第一篇：擠壓膨化技術(shù)在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

擠壓膨化技術(shù)在水產(chǎn)飼料生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要：擠壓膨化水產(chǎn)飼料是一種低污染、浪費(fèi)少、高效率、高轉(zhuǎn)化率的優(yōu)質(zhì)環(huán)保型飼料。采用擠壓膨化飼料是生產(chǎn)高質(zhì)量安全型動(dòng)物產(chǎn)品，確保人類健康的重要手段，也是未來飼料工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。也是當(dāng)前乃至今后以綠色環(huán)保為主題的水產(chǎn)飼料業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。文章就水產(chǎn)膨化飼料加工工藝中的影響因素及膨化水產(chǎn)飼料的特點(diǎn)做一簡(jiǎn)要概述 關(guān)鍵詞：擠壓膨化；水產(chǎn)飼料

隨著科技的不斷發(fā)展和人類生活水平的日益提高，新的養(yǎng)殖業(yè)將由現(xiàn)在的數(shù)量型向質(zhì)量型發(fā)展。水產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化將是新世紀(jì)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然，采用擠壓膨化飼料是生產(chǎn)高質(zhì)量安全型動(dòng)物產(chǎn)品、確保人類健康的主要手段，也是未來飼料工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

目前，在歐洲的許多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)形成了以膨化飼料為主流的加工與養(yǎng)殖新模式。近幾年來，隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖品種的不斷增加，對(duì)飼料的要求也越高。飼料要依據(jù)不同魚類的攝食習(xí)性，具有不同的性質(zhì)——浮性、沉性或慢沉性；同時(shí)又能在水中完整地保持一定的時(shí)間，以便動(dòng)物有足夠的攝食時(shí)間。而要達(dá)到這些性質(zhì)只有應(yīng)用擠壓膨化技術(shù)。

1擠壓膨化加工技術(shù)原理

膨化是利用膨化機(jī)內(nèi)的螺桿和螺桿套筒對(duì)物料的擠壓、剪切作用使其升溫、加壓，并將高溫、高壓的物料擠出?？?，使之因驟然降壓實(shí)現(xiàn)體積脹大的工藝。膨化可分干、濕兩種加工方法，干法膨化加工無需在原料中添加水分，原料在進(jìn)入膨化腔以前不進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，膨化過程中產(chǎn)生的熱量全部由原料在機(jī)械能作用下通過螺桿、剪切板和膨化腔內(nèi)壁產(chǎn)生。濕式膨化機(jī)的結(jié)構(gòu)比干式膨化機(jī)更復(fù)雜，原料進(jìn)入膨化腔以前先進(jìn)行調(diào)質(zhì)，以提高熟化程度，為了加強(qiáng)對(duì)熟化過程的控制，膨化腔外還附有導(dǎo)入蒸汽和加水的裝置，以輔助加熱或降溫。

典型的膨化過程是：將粉碎、混合后的物料送到調(diào)質(zhì)器中給予一定的水分和溫度。調(diào)質(zhì)后的混合物料被送入膨化倉(cāng)，物料在高速旋轉(zhuǎn)的螺桿的推動(dòng)下通過不同的區(qū)域，由于摩擦使物料的溫度、壓力逐漸增加，區(qū)域之間的壓力控制鎖又進(jìn)一步調(diào)節(jié)壓力。膨化溫度，壓力在膨化機(jī)頭的錐型螺旋出處達(dá)到最大，物料的溫度升致135～160℃，壓力15～40個(gè)大氣壓，這時(shí)雖然水的溫度高于100℃，但壓力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一個(gè)大氣壓，避免了沸騰現(xiàn)象的發(fā)生。最后當(dāng)物料通過環(huán)模孔進(jìn)入大氣壓環(huán)境時(shí)，壓力突然減少，蒸汽迅速逸出，從而使物料猛烈膨脹。

目前較先進(jìn)的濕法膨化屬于高濕、短時(shí)膨化工藝(HTST)，被認(rèn)為特別適合處理在動(dòng)物飼料中廣泛應(yīng)用的植物蛋白、淀粉、谷物類產(chǎn)品。HTST 膨化優(yōu)于其它加工工藝，因?yàn)樵谄浼庸み^程中有效地破壞生長(zhǎng)抑制因子及殺滅原料中有害微生物，而原料中的營(yíng)養(yǎng)成分受破壞程度最大。

2影響膨化飼料加工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)

2.1產(chǎn)品加工質(zhì)量控制側(cè)重點(diǎn) 膨化飼料在擠壓前關(guān)注的重點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)、篩選除雜工作是否做到位、粉碎粒度和混合均勻度是否達(dá)標(biāo)、交叉污染防控情況，以及調(diào)質(zhì)熟化度是否達(dá)標(biāo)等；而擠壓后關(guān)注重點(diǎn)偏向于營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)變化情況、顆粒均勻度、比重/浮水率、軟化/耐水時(shí)間、軟化后顆粒粘彈性、含粉率和外觀色澤等方面。2.2加工質(zhì)量影響環(huán)節(jié)分析 2.2.1 原料配方

原料的理化特性、物料預(yù)處理和配方成分均會(huì)影響膨化料加工質(zhì)量。具體來講，原料膨化品質(zhì)系數(shù)影響飼料膨化效果和膨化成本，物料是否除雜、粒度是否達(dá)標(biāo)、有沒有進(jìn)行前調(diào)質(zhì)處理都會(huì)影響膨化效果；而飼料配方的淀粉、油脂和粗纖維含量都在一定程度上決定了飼料膨化的最終效果好壞。2.2.2工藝設(shè)備

主機(jī)結(jié)構(gòu)（選用單軸還是雙軸、D：L 值大小、螺旋組態(tài)的分布），工藝設(shè)備配置（粉碎、篩選、干燥和噴涂）以及擠壓?？讌?shù)（單孔結(jié)構(gòu)和?？酌娣e）都會(huì)影響膨化料質(zhì)量。2.2.3 擠壓操作

水和蒸汽的添加量會(huì)影響產(chǎn)品粒徑和外觀色澤；考慮到工廠的產(chǎn)能需求和實(shí)際產(chǎn)量，在螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)要注意充填度和物料滯留時(shí)間控制；而膨化溫度和膨化壓力的控制直接決定了淀粉糊化度和膨化度大小。2.2.4 其他方面

膨化機(jī)設(shè)備磨損和老化情況以及操作員是否新手都會(huì)一定程度影響膨化產(chǎn)品質(zhì)量。這需要我們針對(duì)新手上崗前進(jìn)行操作培訓(xùn)并制定標(biāo)準(zhǔn)化操作手冊(cè)供參考，同時(shí)定期跟蹤螺旋、襯套和模具的磨損情況來決定后期維護(hù)和更換。

3原料理化特性對(duì)擠壓加工的影響

3.1粉碎粒度

粉碎粒度對(duì)于擠壓膨化加工工藝相當(dāng)重要。粗的物料粉碎顆粒會(huì)使產(chǎn)品膨化系數(shù)減少，容易堵模；影響前調(diào)質(zhì)和擠壓混揉效果；對(duì)擠壓機(jī)磨損大、機(jī)械能耗高；還會(huì)使產(chǎn)品顆粒外觀粗糙。因此，需要依據(jù)產(chǎn)品級(jí)別和擠壓要求，確定最經(jīng)濟(jì)的粉碎粒度。3.2淀粉含量

合理而稍偏高的淀粉含量會(huì)增加膨化系數(shù)，提高浮水率；使擠壓操作寬度變大，容易穩(wěn)定產(chǎn)品品質(zhì)；淀粉含量稍高會(huì)加大物料流動(dòng)性能，有利于飼料成粒，有助于改善顆粒外觀質(zhì)量。較好的淀粉類原料有高筋面粉、玉米粉和馬鈴薯淀粉。3.3粗脂肪含量

對(duì)于單軸機(jī)而言，如果擠壓前原料的粗脂肪含量超過8%，擠壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)物料均質(zhì)差，品質(zhì)不穩(wěn)定，產(chǎn)品粘性減小，耐水性降低；影響擠壓溫度壓力，膨化力減小，產(chǎn)品浮水率降低。因此，當(dāng)膨化浮水飼料擠壓前總脂肪含量超過8%時(shí)，超出部分油脂應(yīng)改在外噴涂添加，減小對(duì)擠壓加工的影響。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，高油脂原料有利于提高油脂水平，最小均勻外噴油量同顆粒粒徑大小、表面光滑程度相關(guān)，顆粒越小越易均勻。3.4粗蛋白

原料粗蛋白來源和含量對(duì)于擠壓膨化效果有很大影響，一般而言，動(dòng)物蛋白膨化性能差異較大，植物蛋白膨化性整體較好。在一定范圍內(nèi)，粗蛋白含量升高，磨擦系數(shù)小，設(shè)備磨損降低，產(chǎn)品組織化好，粘彈性增加。3.5皮毛殼類原料

皮毛殼類原料如棉粕、椰籽粕、菜粕等原料在配方中的比重越大，物料越難粉碎，粉碎效率直線降低。皮毛殼類原料不規(guī)則的外形也很難進(jìn)行精篩選，容易導(dǎo)致堵模、生產(chǎn)故障率增加。含殼類原料多的產(chǎn)品，在加工時(shí)產(chǎn)生的氣泡容易破裂，產(chǎn)品顆粒外觀較差。

4膨化水產(chǎn)飼料的特點(diǎn)

4.1膨化水產(chǎn)飼料的優(yōu)點(diǎn) 4.1.1 便于飼養(yǎng)管理

水產(chǎn)膨化飼料能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于水面(或水中)，投飼時(shí)不需專設(shè)投飼臺(tái)，只需定點(diǎn)投飼即可。魚采食時(shí)需出水面，能直接觀察魚的采食情況，及時(shí)調(diào)整投飼量，并能及時(shí)了解魚類的生長(zhǎng)情況和健康狀況，因此采用水產(chǎn)膨化飼料有助于進(jìn)行科學(xué)的飼養(yǎng)管理，既節(jié)約大量時(shí)間，又能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。4.1.2 防止飼料浪費(fèi)

水產(chǎn)膨化飼料在水中穩(wěn)定性很好，一般2 小時(shí)內(nèi)（有的長(zhǎng)達(dá)10 多個(gè)小時(shí)）不溶解，因而能避免飼料中營(yíng)養(yǎng)成份在水中溶解散失和飼料沉入泥中，而且殘餌也容易撈起曬干，能最大限度防止飼料浪費(fèi)。據(jù)試驗(yàn)表明一般采用水產(chǎn)膨化飼料比粉狀或硬顆粒飼料可節(jié)約飼料10%左右。4.1.3 降低水質(zhì)污染

水產(chǎn)膨化飼料在水中不溶解、不下沉，因而能避免飼料在水中殘留發(fā)酵，降低了水中有機(jī)物的耗氧量，從而有效地降低水質(zhì)污染。4.1.4 飼料利用率高

膨化時(shí)高溫處理，使淀粉糊化、脂肪穩(wěn)定，并破壞和軟化纖維結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁，從而提高各營(yíng)養(yǎng)成份的利用率，擠壓膨化可顯著降低棉籽及棉籽粕中游離棉酚的含量，對(duì)菜籽粕中的芥子苷、蓖麻籽粕中的有毒蛋白等，也有較好的脫毒效果。同時(shí)膨化過程也破壞了豆粕中的抗胰蛋白酶等有害物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子，從而提高了原料的適口性和消化率，因此水產(chǎn)膨化飼料較粉狀和顆粒飼料的利用率高。4.1.5 飼料保存期長(zhǎng)

水產(chǎn)膨化飼料由于經(jīng)過烘干處理，水分含量較低，顆粒較硬，顆粒粉化率降低，并且膨化過程中大多數(shù)的微生物和菌蟲被殺死，因此其保存期較長(zhǎng)，便于貯藏和運(yùn)輸。4.1.6 防止疾病發(fā)生

飼料經(jīng)膨化瞬時(shí)的高溫處理，能有效地殺死大腸桿菌、沙門氏菌等病菌，而且膨化飼料吸水(油)性強(qiáng)，便于防病藥物的添加。從而可以防止飼料的不潔而引發(fā)各類消化道疾病。4.1.7 提高飼料能量

硬顆粒飼料難以提高油脂添加量，而膨化飼料能夠根據(jù)水產(chǎn)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要，通過添加油脂，使油脂均勻分散在飼料中，提高能量水平，以充分滿足水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)的需要。4.1.8 適應(yīng)多種需求

由于膨化機(jī)的膨化工作溫度及壓力是可調(diào)控的，所以既能生產(chǎn)浮性飼料（針對(duì)上層魚類、蛙類）、慢沉性（針對(duì)中下層魚類）和沉性（針對(duì)蝦蟹類）；同時(shí)亦能滿足一些特定要求，如低水分飼料、高纖維飼料等。4.2 膨化水產(chǎn)飼料的缺點(diǎn) 4.2.1 生產(chǎn)成本較高

膨化飼料的加工工藝比一般顆粒飼料復(fù)雜，設(shè)備投入多，電耗高，產(chǎn)量低，因而成本較高，一般比顆粒飼料的成本要高20%左右。4.2.2 營(yíng)養(yǎng)成分損失

蛋白質(zhì)和氨基酸損失。膨化過程中的高溫使原料中的一部分還原糖與游離的氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng)，降低了部分蛋白質(zhì)的利用率，加熱最易受損失的是賴氨酸，其次是精氨酸和組氨酸。

維生素?fù)p失。溫度、壓力、摩擦和水分都會(huì)導(dǎo)致維生素的損失。據(jù)美國(guó)學(xué)者報(bào)道，在膨化飼料中，維生素A、維生素D 和葉酸損失11%，單硝酸硫錢素與鹽酸態(tài)錢素的損失率為11%與17%，維生素K和維生素C 的損失率為5%，而同樣在硬顆粒飼料中損失則減半。而且溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，這種維生素破壞就越多。

酶制劑損失。由于酶是一種蛋白質(zhì)，膨化加工的過程對(duì)酶制劑的活性有著不利的影響。一般酶的適宜溫度為35～40℃，最高不超過50℃，而膨化制粒過程中溫度通常都高于100℃，并伴有高壓，因此酶制劑的活性將受到很大的損失。

微生物制劑損失。目前飼料中應(yīng)用較多的微生物制劑主要有乳酸桿菌、酵母、芽抱桿菌等，這些微生物制劑對(duì)溫度尤為敏感，當(dāng)膨化制粒溫度超過85℃時(shí)其活性將全部喪失。

5結(jié)束語

膨化加工應(yīng)用于人的食品制造業(yè)已有50 多年的歷史,該項(xiàng)技術(shù)于20 世紀(jì)60 年代中期推向畜禽養(yǎng)殖業(yè), 70 年代初在寵物食品的應(yīng)用達(dá)到高峰, 但由于種種原因在飼料加工的應(yīng)用進(jìn)展很慢。最近5～ 6 年, 由于膨化設(shè)備的巨大進(jìn)步, 膨化機(jī)價(jià)格大幅度下降, 以及就膨化加工對(duì)飼料理化性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響的深入研究, 有力地推動(dòng)了膨化技術(shù)在飼料中的應(yīng)用。目前許多水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)在大量使用膨化水產(chǎn)飼料。在美國(guó)鮭魚、虹鱒魚、鰻魚、龍蝦、羅非魚、錦鯉的飼料均普遍使用膨化技術(shù)生產(chǎn), 90%的斑點(diǎn)叉尾用膨化飼料喂養(yǎng)。近幾年我國(guó)的膨化水產(chǎn)飼料越來越受到重視, 一些專業(yè)的膨化水產(chǎn)飼料生產(chǎn)廠家已建成投產(chǎn)。膨化飼料在月鱧、青蛙、鱸魚的養(yǎng)殖中被廣泛接受,斑點(diǎn)叉尾鮰、羅非魚、草魚對(duì)膨化飼料的使用不斷增加。海水養(yǎng)殖膨化飼料的應(yīng)用也有一定的進(jìn)展。

加工與營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系越來越引起人們注意, 以膨化為代表的新一代飼料加工工藝將在本世紀(jì)扮演著重要角色, 膨化加工在未來的水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)應(yīng)用中將發(fā)揮更大的作用, 它將保證我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：膜分離技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

題 目 膜分離技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

姓 名 學(xué) 號(hào)

所在學(xué)院 長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 年級(jí)專業(yè) 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間

年 月 日

摘要：

膜分離技術(shù).，其誕生和發(fā)展是近五十年的事。上個(gè)世紀(jì) 50～ 60 年代, 人們已經(jīng)開始意識(shí)到能源的潛在危機(jī), 傳統(tǒng)高能耗的分離技術(shù)面臨巨大威脅, 不得不尋求新的節(jié)能分離方法.于是, 50 年代為膜科學(xué)及技術(shù)的基礎(chǔ)研究階段, 60～70 年代為發(fā)展并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化階段, 80 年代至今為技術(shù)深化完善, 擴(kuò)大應(yīng)用, 并研發(fā)高難度新型膜分離技術(shù)階段.膜分離技術(shù)發(fā)展到今天可分為: 微濾;超濾;反滲透;電滲析;氣體擴(kuò)散;滲透蒸發(fā);液膜分離等.膜分離過程一般無需相變化, 因此對(duì)熱敏性, 相對(duì)揮發(fā)度小或存在共沸點(diǎn)的混合物具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì), 同時(shí)還節(jié)省能耗, 工業(yè)上有用膜分離來取代或部分取代精餾的情況.目前, 氣體混合物的分離工業(yè)應(yīng)用較為成熟的有, 如美國(guó)Monsanto公司開發(fā)的氣體膜分離器用于分離H2 和CO 2[2];液體混合物分離方面, 較成功的應(yīng)用有反滲透用于海水淡化和醫(yī)藥及微電子工業(yè)無菌水的制造;超濾用于酶和蛋白質(zhì)生產(chǎn)中大分子產(chǎn)品的分離提純, 食品工業(yè)中乳制品, 果汁, 酒的濃縮, 超濾還應(yīng)用于環(huán)保中廢水處理, 如汽車制造業(yè)中電泳涂料清洗用水的處理, 紙廠紙漿廢水處理等.近年來, 無機(jī)膜應(yīng)用于微濾和超濾取得了重大進(jìn)展, 它解決了聚合物膜的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性差的問題, 而且選擇性也大大提高了.膜分離技術(shù)是一種新型高效的分離技術(shù)，是對(duì)非均相體系中不同組分進(jìn)行分離、純化與濃縮的一門新興的邊緣交叉學(xué)科。它具有過程不發(fā)生相變及副反應(yīng)、無二次污染、分離效率高、操作條件溫和、能耗低等優(yōu)點(diǎn) ,是緩解資源短缺、能源危機(jī)和治理環(huán)境污染的重要措施 ,因而得到世界各國(guó)普遍重視 ,并在海水淡化、化工、印染、環(huán)保、食品、生化過程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

目前膜分離技術(shù)被公認(rèn)為 20 世紀(jì)末至 21 世紀(jì)中期最有發(fā)展前途的高科技之一[1]。在短短的幾十年里膜技術(shù)迅速發(fā)展 ,受到世界的矚目。擴(kuò)散定理、膜的滲析現(xiàn)象、滲透壓原理、膜電勢(shì)等一系列研究為膜的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。相關(guān)科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)也使得膜的實(shí)際應(yīng)用成為可能。關(guān)鍵詞：

目錄

引言.................................................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。第一章 膜分離過程與膜分離技術(shù).................................................................................................4 1.1 膜分離過程.......................................................................................................................4 1.2 膜分離技術(shù).......................................................................................................................4 第二章 膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用.....................................................................................5 2.1 超濾膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用...........................................................................5 2.2納濾膜技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用....................................................................................5 2.3乳化液膜技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用................................................................................6 2.4膜生物反應(yīng)器技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用........................................................................8 第三章 結(jié)語...................................................................................................................................10 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................10

第一章 膜分離過程與膜分離技術(shù)

1.1 膜分離過程

膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質(zhì) ,當(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差、溫度差等)時(shí) ,原料側(cè)組分選擇性地透過膜 ,以達(dá)到分離、提純的目的。不同的膜過程使用不同的膜 ,推動(dòng)力也不同。

目前已經(jīng)工業(yè)化應(yīng)用的膜分離過程有微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、滲析(D)、電滲析(ED)、氣體分離(GS)、滲透汽化(PV)、乳化液膜(ELM)、膜生物反應(yīng)器(MBR)等。

1.2 膜分離技術(shù)

超濾(UF)、納濾(NF)、乳化液膜(ELM)、膜生物反應(yīng)器(MBR)這四大過程在技術(shù)上已經(jīng)相當(dāng)成熟 ,已有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用 ,形成了相當(dāng)規(guī)模的產(chǎn)業(yè) ,有許多商品化的產(chǎn)品可供不同用途使用。氣體分離和滲透汽化是正在發(fā)展中的技術(shù)。其中氣體分離相對(duì)較為成熟一些。目前已有工業(yè)規(guī)模的氣體分離體系是:空氣中氧和氮的分離;合成氨廠中氨、氮、甲烷混合氣中氫的分離;天然氣中二氧化碳與甲烷的分離。滲透汽化是這些膜過程中唯一有相變的過程 ,在組件和過程設(shè)計(jì)中均有特殊的地方。它主要用于有機(jī)物/水 ,水/有機(jī)物 ,有機(jī)物/有機(jī)物分離 ,是最有希望取代某些高能耗的精餾技術(shù)的膜過程。20世紀(jì)80年代中期進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。

膜分離技術(shù)的水處理應(yīng)用

近年來，膜分離技術(shù)應(yīng)用干廢水處理是一項(xiàng)重大的技術(shù)突破，既能對(duì)廢水進(jìn)行有效的凈化，又能回收一些有用的物質(zhì)，因此在廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用并顯示了廣闊的發(fā)展前景。本文主要對(duì)超濾膜，納濾膜、乳化液膜以及膜生物反應(yīng)器技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行綜述。

第二章 膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

2.1 超濾膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

超濾膜簡(jiǎn)介

超濾(Ultra-Filtration ,UF)是一種壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離過程，是根據(jù)分子的大小和形態(tài)而分離的篩選機(jī)理進(jìn)行分離的。自20世紀(jì)60年代以來，超濾很快從實(shí)驗(yàn)規(guī)模發(fā)展成為重要的工業(yè)單元操作技術(shù)，它已廣泛用于食品．醫(yī)藥，工業(yè)廢水處理，高純水制備及生物技術(shù)工業(yè)。在工業(yè)廢水處理方面應(yīng)用的最普遍的是電泳涂漆過程，城市污水處理及其他工業(yè)廢水處理領(lǐng)域都是超濾未來的發(fā)展方向。

超濾膜在廢水處理中的應(yīng)用 含油廢水處理

機(jī)械行業(yè)工件的潤(rùn)滑．清洗和石化行業(yè)的煉制及加工等會(huì)產(chǎn)生含油廢水，其油一般為漂浮油、分散油和乳化油三種形式存在。．其中乳化油的分離難度最大，用電解或化學(xué)法破乳使油粒凝聚的費(fèi)用較高，而超濾就不需要破乳直接可將油水分離，特別適用于高濃度乳化油的處理和回收。超濾處理乳化油廢水時(shí)，界面活性劑大部分可透過，而超濾膜對(duì)油粒子完全阻止，隨濃度增加油粒子粗?；蔀槠∮透∮谝好嫔?，再用撇油裝置即可撤除。陸曉千[ ]等用超濾膜技術(shù)處理清洗車床、設(shè)備等含油污水，顏色為乳白色，含油(1000～5000)mg/1，COD濃度高達(dá)(10000～50000)mg/l，經(jīng)超濾膜處理后，顏色透明。含油低于10Ing/l，COD(1700～5000)mg/l，除油濾99％。

2.1.2.2城市污水的處理

污水再利用不僅減輕環(huán)境污染，而且也是解決水資源短缺的有效方法。城市污水經(jīng)二級(jí)生化處理后進(jìn)行超濾，可進(jìn)一步降低水的濁度、色度及有機(jī)物。超濾出水可作為循環(huán)冷卻水、造紙用水等對(duì)水質(zhì)要求不太高的工業(yè)用水水源。2.1.2.3電泳涂漆水處理

電泳涂漆是對(duì)汽車．冰箱，摩托車等的殼體鑲上底漆的工藝，完成后需用水漂冼去掉浮漆，為防止洗出漆的損失而且應(yīng)工藝要求，必須將漆水分離以回收漆。超濾是一種十分理想的回收漆的方法。經(jīng)超濾分離后，漆返回漆槽回收，清水則返回清洗水箱繼續(xù)使用。這樣既提高了漆的利用率由減少污水處理費(fèi)用。在超濾膜運(yùn)行中，應(yīng)注意防止霉菌繁殖使膜變質(zhì)，病毒堵塞濾膜，因此應(yīng)定期在濾液中投加適量的防霉劑。

2.2納濾膜技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

納濾膜的簡(jiǎn)介

納濾膜（Nanofiltration membrane，NF）又稱疏松型反滲透膜，它是介于反滲透與超濾之間的一種膜分離技術(shù) 但納濾膜多數(shù)為荷電膜，其對(duì)無機(jī)鹽的分離行為不僅受到化學(xué)勢(shì)梯度控制，同時(shí)也受到電勢(shì)梯度的影響，其表面由一層非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的高分子與微孔支撐體結(jié)合而成，以壓力差為推動(dòng)力，對(duì)水溶液中低分子量的有機(jī)溶質(zhì)截留，而鹽類組分則部分或 5

全部透過，從而使有機(jī)溶質(zhì)得到同步濃縮和脫鹽的目的。納濾膜在廢水處理中的應(yīng)用 含重金屬?gòu)U水的處理

在金屬加工和合金生產(chǎn)廢水中，含有濃度相當(dāng)高重金屬離子。將這些重金屬離子生成氧氧化物沉淀除去是處理含重金屬的廢水一般的措施。采用納濾膜技術(shù)，不僅可以回收90％以上的廢水，使之純化，而且同時(shí)使重金屬離子含量濃縮10倍左右，濃縮后的重金屬具有回收利用的價(jià)值。如果條件控制適當(dāng)，納濾膜還可以分離溶液中的不同金屬。

造紙廢水的處理

造紙廠沖洗廢水中含有大量污染物，納濾膜可以替代傳統(tǒng)的吸收和電化學(xué)方法高效地去除深色木質(zhì)素和來自木漿漂泊過程中產(chǎn)生的氯化木質(zhì)素。同樣地，用納濾膜處理含有硫酸木質(zhì)素等有色化合物的廢水，既能除去90％以上的COD，膜通量甚至比聚砜超濾膜還要高3倍。高通量可能是由于帶負(fù)電性的納濾膜截留了帶負(fù)電性的硫酸木質(zhì)素。L P Raman等[ ]采用納濾膜技術(shù)對(duì)木漿漂白液進(jìn)行處理，去除氯代木質(zhì)素和90％的色度物質(zhì)。Tomani等[ ]采用陶瓷納濾膜處理造紙廠漂白廢水，實(shí)現(xiàn)了造紙廢水的封閉式運(yùn)行。

化學(xué)工業(yè)廢水的處理

處理化學(xué)工業(yè)廢水的常用方法是濃縮后焚燒或曝氣。而且濃縮時(shí)需要除去廢水中的鹽分，因?yàn)橐菨饪s成高鹽度的廢水，這種廢水會(huì)對(duì)焚燒爐或暖氣裝置產(chǎn)生更大腐蝕。另外，廢水中含有許多生物不能降解的大分子有機(jī)物。這些問胚只有用納濾膜才能有效解決。納濾膜在濃縮水中有機(jī)成分的同時(shí)，讓鹽分透過，從而達(dá)到分級(jí)分別處理。經(jīng)濃縮后的已脫鹽廢水可以去曝氣．而透過液則可經(jīng)生化處理成無害的排放維。

石油工業(yè)廢水的處理

在石油開采和煉制過程中，會(huì)產(chǎn)生各種含有機(jī)物和無機(jī)鹽的廢水，成分非常復(fù)雜。采用納濾膜將原油廢水分離成富油的水相和無油的鹽水相．然后把富油相加入到新鮮的供水中再進(jìn)入洗油工序，這樣既回收了原油又節(jié)約了用水。石油工業(yè)的含酚廢水中酚類物質(zhì)毒性很大，必須脫出后才能排放。采用納濾技術(shù)，不僅酚的脫除率可達(dá)95%以上，而且在較低壓力下就能高效地將廢水中的鎳，汞、鈦等重金屬高價(jià)離子脫除，其費(fèi)用比反滲透等方法低得多。

食品工業(yè)廢水的處理

袁其朋等[ ]采用超濾、納濾組合工藝對(duì)大豆乳清廢水進(jìn)行了處理實(shí)驗(yàn)。經(jīng)超濾處理后的乳清廢液，再經(jīng)納濾濃縮10倍后，濃縮液中總糖約有77%被截留，其中功能性地聚糖水蘇糖和棉子糖的截留率高達(dá)95%以上，濃縮液中總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)8.72％，再經(jīng)活性炭脫色和離子交換脫鹽及真空濃縮，即可得到透明狀大豆低聚糖糖漿。該法的優(yōu)點(diǎn)在于既解決了廢水的排放問題，同時(shí)又通過回收利用增加了經(jīng)濟(jì)效益。另外，納濾膜技術(shù)在生活污水．印染廢水以及酸洗廢液等方面的處理也有廣泛的應(yīng)用。

2.3乳化液膜技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

液膜及乳化液膜簡(jiǎn)介

液膜技術(shù)是60年代中期由美國(guó)?？松芯颗c工程公司的黎念之博士提出的一種膜分離方法，直到l 986年奧地利的Marr等科學(xué)家采用液膜法，從粘膠廢液中回收鋅獲得了成功，液膜分離技術(shù)才進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段18l。液膜主要由膜溶劑(水或有機(jī)溶劑)，表面活性劑

(乳化劑)和添加劑組成，按其構(gòu)型和操作方式的不同，可分為乳狀液膜和支撐液膜，其中乳狀液膜更為常用。乳狀液膜可看成為一種。水/油/水”型(W/O/W)或“油/水/油”型(O/W/O)的雙重乳狀液高分散體系，將兩種互不相溶的液相通過高速攪拌或其它方法(如超聲波法、噴管法等)制成乳狀液，然后將其分散到第三種液相(連續(xù)相)中，就形成了乳狀液膜體系。乳狀液膜表面積大，傳質(zhì)速度快，可以有目的地控制其選擇性。乳狀液膜處理廢水的過程分3步進(jìn)行：

(1)制乳

對(duì)不同廢水，需選擇不同的膜溶劑、表面活性劑和內(nèi)保相攪拌后制成的W/O乳液；乳化型液膜的制備較為簡(jiǎn)單．直接將優(yōu)選的膜配方材料加入制乳設(shè)備中即可。制乳設(shè)備的工作原理有機(jī)械攪拌、膠體磨、超聲波等。(2)傳質(zhì)

將W/O乳液分散到待處理廢水中，形成W/O/W乳液。廢水中的待分離組分，通過選擇性滲透、化學(xué)反應(yīng)、萃取和吸附等作用進(jìn)入內(nèi)包相，與內(nèi)包相中的特定組分發(fā)生反應(yīng)，從而富集于內(nèi)包相。(3)破乳

W/O/W乳液經(jīng)一段時(shí)間傳質(zhì)后，靜置，分層，水層為出水，油層為油相與內(nèi)包相的乳狀液，利用電場(chǎng)或機(jī)械力破壞油層乳狀液，使油相與內(nèi)包相分開，油相循環(huán)使用，富集了被分離物的內(nèi)包相進(jìn)行回收或處理后廢棄。盤塔、攪拌柱等。

破乳的目的是為了回收使用過的乳液內(nèi)相和有機(jī)相．破乳效果的優(yōu)良與否。直接關(guān)系到液膜技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性，因此此環(huán)節(jié)十分重要。

破乳方法分為化學(xué)破乳法和物理破乳法。通過調(diào)節(jié)pH值或投加化學(xué)破乳劑使液膜體系失穩(wěn)的方法叫化學(xué)破乳法。通過加熱、離心分離以及高壓電場(chǎng)的靜電引力來使液膜體系失穩(wěn)的方法叫物理破乳法。

乳化液膜在廢水處理中的應(yīng)用 處理含酚廢水舊

液膜法除酚效率高，流程簡(jiǎn)單，可處理低濃度，高濃度含酚廢水。華南理工大學(xué)環(huán)境研究所采用液膜法兩段逆流連續(xù)萃取除酚，將LMS-

2、煤油、表面活性劑，氫氧化鈉水溶液混合攪拌制成乳狀液，處理后的工業(yè)含酚廢水中酚含量從1000mg/L降至0.5mg/L。破乳后可從內(nèi)水相中回收酚鈉鹽，油相則循環(huán)利用。目前，我國(guó)在液膜處酚技術(shù)方面已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段。

2.3.2.2分離廢水中的有機(jī)物、無機(jī)酸

美國(guó)科羅拉多礦業(yè)大學(xué)的wang研究了用液膜法去除水溶液中的多種有機(jī)酸成分。如兩種有機(jī)酸溶質(zhì)體系(間甲酚、安息香酚、酚/苯基乙酸)和3種有機(jī)溶質(zhì)體系(酚/安息香酚/苯基乙酸)。以總濃度為0.012mg/L的間甲酚/安息香酸溶液的分離實(shí)驗(yàn)為例，隨膜相與外水相接觸時(shí)間延長(zhǎng)，外水相中間甲酚/安息香酸不斷減少直至平衡，安息香酸可去除95%左右，間甲酚剩余較多。去除重金屬離子

奧地利Graz工業(yè)大學(xué)的Marr等人采用乳狀液液膜分離技術(shù)，對(duì)去除牯膠廢水中的Zn2+、Cu2+、Cd2+、Pb2+、Cr3+、Ni2+等重金屬離子傲了大量的實(shí)驗(yàn)。表明除Ni2+外，其它金屬離子的去除率均高于99％．

2.4膜生物反應(yīng)器技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

膜生物反應(yīng)器簡(jiǎn)介

膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor．MBR)廢水處理技術(shù)是把膜分離技術(shù)與廢水處理中的活性污泥工藝相結(jié)合，將生物反應(yīng)器與膜組件聯(lián)用的一項(xiàng)技術(shù)。其流程為：原水進(jìn)入生物反應(yīng)器與生物相充分反應(yīng)后，再循環(huán)泵的作用下，流經(jīng)膜組件，排放過濾出水，生物相回流人生物反應(yīng)器。膜組件取代了傳統(tǒng)工藝的二次沉淀池，且比之傳統(tǒng)工藝有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)膜生物反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行生物處理和過濾消毒作用，所以其出水水質(zhì)良好；(2)在反應(yīng)器中可獲得較高的微生物濃度，提高處理負(fù)荷；

(3)水力停留時(shí)間與污泥齡完全分離，使生物處理過程易于控制且具有更高的可 靠性和靈活性；

(4)可以截留短時(shí)間難于降解的大分子有機(jī)物；(5)設(shè)備緊湊，占地少。

膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用 城市污水處理及回用

l968年美國(guó)人smith首次提出膜生物反應(yīng)器的概念并用其處理生活污水，引起了廣泛的關(guān)注。90年代中期，日本有39座這樣的MBR處理廠在運(yùn)行，最大處理能力可達(dá)500m3/d，并且有100多處的高樓采用MBR將污水處理后回用于中水道。據(jù)報(bào)道，這些系統(tǒng)的出水已達(dá)到深度處理的標(biāo)準(zhǔn)，而且系統(tǒng)占地小。管理方便，產(chǎn)泥量很小。l997年，英國(guó)wassex公司在英國(guó)的Porlork建立了當(dāng)時(shí)世界上最大的MBR系統(tǒng)，日處理量達(dá)2000m3。1999年又在Dorset的Swanage建成了l 3000m3/d的膜生物反應(yīng)器污水處理廠。膜生物反應(yīng)器同時(shí)硝化與反硝化作用成功的去除污水中的氮，污泥停留時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，可以截留生物系統(tǒng)中的緩慢生長(zhǎng)的硝化菌。糞便污水處理

糞便污水中有機(jī)物含量很高，傳統(tǒng)的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，而且固液分離不穩(wěn)定，影響了三級(jí)處理效果。MBR很好地解決了這一問題，并且使糞便污水不經(jīng)稀釋而可直接處理。到1994年，F(xiàn)j本已有l(wèi)200多套MBR系統(tǒng)用于處理4000多萬人的糞便污水。工業(yè)廢水處理

20世紀(jì)90年代以來，MBR的處理對(duì)象不斷拓寬，在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用也得到了廣泛關(guān)注，如處理食品工業(yè)廢水、水產(chǎn)加工廢水，養(yǎng)殖廢水、化妝品生產(chǎn)廢水、染料廢水．石油化工廢水，均獲得了良好的處理效果。90年代初，美國(guó)在Ohio建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業(yè)廢水的MBR系統(tǒng)，處理規(guī)模為15lm3/d，該系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷達(dá)6.3kgCOD/m3/d，COD去除率為94%，絕大部分的油與油脂被降解。某玉米加工廠采用厭氧消化超濾膜生物反應(yīng)器處理玉米加工廢水，COD去除率達(dá)到97%，膜透過液中COD的質(zhì)量濃度可降低到100mg/L以下。90年代初，美國(guó)通用汽車公司采外置錯(cuò)流管式超濾膜生物反應(yīng)器處理工業(yè)和生活混合廢水，系統(tǒng)出水COD和BOD5的質(zhì)量濃度分別低干400mg/L和100mg/L。

第三章 結(jié)語

總之,膜技術(shù)在水處理方面有著廣泛的用途,城市污水回用對(duì)緩解城市供水不足,節(jié)省珍貴的水資源,減輕水污染和改善水環(huán)境的作用是非常顯著的,大量的實(shí)踐證明了污水回用的可行性和經(jīng)濟(jì)性,隨著人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)和生活水平的提高,對(duì)污水回用要求也會(huì)越來越高,由于膜技術(shù)的特點(diǎn),技術(shù)的不斷進(jìn)步以及處理成本的不斷下降,膜技術(shù)在污水回用領(lǐng)域今后更將大有用武之地,發(fā)揮更大的作用.特別是隨著膜技術(shù)的發(fā)展,其潛在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大,這門新興的膜技術(shù)將會(huì)在今后的科學(xué)技術(shù)發(fā)展中大顯身手,發(fā)揮更大的作用,為我們創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的生活環(huán)境.參考文獻(xiàn)

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第三篇：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

學(xué) 專 姓

院

材料科學(xué)與工程 稱

防腐131班

名

藍(lán) 文 程

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在材料生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,簡(jiǎn)稱CAD。在工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)可以幫助設(shè)計(jì)人員擔(dān)負(fù)計(jì)算、信息存儲(chǔ)和制圖等項(xiàng)工作。在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD（Computer Aided Design）在生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，本文主要從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在材料生產(chǎn)中的應(yīng)用等方面闡述了其在材料計(jì)中的顯著優(yōu)勢(shì)，并對(duì)目前國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程三維CAD系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 三維CAD 應(yīng)用 緒 論

開始于上世紀(jì)50年代后期的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，從最初的僅僅被簡(jiǎn)單的作為圖板的替代品到70年代的二維制圖過度到三維建模再到現(xiàn)在的集產(chǎn)品的構(gòu)思、功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、加工制造、數(shù)據(jù)管理于一體的智能CAD技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)又曲折的發(fā)展歷程。在今天，CAD技術(shù)越來越廣泛的用于生產(chǎn)中。CAD技術(shù)從二維CAD向三維CAD的過渡

2.1 CAD簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的圖形處理能力和數(shù)值計(jì)算能力，輔助工程技術(shù)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析，達(dá)到理想的目的，并取得創(chuàng)新成果的一種技術(shù)。自1950年計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于材料、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率飛速地提高?，F(xiàn)已將計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)（Computer Aided Manufacturing，CAM）和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（Product Data Management，PDM）及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated manufacturing system，CIMS）集于一體。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品命運(yùn)的研究，也是最重要的環(huán)節(jié)，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作決定著產(chǎn)品75%的成本。目前，CAD系統(tǒng)已由最初的僅具數(shù)值計(jì)算和圖形處理功能的CAD系統(tǒng)發(fā)展成為結(jié)合人工智能技術(shù)的智能CAD系統(tǒng)（ICAD）(Intelligent CAD)。21世紀(jì)，ICAD技術(shù)將具備新的特征和發(fā)展方向，以提高新時(shí)代制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和小批量、多品種要求的迅速響應(yīng)能力。

以智能CAD（ICAD）為代表的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、智能活動(dòng)是由設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)完成。這種系統(tǒng)能夠模擬某一領(lǐng)域內(nèi)專家設(shè)計(jì)的過程，采用單一知識(shí)領(lǐng)域的符號(hào)推理技術(shù)，解決單一領(lǐng)域內(nèi)的特定問題。該系統(tǒng)把人工智能技術(shù)和優(yōu)化、有限元、計(jì)算機(jī)繪圖等技術(shù)結(jié)合起來，盡可能多地使計(jì)算機(jī)參與方案決策、性能分析等常規(guī)設(shè)計(jì)過程，借助計(jì)算機(jī)的支持，設(shè)計(jì)效率有了大大地提高。

CAD技術(shù)正從二維CAD向三維CAD過渡。三維設(shè)計(jì)軟件具有工程及產(chǎn)品的分析計(jì)算、幾何建模、仿真與試驗(yàn)、繪制圖形，工程數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，生成設(shè)計(jì)文件等功能。三維CAD技術(shù)誕生以來，已廣泛地應(yīng)用于機(jī)械、電子、建筑、化工、航空航天以及能源交通等領(lǐng)域，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效率得以迅速提高。我國(guó)CAD技術(shù)的研究、開發(fā)和推廣已取得較大進(jìn)展，產(chǎn)品設(shè)計(jì)已全面完成二維CAD技術(shù)的普及，結(jié)束了手工繪圖的歷史，對(duì)減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益起到了明顯的作用。有相當(dāng)一部分CAD應(yīng)用較早的企業(yè)已完成了從二維CAD向三維CAD轉(zhuǎn)換，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的逐步深入，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，加強(qiáng)自身的設(shè)計(jì)能力是提高企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化和小批量、多品種

要求的迅速響應(yīng)能力的關(guān)鍵。2.2 三維CAD的優(yōu)勢(shì)

首先CAD技術(shù)以實(shí)用的零件實(shí)體建模優(yōu)勢(shì)和簡(jiǎn)便的產(chǎn)品造型修改和實(shí)體裝配圖的生成被用在機(jī)械設(shè)計(jì)的多個(gè)方面設(shè)計(jì)軟件為三維建模提供了多種工具，包括最基本的幾何造型如球體、圓柱等，對(duì)簡(jiǎn)單的零件，可通過對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將其分解成若干基本體，對(duì)基本體進(jìn)行三維實(shí)體造型，之后再對(duì)其進(jìn)行交、并、差等布爾運(yùn)算，便可得出零件的三維實(shí)體模型。對(duì)于較復(fù)雜的圖形，軟件提供了草圖工具，設(shè)計(jì)人員可以通過它先勾勒出截面，再拉伸出較復(fù)雜的幾何形體。為了滿足人們不斷提高的審美要求，目前主要流行的幾款三維設(shè)計(jì)軟件基本上都提供面片模塊，該模塊為設(shè)計(jì)人員提供了非常方便的曲面設(shè)計(jì)工具。對(duì)于具有大塊曲面的零件，設(shè)計(jì)師可以方便地對(duì)單個(gè)面或片體進(jìn)行變形處理，以達(dá)到需要的曲面。

企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品往往是按系列區(qū)分，各系列中每一代產(chǎn)品與上一代產(chǎn)品之間的區(qū)別較小，也許只是增加了一個(gè)功能部件或是產(chǎn)品造型尺寸上有所改動(dòng)。三維CAD可以方便地修改一些參數(shù)就能達(dá)到設(shè)計(jì)師更改造型的目的。三維CAD在建模中一般使用參數(shù)化建模，整個(gè)建模的步驟和產(chǎn)品的外型尺寸被參數(shù)化，這些參數(shù)是與產(chǎn)品的造型直接關(guān)聯(lián)的。若要對(duì)尺寸或造型進(jìn)行局部的更改，只需要更改相關(guān)參數(shù)，整個(gè)造型將被自動(dòng)更新。這樣不僅大大減少了設(shè)計(jì)人員的工作量，還保證了產(chǎn)品外造型的延續(xù)性。

實(shí)體裝配不僅能讓設(shè)計(jì)人員直觀地看到各零件裝配后的狀態(tài)，還可以測(cè)量各零件之間的空間大小，方便零件的布置。在裝配完成后，零件可以被隱藏或設(shè)置成半透明的狀態(tài)，方便設(shè)計(jì)人員觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此外，在裝配狀態(tài)下，軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，也方便了設(shè)計(jì)人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件型號(hào)的選擇。裝配狀態(tài)下的干涉分析也是常用的功能，計(jì)算機(jī)通過計(jì)算各裝配零件的體積的大小和位置來確定是否有相交的部分，并確定各零件是否干涉，自動(dòng)生成分析報(bào)告，明確指出互相干涉零件的名稱和干涉的尺寸。方便設(shè)計(jì)師修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸。

另外隨著技術(shù)發(fā)展，為了減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的精度，制造行業(yè)裝備從普通機(jī)床逐步到數(shù)控機(jī)床和加工中心，模具激光快速成型技術(shù)（RPM）等，幾乎應(yīng)用到整個(gè)制造行業(yè)。這些數(shù)控加工裝備基本都具有與各三維設(shè)計(jì)軟件的接口。當(dāng)產(chǎn)品模型在三維CAD軟件中完成后，再由CAD軟件模擬出加工刀具路徑，隨后生成數(shù)控語言，通過接口輸入數(shù)控設(shè)備中，再由數(shù)控設(shè)備按照模擬出的加工路徑加工產(chǎn)品。

2.3 CAE簡(jiǎn)介

CAE是三維CAD軟件的重要模塊，CAE功能包括工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等。CAD技術(shù)在建模模塊完成產(chǎn)品造型后，才能由CAE模塊針對(duì)設(shè)計(jì)的合理性、強(qiáng)度、剛度、壽命、材料、結(jié)構(gòu)合理性、運(yùn)動(dòng)特性、干涉、碰撞問題和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析。CAE技術(shù)在我國(guó)也得到了廣泛應(yīng)用，以汽車制造業(yè)為例，國(guó)內(nèi)多家主車廠和汽車設(shè)計(jì)公司在使用三維CAD軟件完成新車型的設(shè)計(jì)后，進(jìn)行CAE分析，如干涉檢查、鈑金成型分析、塑料件拔模角分析、車身強(qiáng)度剛度的測(cè)試，在車窗、車門、雨刮器等運(yùn)動(dòng)部件上廣泛采用CAE模塊中的運(yùn)動(dòng)仿真功能，計(jì)算出零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，以及零部件在運(yùn)動(dòng)中的狀態(tài)，為設(shè)計(jì)人員提供直觀的參考。這些分析工作大大提高了新車型的可靠度，縮短了新車型的開發(fā)周期，減少了返工，節(jié)約了研發(fā)成本。采用三維CAD技術(shù)，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)間縮短了近1/3。同時(shí)，三維CAD系統(tǒng)具有高度變型設(shè)計(jì)能力，能通過快速重構(gòu)，得到一種全新的機(jī)械產(chǎn)品，大大提高了工作效率。

3計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在材料加工中的應(yīng)用

材料加工CAD技術(shù)是傳統(tǒng)材料加工技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信息處理技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物，是材料加工和技術(shù)進(jìn)步和標(biāo)志。材料加工CAD又可分為鑄造成形CAD、塑性成形CAD、焊接成形CAD、注射成型CAD以及模具CAD等幾個(gè)方面：

3.1 鑄造成形CAD

包括鑄造工藝CAD以及鑄造工裝（模具/模板）CAD。前者的主要功能有鑄造澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冒口補(bǔ)縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)，冷鐵的設(shè)計(jì)，砂芯的設(shè)計(jì)，鑄造分型面的確定，加工余量的確定，起模斜度的確定，開放澆注系統(tǒng)庫(kù)、冒口庫(kù)、冷鐵庫(kù)、芯頭庫(kù)的建立，工藝圖的標(biāo)注與打印等，可以實(shí)現(xiàn)鑄造工藝的快速準(zhǔn)確設(shè)計(jì)。另外，基于有限分析的優(yōu)化技術(shù)在CAD系統(tǒng)配套使用，例如充型過程模擬、凝固過程模擬、應(yīng)力應(yīng)變分析、微觀組織模擬等，為制定合理的鑄造工藝起到了有力的指導(dǎo)作用。

鑄件棄型流動(dòng)與凝固過程數(shù)值模擬在短短十余年的發(fā)展過程中，由二維到三維，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由工作站到微機(jī)，由實(shí)用化到商品化，為鑄造生產(chǎn)提供越來越重要的指導(dǎo)作用。華中科技大學(xué)推出的商品化三維模擬軟件華鑄CAD。這些鑄造模CAD軟件在鑄造生產(chǎn)中取得了顯著的效益。已覆蓋了鑄鋼、球墨鑄鐵、灰鑄鐵、鑄鋁和鑄銅等各類鑄件，大到一二百噸，小到幾千克，無論是解決縮孔和縮松，還是優(yōu)化澆冒口結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)浮渣等方面，都發(fā)揮了明顯的作用。

3.2 塑性成形CAD

包括冷沖模、沖裁模、彎曲模、拉伸模以及鍛造模設(shè)計(jì)CAD。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)模具的需求愈來愈多。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法不能適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品及時(shí)更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。因此，國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家對(duì)模具CAD/CAM技術(shù)的開發(fā)非常重視。早在20世紀(jì)60代的初期，國(guó)外一些飛機(jī)和汽車制造公司就開始了CAD/CAM的研究工作，投入了大量人力和物力。各大公司都先后建立了自己的CAD/CAM系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造。目前，應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)較普遍的為美、日、德等國(guó)。日本豐田汽車公司于1965年將數(shù)控用于模具加工。20世紀(jì)80年代初期開始用覆蓋件沖模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括設(shè)計(jì)覆蓋件的NTDFB和CADET軟件和加工凸、凹模的TINCA軟件。利用坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量粘土模型，并將數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)。將所得圖形經(jīng)平滑處理后，再把這些數(shù)據(jù)用于覆蓋件設(shè)計(jì)、沖模的設(shè)計(jì)與制造。該系統(tǒng)有較強(qiáng)的三維圖形功能，可在屏幕

上反復(fù)修改曲面形狀，使工件在沖壓成形時(shí)不致產(chǎn)生工藝缺陷，從而保證了模具和工件的質(zhì)量。模具型面的模型保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，TINCA軟件可利用這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行模具型面的數(shù)控加工。美國(guó)的Diecomp公司開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)PDDC，可以完成冷沖模設(shè)計(jì)的全過程，包括從輸入產(chǎn)品和技術(shù)條件開始設(shè)計(jì)出最佳樣圖，確定操作順序、步距、空位、總工位數(shù)，繪制帶料排樣圖，輸入模具裝配圖和零件圖等，比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)提高功效8倍以上。在優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，利用有限元技術(shù)的應(yīng)力應(yīng)變分析在塑性成形CAD中已獲得較為普遍應(yīng)用。

我國(guó)模具CAD/CAM的研究與開發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，發(fā)展也很迅速。到目前為止，先后通過國(guó)家有關(guān)部門鑒定的有精沖模、普遍沖裁模、級(jí)進(jìn)模、汽車覆蓋模、輥鍛模、錘鍛模和注塑模等CAD/CAM系統(tǒng)。但直到現(xiàn)在有些系統(tǒng)仍處于試用階段，尚未在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。為迅速改變我國(guó)模具生產(chǎn)的落后面貌，今后應(yīng)繼續(xù)加速模具CAD/CAM的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用工作。

3.3焊接成形CAD 目前，在焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中計(jì)算機(jī)得到廣泛應(yīng)用。90年代初，國(guó)際焊接學(xué)會(huì)將這類應(yīng)用概括為“計(jì)算機(jī)輔助焊接技術(shù)”（CAW）?，F(xiàn)在CAW已不限于焊接結(jié)構(gòu)和接頭的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、焊接工裝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、焊接工藝計(jì)算機(jī)輔助計(jì)劃、焊接工藝過程計(jì)算機(jī)輔助管理等以計(jì)算機(jī)軟件為主的許多方面，而且還涵蓋了焊接過程模擬、焊接工藝過程控制、傳感器以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化等與計(jì)算機(jī)應(yīng)用有關(guān)的方面。

20世紀(jì)80年代提出了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的概念?？梢哉J(rèn)為，CIMS是從訂貨到加工、直至發(fā)貨的全部過程的各個(gè)步驟都可以從計(jì)算機(jī)中及時(shí)得到必需的信息集成系統(tǒng)。焊接CIMSA系統(tǒng)，自20世紀(jì)90年以來在造船、橋梁、建筑、汽車等行業(yè)中得到了一些應(yīng)用。以船舶生產(chǎn)為例，設(shè)計(jì)人員首先要根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，然后在對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度分析的基礎(chǔ)上，還要考慮制造能力，再進(jìn)行分段的詳細(xì)設(shè)計(jì)。這些工作可運(yùn)用CAD、CAE等軟件來實(shí)現(xiàn)。焊接生產(chǎn)的計(jì)劃管理與裝配焊接過程設(shè)計(jì)，則通過計(jì)算機(jī)的CAPM和CAPP系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

3.4 注射成型CAD 包括產(chǎn)品圖模具型腔圖的尺寸轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)模架與典型結(jié)構(gòu)的生成、模具零件圖和總培育圖的生成、模具剛度與強(qiáng)度校核、設(shè)計(jì)進(jìn)程管理、模具成本分析與計(jì)算等。注射模工藝分析已成熟的商品化軟件，可以預(yù)測(cè)注射成型流動(dòng)和保壓階段的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、應(yīng)

力應(yīng)變場(chǎng)和凝固層的生成，從而有效地指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

在西方先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，注射模CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用已非常普遍。公司之間模具訂貨所需的塑料制品資料已廣泛使用電子文檔，能否具有接受電子文檔的模具CAD/CAM系統(tǒng)已成為模具企業(yè)生存的必要條件。當(dāng)前代表國(guó)際先進(jìn)汪洋的注射模CAD/CAE/CAM的工程應(yīng)用具體表現(xiàn)在如下方面：

（1）基于網(wǎng)絡(luò)的模具CAD/CAE/CAM集成化系統(tǒng)開始使用。英國(guó)Delcam公司在原有軟件DUCT5的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)最新軟件發(fā)展及實(shí)際需求，向模具行業(yè)推出了可用于注射模CAD/CAM的集成化系統(tǒng)。該系統(tǒng)覆蓋了幾何建模、注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、反求工程、快速原型、數(shù)控編程及測(cè)量分析等領(lǐng)域。系統(tǒng)的每一個(gè)功能既可獨(dú)立運(yùn)行，又可通過數(shù)據(jù)接口作集成分析。

（2）微機(jī)軟件在模具行業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。在90年代初，能用于注射制品幾何造型和數(shù)控加工的模具CAD/CAM系統(tǒng)主要是在工作站上采用UNIX操作系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用，如在模具行業(yè)中應(yīng)用較廣的美國(guó)Pro/E、UGII、CADDS5，法國(guó)CATIA、EUCLID和英國(guó)的DUCT5等。隨著微機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，在90年代后期，基于Windows操作系統(tǒng)的新一代微機(jī)軟件，如Solid Works、Solid Edge、MDT等嶄露頭角。這些軟件不僅在采用NURSB曲面三維參數(shù)化特征造型等先進(jìn)技術(shù)方面繼承了工作站級(jí)CAD/CAM軟件的優(yōu)點(diǎn)，并且在Window風(fēng)格、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航、特征樹、面向?qū)ο蟮确矫婢哂泄ぷ髡炯?jí)軟件所不能比擬的優(yōu)點(diǎn)，深得使用者的好評(píng)。

（3）模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的智能化程度正逐步提高。當(dāng)前，面向制造、基于知識(shí)的智能化功能現(xiàn)已成為衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。許多軟件都在智能化方面做了大量的工作。如以色列Cimatron公司的注射模專家系統(tǒng)，能根據(jù)脫模方向優(yōu)化成分模面，其設(shè)計(jì)過程實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的優(yōu)化等，這些具有智能化的功能可顯著提高注射模的生產(chǎn)率和質(zhì)量。

（4）三維設(shè)計(jì)與三維分析的應(yīng)用和結(jié)合是當(dāng)前注射模技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的方法是采用二維設(shè)計(jì)，即先將三維的制品幾何模型投影為若干二維視圖后，再按二視圖進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這種沿襲手工設(shè)計(jì)的方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的集成化技術(shù)的要求，在國(guó)外已有越來越多的公司采用基于實(shí)體模型的三維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與此相適應(yīng)，在注射過程模擬軟件方面，也開始由基于中性層面的二維分析方工式向基于實(shí)體模型的三維分析方式過渡，使三維設(shè)計(jì)與三維分析的集成得以實(shí)現(xiàn)。

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第四篇：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

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物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)，是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術(shù)、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理[1]。物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，不過用戶端不僅局限于個(gè)人電腦，而是延伸到任何需要實(shí)時(shí)管理的物品和物品之間。物與物之間，小的如手表、鑰匙，大的如汽車、樓房究竟通過什么方式和電腦網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)呢？其實(shí)，最關(guān)鍵的技術(shù)就是“物”里內(nèi)嵌微型感應(yīng)芯片，把它變得智能化，讓它可以“開口說話”。再借助無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人就可以和物體“對(duì)話”了，物聯(lián)網(wǎng)就是傳達(dá)“聲音”的媒介。

農(nóng)業(yè)作為關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。其信息化、智慧化的程度尤為重要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中的引入與應(yīng)用，將是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)依托新型信息化應(yīng)用上邁出的一大步?？梢愿淖兇址诺霓r(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)管理方式，提高動(dòng)植物疫情疫病防控能力，確保農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，從而引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展[2]。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用現(xiàn)狀

物物互聯(lián)在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村信息化領(lǐng)域已經(jīng)有了初步應(yīng)用，如：傳感技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的應(yīng)用、智能化專家管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遙感系統(tǒng)、生物信息和診斷系統(tǒng)、食物安全追溯系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，通過實(shí)時(shí)傳感采集和歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，能夠摸索出植物生長(zhǎng)對(duì)溫、濕、光、土壤的需求規(guī)律，提供精準(zhǔn)的科研實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；通過智能分析與聯(lián)動(dòng)控制功能，能夠及時(shí)精確地滿足植物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)的要求，達(dá)到高幅度增產(chǎn)的目的；通過光照和溫度的智能分析與精確干預(yù)，能夠使植物特別是名貴花卉的花期完全遵循人工調(diào)節(jié)，目前，關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展項(xiàng)目有很多。比如：土壤養(yǎng)分、墑情監(jiān)測(cè)，為作物選擇和耕種方式提供指導(dǎo)；糧情信息監(jiān)測(cè)，為監(jiān)管部門科學(xué)決策保護(hù)糧食安全提供有效數(shù)據(jù)；農(nóng)業(yè)大棚溫室監(jiān)控、田間自動(dòng)化管理,通過連續(xù)監(jiān)測(cè)土壤濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)滴灌補(bǔ)水；二維碼動(dòng)物溯源，通過食品追溯標(biāo)簽使消費(fèi)者全面了解產(chǎn)品信息，確保食品安全。

1.1 農(nóng)副食品安全

我國(guó)食品安全方面事故頻發(fā)，其中一個(gè)很重要的原因是從生產(chǎn)到銷售缺乏監(jiān)管。加大對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品從生產(chǎn)到流通整個(gè)流程的監(jiān)管，則可以將食品安全隱患降至最低，而物聯(lián)網(wǎng)則可在這方面發(fā)揮重要的作用。根據(jù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)事件追蹤，國(guó)內(nèi)已有多個(gè)地區(qū)把食品安全監(jiān)管作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的突破口。

目前，國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)“食品安全追溯系統(tǒng)”。以豬肉安全為例：進(jìn)入農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的豬肉安裝上電子芯片，以跟蹤豬肉產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、批發(fā)以及零售等各個(gè)環(huán)節(jié)。具體來說即在農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)的豬肉經(jīng)營(yíng)店配備電子溯源秤，消費(fèi)者在購(gòu)買豬肉時(shí)可索取含有食品安全追溯碼的收銀條，憑借收銀條上的追溯碼查詢生豬來源、屠宰場(chǎng)、質(zhì)量檢疫等多方面信息[3]。這種做法目前在成都、青島等地區(qū)已經(jīng)展開。1.2 農(nóng)業(yè)信息傳送

天氣預(yù)報(bào)是重要和首要的農(nóng)業(yè)信息之一，但現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要更多支持因素。應(yīng)為農(nóng)民打造更寬廣的農(nóng)業(yè)信息渠道，所包含的信息內(nèi)容也應(yīng)從天氣預(yù)報(bào)到施肥選擇，從種子遴選到病蟲害防治，從幼苗培育到收割入庫(kù)等方面。所包含信息范圍也應(yīng)涵蓋廣義農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面，包括畜牧業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)以及漁業(yè)[4]。目前，在黑龍江部分地區(qū)已實(shí)現(xiàn)把測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)傳輸?shù)睫r(nóng)戶手機(jī)上的業(yè)務(wù)功能，在山東日照部分地區(qū)啟用了“真?zhèn)潍F藥短信查詢舉報(bào)系統(tǒng)”讓養(yǎng)殖戶和獸藥經(jīng)營(yíng)戶參與獸藥監(jiān)督。這種農(nóng)業(yè)信息傳送不僅僅可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，而且可為電信運(yùn)營(yíng)商提供更多拓寬業(yè)務(wù)的選擇。1.3 智能化培育控制

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的一個(gè)突出表現(xiàn)是智能化培育控制。通過在農(nóng)業(yè)園區(qū)安裝生態(tài)信息無線傳感器和其他智能控制系統(tǒng)，可對(duì)整個(gè)園區(qū)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，從而及時(shí)掌握影響園區(qū)環(huán)境的一些參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)變化適時(shí)調(diào)控諸如灌溉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，確保農(nóng)作物有最好的生長(zhǎng)環(huán)境，以提高產(chǎn)量保證質(zhì)量[5]。2 物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用展望

物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用鏈上的其它環(huán)節(jié)，如電信運(yùn)營(yíng)商以及終端商應(yīng)充分發(fā)掘潛在市場(chǎng)，為各自在物聯(lián)網(wǎng)版圖上占有一席之地未雨綢繆。為監(jiān)管部門提供食品安全追溯的行業(yè)解決方案，并進(jìn)一步將方案發(fā)展到奶制品、畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和漁業(yè)等方面；整合農(nóng)業(yè)信息資源，為農(nóng)民提供具有針對(duì)性的信息服務(wù)；與有關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)、統(tǒng)計(jì)部門展開合作，為農(nóng)戶提供有用的農(nóng)作物產(chǎn)銷信息，為溫室、系統(tǒng)和芯片生產(chǎn)企業(yè)提供行業(yè)信息；在芯片生產(chǎn)上應(yīng)具有針對(duì)性，開發(fā)適合特定業(yè)務(wù)（如信息溯源）的芯片；加大對(duì)芯片應(yīng)用的配套設(shè)備的研發(fā)[6]。

農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)不同的階段，都可以用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)來提高工作效率。在種植和培育階段，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)分析實(shí)時(shí)的土壤信息，來選擇合適的農(nóng)作物；在農(nóng)產(chǎn)品的收獲階段，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)廉價(jià)的信息采集, 從而在種植收獲階段進(jìn)行更精準(zhǔn)的測(cè)算。3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我市農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的措施與建議

依托政府、專業(yè)協(xié)會(huì)、相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)，建立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用推廣聯(lián)合中心?；趥鞲芯W(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)融合的新應(yīng)用，首先在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中進(jìn)行示范應(yīng)用，通過在溫室內(nèi)布置光照、溫度、濕度等無線傳感器、攝像頭和控制器，使得園區(qū)管理者可以隨時(shí)隨地通過3G手機(jī)或電腦，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制澆灌和開關(guān)卷簾等設(shè)備，并可實(shí)時(shí)查看到農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫度、濕度等信息。實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)大棚的自動(dòng)化管理，提高工作效率。

3.1 示范應(yīng)用研制智能化監(jiān)控、人工輔助管理技術(shù)

適用于一般經(jīng)濟(jì)條件的農(nóng)戶提高溫室栽培管理水平，即對(duì)智能化實(shí)時(shí)監(jiān)控及動(dòng)態(tài)決策方案通過人工管理加以實(shí)施。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括溫室綜合環(huán)境變量監(jiān)控系統(tǒng)，各種溫室作物智能化管理決策系統(tǒng)，系列傳感器、計(jì)算機(jī)芯片與機(jī)電一體化系統(tǒng)。可以根據(jù)用戶需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。通過模塊采集溫度、濕度等信號(hào)，經(jīng)由無線信號(hào)收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚溫濕度的遠(yuǎn)程控制。3.2 研制智能化監(jiān)控、自動(dòng)化管理技術(shù)

適用于經(jīng)濟(jì)條件較為富裕的農(nóng)戶、設(shè)施農(nóng)業(yè)企業(yè)以及示范展示，提高溫室栽培管理水平，即對(duì)智能化實(shí)時(shí)監(jiān)控及動(dòng)態(tài)決策方案通過綜合環(huán)境控制與電動(dòng)執(zhí)行器自動(dòng)實(shí)施。其關(guān)鍵技術(shù)包括溫室控制模式和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。其中，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用由中心控制計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)、系列傳感器、電動(dòng)執(zhí)行器和局端總線型數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)等組成的分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在溫室生產(chǎn)中大量采用無線傳感器管理、調(diào)控溫度、濕度、光照、通風(fēng)、二氧化碳補(bǔ)給，營(yíng)養(yǎng)液供給及PH值、EC值等，使栽培條件達(dá)到最適宜水平，以合理利用資源，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)具有綜合環(huán)境控制、肥水灌溉決策與控制、緊急狀態(tài)處理和信息處理等功能。

運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化溫室是集農(nóng)業(yè)科技上的高、精、尖技術(shù)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)于一體的最先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施。比較人工的控制來說，智能控制最大的好處就是能夠相對(duì)恒定的控制大棚內(nèi)部的環(huán)境，對(duì)于環(huán)境要求比較高的植物來說，更能避免因?yàn)槿藶橐蛩囟斐傻纳a(chǎn)損失。相對(duì)生產(chǎn)來說，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到大棚生產(chǎn)以后，產(chǎn)量與質(zhì)量比人工控制的大棚都有極大的提高。3.3 農(nóng)產(chǎn)品物流和安全管理與溯源

在生鮮農(nóng)產(chǎn)品流通方面，需要對(duì)儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境的溫度和農(nóng)產(chǎn)品的水分進(jìn)行控制，環(huán)境溫度過高可能會(huì)發(fā)生大批農(nóng)產(chǎn)品的腐爛，水分不足品質(zhì)會(huì)受到影響，在這個(gè)環(huán)節(jié)要借助物聯(lián)網(wǎng)的幫助。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)畜禽產(chǎn)品從養(yǎng)殖、屠宰刀運(yùn)輸銷售的全過程質(zhì)量控制，并實(shí)現(xiàn)質(zhì)量溯源，可實(shí)現(xiàn)畜禽生產(chǎn)檔案管理（畜禽信息、飼料信息、疾病防疫等），實(shí)現(xiàn)FID標(biāo)簽和條碼間信心的轉(zhuǎn)換，條碼標(biāo)簽的打印，基于網(wǎng)站、電話和手機(jī)短信的畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全細(xì)細(xì)的溯源查詢功能。結(jié)束語

盡管設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國(guó)已經(jīng)取得一定成績(jī)，但是相比國(guó)外先進(jìn)國(guó)家仍存在很大差距，平均單位產(chǎn)量低于國(guó)外的30％，單位產(chǎn)量成本大于國(guó)外的50％，由于不合理的使用農(nóng)藥，產(chǎn)品質(zhì)量遠(yuǎn)低于國(guó)外水平。其落后的主要原因是資金缺乏、設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)裝備落后；沒有獲取專家指導(dǎo)的途徑，大多沿襲傳統(tǒng)的種植方法，生產(chǎn)管理粗放，造成設(shè)施的智能化水平低[8]。

物聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展也必將深刻影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來。農(nóng)機(jī)企業(yè)要抓住物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重大歷史機(jī)遇，做到早學(xué)習(xí)、早認(rèn)識(shí)、早研究、早部署、早見效，切實(shí)加強(qiáng)科學(xué)研究部署，積極探索物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)應(yīng)用的結(jié)合點(diǎn)，確立研究及應(yīng)用方向。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：新型分離技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

新型分離技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘要：本文主要介紹了膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)、耦合分離的技術(shù)原理及應(yīng)用

關(guān)鍵詞：化工分離、分離工程、膜分離、萃取、吸附分離

引言：化工分離技術(shù)是化學(xué)工程的一個(gè)重要分支, 任何化工生產(chǎn)過程都離不開這種技術(shù)，原料的精制、中間產(chǎn)物以及產(chǎn)品的分離提純、廢氣廢水的處理等等，都離不開化工分離技術(shù)?；し蛛x技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、分離要求多種多樣，這就決定了分離技術(shù)的多樣性。精餾、萃取、吸收、吸附等都是傳統(tǒng)的化工分離技術(shù)，無論是技術(shù)還是應(yīng)用方面都發(fā)展得很成熟。然而，隨著基礎(chǔ)工業(yè)和高科技的發(fā)展，分離技術(shù)越來越面臨著新的挑戰(zhàn)：石油、天然氣、煤炭等資源的不可再生要求分離過程必須充分得利用資源，降低能耗；迅速發(fā)展的生物醫(yī)藥工程對(duì)產(chǎn)品純度、活性等指標(biāo)的限制對(duì)分離技術(shù)提出了更高的要求；由環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)提出的各種廢棄物排放限制越來越嚴(yán)格也給分離技術(shù)帶來了難題；此外新材料的開發(fā)、食品工業(yè)和天然資源綜合利用等領(lǐng)域的迅速發(fā)展也對(duì)分離技術(shù)提出了更高的要求。所有這些需求都推動(dòng)了人們對(duì)新型化工分離技術(shù)的探索。

正文：

國(guó)內(nèi)外對(duì)分離技術(shù)的發(fā)展十分重視，但由于應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，原料、產(chǎn)品和對(duì)分離操作的要求多種多樣，這就決定了分離技術(shù)的多樣性。按機(jī)理劃分，可大致分為五類，即：生成新相以進(jìn)行分離（如蒸餾、結(jié)晶）；加入新相進(jìn)行分離（如萃取、吸收）；用隔離物進(jìn)行分離（如膜分離）；用固體試劑進(jìn)行分離（如吸附、離子交換）和用外力場(chǎng)或梯度進(jìn)行分離（如離心萃取分離、電泳）等?，F(xiàn)在運(yùn)用較多且有很大發(fā)展前景的新型分離技術(shù)有超臨界流體萃取技術(shù)、分子蒸餾技術(shù)和膜分離技術(shù)。

1超臨界流體萃取技術(shù)及其應(yīng)用

超臨界流體萃取是一種以超臨界流體代替常規(guī)有機(jī)溶劑對(duì)目標(biāo)組分進(jìn)行萃取和分離的新型技術(shù)，其原理是利用流體（溶劑）在臨界點(diǎn)附近區(qū)域（超臨界區(qū)）內(nèi)與待分離混合物中的溶質(zhì)具有異常相平衡行為和傳遞性能，且對(duì)溶質(zhì)的溶解能力隨壓力和溫度的改變而在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變動(dòng)來實(shí)現(xiàn)分離的。超臨界流體具有一系列重要的性質(zhì)：

1）超臨界流體相當(dāng)粘稠，其密度接近于液體，具有較大的溶解能力；

2）超臨界流體的擴(kuò)散系數(shù)比液體大23個(gè)數(shù)量級(jí)，其粘度類似于氣體，遠(yuǎn)小于液體。這對(duì)于分離過程的傳質(zhì)極為有利，縮短了相平衡所需時(shí)間，大大提高了分離效率，是高效傳質(zhì)的理想介質(zhì)；

3）具有不同尋常的、巨大的壓縮性，使得壓力的微小變化將會(huì)引起流體密度和介電常數(shù)的很大變化。

由于二氧化碳具有無毒、不易燃易爆、廉價(jià)、臨界壓力低、易于安全地從混合物中分離出來，所以是最常用的超臨界流體。相對(duì)于傳統(tǒng)提取分離方法（煎煮、醇沉、蒸發(fā)濃縮等）具有以下優(yōu)點(diǎn)：萃取效率高、傳遞速度快、選擇性高、提取物較干凈、省時(shí)、減少有機(jī)溶劑及環(huán)境污染、適合于揮發(fā)油等脂溶性成分的提取分離。1.1 超臨界流體萃取技術(shù)特點(diǎn)

1）由于在臨界點(diǎn)附近，流體溫度或壓力的微小變化會(huì)引起溶解能力的極大變化，使革取后溶劑與溶質(zhì)容易分離。

2）由于超臨界流體具有與液體接近的溶解能力，同時(shí)它又保持了氣體所具有的傳遞性，有利于高效分離的實(shí)現(xiàn)。

3）利用超臨界流體可在較低溫度下溶解或選擇性地提取出相應(yīng)難揮發(fā)的物 質(zhì)，更好地保護(hù)熱敏性物質(zhì)。

4）萃取效率高，萃取時(shí)間短。可以省卻清除溶劑的程序，徹底解決了工藝繁雜、純度不夠、且易殘留有害物質(zhì)等問題。

5）萃取劑只需再經(jīng)壓縮便可循環(huán)使用，可大大降低成本。

6）超臨界流體萃取能耗低，集萃取、蒸餾、分離于一體，工藝簡(jiǎn)單，操作方便。7）超臨界流體萃取能與多種分析技術(shù)，包括氣相色譜、高效液相色譜、質(zhì)譜等聯(lián)用，省去了傳統(tǒng)方法中蒸餾、濃縮溶劑的步驟。避免樣品的損失、降解或污染，因而可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。1.2 超臨界流體技術(shù)之應(yīng)用 1）中藥制藥

中藥有效成分、有效部位的提取。利用超臨界二氧化碳萃取技術(shù)來提取丹參、干姜、木香、姜黃、莪術(shù)、牡丹皮等中藥中的有效成分，一步即可取得，含量一般可達(dá)50%，最高可達(dá)90%。中藥新藥的生產(chǎn)。柴芩菊感冒膠囊、口瘡泰軟膠囊等都是以多種中藥材為組成成分，通過超臨界二氧化碳萃取技術(shù)萃取而獲得。

中藥的二次開發(fā)或濃縮回收。超臨界二氧化碳萃取分離改良復(fù)方丹參片、心痛寧滴丸的分離技術(shù)，使得藥品有效率明顯提高。2）農(nóng)產(chǎn)品加工

由于超臨界流體萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用日益廣泛，已開始進(jìn)行工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。例如：原西德、美國(guó)等國(guó)的咖啡廠用該技術(shù)進(jìn)行脫咖啡因；澳大利亞等國(guó)用該技術(shù)萃取啤酒花浸膏；歐洲一些公司也用該技術(shù)從植物中萃取香精油等風(fēng)味物質(zhì)，從各種動(dòng)物油中萃取各種脂肪酸，從奶油和雞蛋中去除膽固醇，從天然產(chǎn)物中萃取藥用有效成分等等。迄今為止，超臨界二氧化碳萃取技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品加工中的應(yīng)用及研究主要集中在五大方面： 第一，農(nóng)產(chǎn)品風(fēng)味成分的萃取，如香辛料、果皮、鮮花中的精油、呈味物質(zhì)的提??； 第二，動(dòng)植物油的萃取分離，如花生油、菜籽油、棕櫥油等的提取；

第三，農(nóng)產(chǎn)品中某些特定成分的萃取，如沙棘中沙棘油、月見草中(一亞麻酸、牛奶中膽固醇、咖啡豆中咖啡堿的提取；

第四，農(nóng)產(chǎn)品脫色脫臭脫苦，如辣椒紅色素的提取、羊肉嬗味物質(zhì)的提取、柑桔汁的脫苦等； 第五，農(nóng)產(chǎn)品滅菌防腐方面的研究。

2分子蒸餾技術(shù)

分子蒸餾是一種特殊的液-液分離技術(shù)，在極高真空下操作。它是根據(jù)不同物質(zhì)其分子運(yùn)動(dòng)有不同的平均自由程這一物理特性而達(dá)到分離的目的，因而能使液體在低于其沸點(diǎn)的溫度下將其分離，特別適用于高沸點(diǎn)、熱敏性及易氧化物系的分離。

由于其具有蒸餾溫度低于物料的沸點(diǎn)、蒸餾壓強(qiáng)低、受熱時(shí)間短、分離程度高等特點(diǎn)，因而能大大降低高沸點(diǎn)物料的分離成本，極好地保護(hù)了熱敏物料的品質(zhì)。與常規(guī)蒸餾相比，具有明顯地優(yōu)點(diǎn)：分離程度比常規(guī)蒸餾的高，蒸餾壓強(qiáng)極低，蒸發(fā)溫度低，受熱時(shí)間短等。2.1 分子蒸餾技術(shù)的主要特點(diǎn)

1）分子蒸餾是在遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)的溫度下進(jìn)行操作的；

2）分子蒸餾是在很低的壓強(qiáng)下進(jìn)行操作，一般為×10-1Pa數(shù)量級(jí)(×10-3托數(shù)量級(jí))，可使物料避免氧化受損；

3）物料受熱時(shí)間短，避免了因受熱時(shí)間長(zhǎng)造成某些組分分解或聚合的可能； 4）分子蒸餾的分離程度更高，能分離常規(guī)蒸餾不易分開的物質(zhì)； 5）無毒、無害、無污染、無殘留，可得到純凈安全的產(chǎn)物；

6）可進(jìn)行多級(jí)分子蒸餾，適用于較為復(fù)雜的混合物的分離提純，產(chǎn)率較高； 7）特別適合于不同組分分子平均自由程相差較大的混合物的分離； 8）更適用與對(duì)熱敏感、產(chǎn)物附加值高的粘性物料； 9）可與超臨界流體技術(shù)和膜分離技術(shù)等配合配套使用。2.2 分子蒸餾技術(shù)之應(yīng)用

分子蒸餾技術(shù)主要在農(nóng)產(chǎn)品加工中應(yīng)用廣泛，且工藝日趨成熟。1）天然維生素E的濃縮精制

為避免植物油加工過程中維生素E的損失，通常采用直接提取法，即脫膠、脫酸后進(jìn)行分子蒸餾，制得的Ⅶ濃縮物可以達(dá)到藥典指標(biāo)。對(duì)油脂脫臭餾出物中的天然維生素E的進(jìn)行濃縮精制，成品有機(jī)農(nóng)藥殘留很低，安全f生和氧化穩(wěn)定性提高，成品附加值很高。

2）高碳脂肪醇的精制

二十八烷醇等高碳脂肪醇因?qū)θ梭w具有眾多生理活性而倍受人矚目，若應(yīng)用分子蒸餾精制，可有效地避免溶劑殘留，工藝過程簡(jiǎn)單，操作安全可靠，自動(dòng)化程度高。

3）風(fēng)味物質(zhì)的獲取

分子蒸餾技術(shù)尤其適用于易揮發(fā)的風(fēng)味物質(zhì)。目前已經(jīng)成功地應(yīng)用涂膜式分子蒸餾技術(shù)和降膜式分子蒸餾技術(shù)從果汁、山核桃、奶酪、扇貝及調(diào)味大料油等香辛料中分離獲取了香氣成分，分離出的香氣濃縮物還原性好。

4）DHA和EPA的富集

根據(jù)EPA和DHA的沸點(diǎn)高低不同，運(yùn)用分子蒸餾法分離富集。分離脂肪酸甲酯和乙酯的效果比分離脂肪酸的效果更好。

5）食用植物油的提取

運(yùn)用分子蒸餾技術(shù)從葵花籽、紅花籽、黃豆、花生、麥胚、棕櫚、蘇籽、鱷梨、可可豆等中提取的食用植物油脂，話性成分含量高，氧化穩(wěn)定性強(qiáng)，磷含量低，著色度低，無臭味，回收率高，且不存在溶劑萃取法的溶劑分離回收問題。

6）胡蘿h素的回收

紅棕櫚油中含有0．昕％的胡蘿卜素，將紅棕櫚油在低溫下用甲醇甲酯化后，用三級(jí)分子蒸餾回收胡蘿卜素，可獲得40％以上的天然胡蘿卜素，且其質(zhì)量要優(yōu)于傳統(tǒng)方法得到的胡蘿卜素。

分子蒸餾技術(shù)還可應(yīng)用于其他食品加工過程，如(一3不飽和脂肪酸的濃縮、牛奶內(nèi)酯的獲取、二聚脂肪酸的制取、米糠中有效成分的分離等。

3膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是人們掌握的最節(jié)能的物質(zhì)分離和濃縮技術(shù)之一。近二十年來發(fā)展極其迅速, 已從單獨(dú)的海水與苦咸水脫鹽、純水及超純水的制備、工業(yè)用水的回用, 逐步拓展到環(huán)保、化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域中, 發(fā)展前景備受關(guān)注。目前工業(yè)化的膜技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾、電滲析、膜電解、氣體分離等。

微濾主要從氣相和液相物質(zhì)中截留微米及亞微米的細(xì)小懸浮物、微生物、微粒、細(xì)菌等, 以達(dá)到凈化和濃縮的目的。膜孔徑大約0.1μm，其分離的實(shí)質(zhì)是利用膜的“篩分”功能，通過顆粒的機(jī)械截留、顆粒間的相互作用、顆粒與膜表面的吸附、顆粒間的橋梁作用實(shí)現(xiàn)分離。

超濾主要用于分離液相物質(zhì)中諸如蛋白質(zhì)、核酸聚合物、淀粉等大分子化合物、膠體分散液和乳液等。膜孔徑在10-100nm，其分離機(jī)理一般認(rèn)為是壓力驅(qū)動(dòng)的篩孔分離過程。

納濾膜能對(duì)小分子有機(jī)物等與水、無機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時(shí)進(jìn)行，是一種介于反滲透和超濾之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜分離過程。膜孔徑在1-10nm，納濾膜的分離機(jī)理模型目前的看法有：空間位阻-孔道模型，溶解擴(kuò)散模型、空間擴(kuò)散模型、空間電荷模型、固定電荷模型。

反滲透廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業(yè)，產(chǎn)水質(zhì)量高，運(yùn)行成本低、無污染、操作方便、運(yùn)行可靠，是現(xiàn)代工業(yè)中水處理的首選技術(shù)。反滲透又“高濾”，膜孔徑小于1nm，其過濾實(shí)質(zhì)是利用反滲透膜具有選擇透過溶劑而截留離子物質(zhì)的性質(zhì)，分離過程以靜壓差為推動(dòng)力。

目前膜分離技術(shù)在許多方面得到廣泛應(yīng)用，而且在某些方面應(yīng)用得還比較成熟。在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提高、生產(chǎn)成本要求不斷降低的今天，膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)越來越明顯, 其必將取代傳統(tǒng)的低效分離技術(shù)。但膜分離技術(shù)的大量應(yīng)用畢竟是近幾十年開始的，許多方面還不成熟，還有待進(jìn)一步深人的研究，目前還存在諸如選擇性問題、通量穩(wěn)定性問題和產(chǎn)值問題。4耦合分離技術(shù)

兩種或多種不同的單元操作耦合或結(jié)合在一起并用于分離的過程的方法，即為耦合分離技術(shù)。近年來諸如催化劑精餾、膜精餾、吸附精餾、反應(yīng)萃取、絡(luò)合吸附、反膠團(tuán)、膜萃取、發(fā)酵萃取、化學(xué)吸收和電泳萃取等新型耦合分離技術(shù)不斷發(fā)展, 并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)。

總結(jié)

目前，各新型分離技術(shù)日新月異，已逐步走向工業(yè)化，并在中藥制藥、農(nóng)產(chǎn)品加工、環(huán)境治理與保護(hù)等多領(lǐng)域的綜合技術(shù)。由于受工藝技術(shù)和儀器發(fā)展水平的限制，我國(guó)對(duì)這些技術(shù)的應(yīng)用研究還只是剛剛起步，要趕上國(guó)際先進(jìn)水平還有待于進(jìn)一步的努力。

參考文獻(xiàn)

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