間有所提高.(5)為滿足特殊工藝要求(防污染、密閉、防爆等),一些新型離心機亦先后問世.例如,筆者曾研制一種適合于GMP的新型離心機,并獲國家專利.還有內旋轉子過濾離心機的研制,立式密閉螺旋機及復合機等亦已投產.(6)自控技術與CAD技術的應用.(7)各種相關標準的制訂.(8)同國外著名離心機廠商的技術合作.4.3國外離心分離技術的進展

[20-26]

瑞典Alfa-laval公司,在碟片流道研究中發(fā)現(xiàn),碟片間隙橫斷面上的速度分布取決于一個無量綱數(shù)λ,而工業(yè)離心機的λ通常在5~28之間.隨著λ值的增加,碟片的轉速增加,薄層減少,可提高雷諾數(shù)并緩和渦流.通過對碟片間隔件和分布孔的巧妙設計,進料量可增加20%.此外,還對相分離技術進行了研究.近年來,研究人員為選擇最佳方案,采用流場分離法、有限元模擬法、大梯度密度梯級法、反模態(tài)分析法等,對離心機的工作性能和關鍵零件進行研究,為設計優(yōu)良性能的離心機提供了理論依據(jù).并對帶內洗滌的臥螺離心機中堰池深度以及臥螺離心機技術參數(shù)之間的關系等進行了最佳化研究.為提高產品的純度,及滿足能源和環(huán)保的要求,高參數(shù)已成為國外機型的發(fā)展特點.由于生物工程需要分離極細的顆粒,如細菌、酶及胰島素等,故最新碟式機已可處理0.1Lm微粒,且分離因數(shù)可達15000.如德國Westfalia公司的CSA160機型和瑞典Alfa-laval公司的BTAX510機型均屬此例.隨著工藝要求的提高,新機型不斷問世.美國Dorr-Oliver公司的BH-46型碟式機,轉鼓內徑已達1.2 m,轉鼓重量為4.5 t,用2個功率為220 kW的電機驅動,最大生產能力為450 m3/h,當量沉降面積已達250,000 m2,為碟式機之最.瑞典Alfa-laval公司用于生物技術的BTUX510型碟式機,具有自動調節(jié)的渦流噴嘴.利用噴嘴進料黏度和濃度的關系,可提供恒定的固相濃度,與進料速度和固體含量的變化無關.而具有10000分離因數(shù)的臥螺離心機,可從某種程度上彌補管式分離機的不足.BTNX3560-A機 型的特點是先進的旋轉動態(tài)設計:主軸承改為彈性安裝,可延長壽命,降低機器噪音與振動.德國Krauss-Maffei公司最新研制的SZ型活塞機,尺寸雖小,卻更能有效進行固相分離.還有德國Flottweg公司用于處理難分離物料的雙錐體臥螺離心機等.4.4 新材料的應用[27-28] 為了提高分離機械的性能、強度、剛度、耐磨性和抗腐蝕性,一批新型材料不斷涌現(xiàn).如,工程塑料、硬質合金以及性能優(yōu)良的耐磨耐蝕不銹鋼材料.法國曾研制一種用硬質陶瓷制成的轉子,英國也曾研制由合成樹脂構成的連續(xù)纖維復合材料轉子.但在碟式機中,由于需要高強度和一定的耐腐性能,雙相組織的不銹鋼廣泛采用.最近,俄國研制成功一種雙相鋼04X25H5M2(即04Cr25Ni5Mo2),有足夠的強度和塑性.德國的Wischnouskii等研制的分離機轉鼓新材料,具有強度高、塑性和耐腐蝕性好的特點.為彌補耐蝕和強度之間的矛盾,一些先進的制 造商普遍采用了轉鼓的自增強技術.4.5 結語

綜上所述,新材料和新型離心機正在不斷研發(fā)出:世界離心機行業(yè)正在進一步探索和研究,深信國內將會向國際水平不斷努力.5 萃取分離技術

5.1萃取分離技術概括

傳統(tǒng)的提取物質中有效成分的方法工藝復雜、產品純度不高, 而且易殘留有害物質.萃取分離是一種新型的分離技術, 即在原料液中加入一個與其基本不相混溶的液體做為溶劑, 造成第二相;利用原料液中各組分在兩個液相之間的不同分配關系來分離液體混合物.萃取分離是重要單元操作之一, 具有提取率高、產品純度好、能耗低等優(yōu)點.這項技術除了用在化工、醫(yī)藥等行業(yè)外, 還可用在煙草、香料、食品等方面.隨著各種新技術的發(fā)展, 萃取分離技術不斷改進優(yōu)化, 新型萃取分離技術不斷出現(xiàn)并完善, 這項技術在未來具有廣闊的發(fā)展前景.以下對溶劑萃取精餾分離技術和超臨界流體萃取分離的原理、特點和應用進行闡述.5.2萃取精餾[29-30]

萃取精餾是通過向精餾系統(tǒng)中加入適當?shù)馁|量分離劑(MSA)來顯著增大相對揮發(fā)度很小或者易形成共沸物的混合物組分之間的相對揮發(fā)度,使分離易于進行, 從而獲得產品的一種特殊精餾技術.最近幾年, 世界各國化學工業(yè)公司都在嘗試如何將萃取精餾技術應用于工業(yè)過程改進、解決化學工業(yè)中難題, 以提高化工工業(yè)效益.溶劑的好壞是萃取精餾成敗的關鍵, 工業(yè)生產過程的經濟效果如何,與溶劑的選擇密切相關.為了適用于工業(yè)化生產,溶劑的選擇要考慮其選擇性、沸點、溶解度、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性及適宜的物性.此外, 無毒、無腐蝕、來源豐富也是選擇溶劑要考慮的因素.選擇溶劑的一般方法是先采用性質約束法(試驗法、經驗篩選法和活度系數(shù)法)劃定分離混合物系所需溶劑的大致范圍, 對于一個被分離物系, 通過這種方法往往可以得到多個適用的溶劑, 然后應用計算機優(yōu)化方法(計算機輔助分子設計方法、人工神經網(wǎng)絡方法)尋求最佳溶劑已成為研究的方向.一般的萃取精餾過程采用塔工藝流程, 設備主要由萃取塔和溶劑回收塔組成.目前,萃取精餾技術的研究重點之一就是進一步提高萃取劑的選擇性、改進工藝過程, 減少單元操作和建設成本.萃取精餾塔采用是板式塔型式, 由于浮閥塔板具有高效率、高彈性和高生產能力等優(yōu)點, 所以目前在國內外是采用最為廣泛的塔板之一.5.3超臨界流體萃取技術

[31-33]

超臨界流體萃取(Supercritical Fluid Extraction,SFE)是近幾年來迅速發(fā)展起來的一門新興的高效分離技術.在化工、食品、香料、工業(yè)方面已有工業(yè)化應用規(guī)模.當氣體超過一定的溫度壓力時, 便進入臨界狀態(tài), 此時的流體成為超臨界流體(如二氧化碳、乙烯、氨、丙烷、水等).目前, 超臨界流體應用較多的是二氧化碳,因其臨界溫度 31.26℃,臨界壓力7.2MPa, 臨界條件易達到, 并且具有化學性質不活潑、對大部分物質不反應、無色無毒無味、不燃燒、安全性好、價格便宜、純度高、容易獲得等優(yōu)點, 因此, 在超臨界萃取中常用.超臨界流體兼有氣液兩重性的特點, 它既具有氣體相當高的滲透能力, 又兼有與液體相近的密度和對物質優(yōu)良的溶解能力.這種溶解能力能夠隨著體系參數(shù)(溫度和壓力)而發(fā)生變化, 因而可以通過改變體系的溫度和壓力使被提取物的溶解度發(fā)生變化而分離出來,從而達到分離提取的目的.5.4萃取分離展望

萃取溶劑選取方法已經由被動的選取向有目的的合成新化合物轉變,由單一溶劑向混合溶劑轉變, 篩選的范圍更廣泛, 篩選的溶劑更合理、準確, 前期試驗工作量大大減少.隨著近年來萃取劑選取范圍擴大, 混合溶劑的選用, 萃取精餾工藝過程及塔板結構的改進, 萃取精餾技術應用于化學工業(yè)的場合范圍擴大.對于解決現(xiàn)今化工生產中存在的問題或難題, 采取萃取精餾是一種值得優(yōu)先考慮的技術.萃取分離技術發(fā)展至今, 其發(fā)展方向已經從常規(guī)萃取分離轉向解決普通萃取分離過程無法分離的問題, 通過物理或化學的手段改變物系的性質, 使組分得以分離, 或通過特殊技術促進分離過程, 并且要求低能耗、低成本, 向清潔分離發(fā)展.在基礎研究方面, 研究深度由宏觀平均向微觀、由整體平均向局部瞬態(tài)發(fā)展;研究目標由現(xiàn)象描述向過程機理轉移;研究手段逐步高技術化;研究方法由傳統(tǒng)理論向多學科交叉方面開拓.參考文獻： [1]王中海,羅小茍,劉亮,張曉暉,黃向陽.新型分離技術的應用及研究現(xiàn)狀[B].礦業(yè)快報2007,9(9).[2]王從厚，吳鳴． 國外膜工業(yè)發(fā)展概況［J］． 膜科學與技術，2002，22(1): 65-72．

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