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蒸汽疏水器

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蒸汽疏水器相关的资讯

  • 肠粉机蒸汽水严重怎么办?肠粉蒸箱蒸汽收集处理机
    肠粉机蒸汽水严重怎么办?肠粉蒸箱蒸汽收集处理机【技术动态】通常,在肠粉餐饮店厨房中一般采用肠粉机蒸肠粉,肠粉机工作时在肠粉机底部加入一定量水,然后接通电源通过加热设备对水进行加热,产生大量的水蒸气,利用水蒸气中含有的热量完成对肠粉的制作。  目前,大部分餐饮厨房采用自然通风方式排出肠粉机工作时产生的多余蒸汽,虽然这种方式实用性非常广,操作简捷,但依然存在很多问题:  一是蒸汽消散的时间较长,效果不明显,工作效率低下。  二是淡水资源的浪费,传统方式将蒸煮产生的蒸汽直接排放到空气中,淡水资源得不到回收。  三是产生对餐饮厨房餐厅环境的影响,当自然通风不畅时,排除的蒸汽,会造成餐厅的桑拿现象,影响人员就餐的舒适度。  四是安全问题,排出的蒸汽凝结在餐厅天花板上,滴在餐厅地板上,造成地板的湿滑,容易造成人员的滑到,受伤 弥漫的蒸汽会影响炊事人员的工作视野环境,且在肠粉机完成工作后,打开蒸箱门时还是会有大量过热蒸汽涌出,易造成炊事人员极度难受,操作不当又易造成烫伤。  针对餐饮厨房以传统自然通风的方式收集处理蒸汽造成的淡水资源浪费,工作效率低下,安全性低等问题,提出一种餐饮厨房蒸汽收集处理装置--正岛ZD-180D肠粉机蒸汽去除机及ZD系列蒸汽收集处理机,这种装置可以有效的减少淡水资源的浪费,提高肠粉机的工作效率,降低对环境空间的影响,保证炊事人员的安全和炊事人员工资的舒适性以及就餐人员在餐厅就餐的舒适性。  与现有技术相比,具有以下优点和有益效果:  1、餐饮厨房蒸汽收集处理装置处理蒸汽效果显著,相对于传统的以自然通风方式直接将蒸汽排放至空气中来说,不仅节省了大量的淡水资源,而且有效的提高了工作效率,同时一定程度上提高了工作环境及人员的安全性,适用于多台肠粉机同时使用。  2、采用版式换热器的优点:一是板式换热器传热效率高,比传统管式换热器热效率高2~4倍 二是热损小、阻力损失小、冷却水量少,因结构紧凑和体积小,换热器的外表面积很小,因而散热损失也很小,通常不再需要保温 三是占地小,易维护,灵活性强非常适用于餐饮厨房等空间有限的地方。
  • 应用 | 石墨烯表面究竟是疏水还是亲水?
    摘要石墨类碳材料在电极,吸附,催化载体以及固体润滑剂方面有着极其广泛的应用。了解它们和水之间的相互作用对于基础材料的表征以及实际装置的制备都起着关键作用。曾经,普遍的观点都认为石墨碳材料表面是疏水的。然而,美国匹兹堡大学Kozbial等人发表在国际顶级杂志Accounts of Chemical Research上的最新研究发现:石墨表面本质上是亲水的,而由于表面吸附了空气环境中的烃类污染物,才造成石墨烯表面的疏水性。研究回顾在石墨烯的各类应用中,表面性能的精准控制(例如黏附、摩擦和表面能)是非常必要的。润湿性不仅是表征表面性能的重要参数,而且还直接影响了电子掺杂和载体可移动性。在1940年, Fowkes and Harkins首次报道了天然石墨的接触角为85°度左右。其他学者研究不同石墨类碳材料时得出的结果也与该值相接近。碳纳米管以及石墨烯的润湿性研究结果也表明他们都是疏水的。所有的这些研究都表明sp2杂化形式的石墨类碳材料都是疏水的。润湿性的不同观点:1. Tadros等人采用捕泡法测试出表面干净的各项同性的石墨,其前进角为63° (53 °C)。但他们的工作主要集中在研究等温吸附上,而不是润湿性,所得出结论不十分可靠。2. Schrader发现石墨在室温下和超真空条件下被剥离后的接触角值为35°。但是,超高真空会造成水的蒸发,造成较低的接触角。进一步提出石墨疏水是由于石墨被疏水的有机物污染。研究思路为了解决以上问题,美国匹兹堡大学Kozbial教授重新设计了实验,并用KRÜ SS DSA100接触角测试仪表征材料的接触角和表面能。室温下,研究了新鲜石墨烯和剥离的高度有序热解石墨表面的接触角与时间的变化。结果表明暴露在空气中时,接触角与时间具有相依性(图1)。之前研究者们也用同样的方法研究了金的润湿性,由于金的表面吸附了空气中的烃类污染物,造成金的疏水性。而二氧化硅和稀土氧化物等陶瓷材料的接触角也表现出同样的性质。因此Kozbial教授提出,石墨类碳材料是否也因为表面吸附了空气中的烃类污染物才变得疏水呢?图1.铜基石墨烯,镍基石墨烯和石墨的水接触角数据。(1)衰减全反射红外光谱分析利用衰减全反射红外光谱法,采集了新鲜和老化的石墨烯的表面数据。结果表明,石墨烯在空气中暴露10分钟后,出现了明显的亚甲基(&minus CH2&minus )的峰(图2a),这说明有烃类物质吸附在了石墨烯表面。此外,亚甲基峰强度随着暴露时间的增长而变强,同时接触角和ATR-FTIR的数据也表现出相似的趋势。如下:干净表面的石墨烯具有较低的接触角和较弱的亚甲基峰接触角和亚甲基峰强度随着在空气中暴露的时间增长而增加,60分钟之后都不再发生明显的变化。(2)XPS分析采集新鲜石墨烯和老化2天石墨烯的C1s XPS数据。285eV附近的强峰来自于石墨烯碳原子(图2b)。不同的是,在285.7 eV处有一个更正的峰以及在287.6 eV附近出现了一个肩峰,这都说明了烃类物质的存在。随后也采集了新鲜石墨和老化2天石墨的ATR-FTIR数据。因此,对于石墨烯和石墨而言,新合成或者新剥离得到的表面是没有烃类物质的,而在空气中暴露老化之后,是有烃类物质吸附的。图2. 铜基石墨烯的(a) ATR-FTIR和(b) XPS图谱,石墨的ATR-FTIR图谱(c),(d)烃类物质吸附膜厚度和接触角石墨在空气暴露时间的变化关系(3)椭圆偏振分析通过该技术研究发现,石墨表面开始暴露在空气中后,烃类物质吸附膜的厚度逐渐增加,在60分钟时达到峰值,随后曲线出现平台。引起了这一变化时,石墨表面生成了&sim 6&angst 厚的烃类物质层。综上,ATR-FTIR,XPS以及椭圆偏振法都表明石墨表面本质上是温和亲水的,吸附烃类物质后才变的疏水。(4)表面能分析表面能是固体物质重要的表面性质,它不仅决定材料表面的润湿性,更深深影响着粘附性、摩擦性以及其他的表面或界面性能。基于四种测试液体的接触角数据,通过三种常见的模型Neumann,Fowkes和Owens&minus Wendt计算了新鲜和老化石墨表面的表面能。图3表明石墨烯和石墨的表面能随着暴露时间增长而逐渐降低。新鲜表面的表面能最大,老化表面的表面能最小。造成这种结果的原因是空气中烃类物质的吸附过程带来的热力学驱动力降低了总表面能。图3 新鲜和老化石墨烯,石墨的表面能图及极性和非极性分量总结烃类污染物不仅影响石墨类材料表面的润湿性还影响了其粘附性和吸附性。因此,开发有效的去除和抑制烃类污染物对于操控石墨表面性能是非常关键的。此障碍在未来获得突破后,石墨烯基装置的成功制备也就为时不远了。参考文献Kozbial, A., Zhou, F., Li, Z., Liu, H., & Li, L. Are Graphitic Surfaces Hydrophobic. Accounts of Chemical Research 2016.
  • 美国康塔仪器公司最新发布VstarTM蒸汽吸附分析仪
    最近Quantachrome发布了VstarTM蒸汽吸附分析仪,是包括用于微孔分析及前沿研究的Autosorb IQTM、高通量表面积及孔分析的Autosorb 6iSATM、低成本日常分析的Nova和重量法水吸附测量的Aquadyne DVSTM等精密吸附分析仪系列产品中最新的一员。VstarTM蒸汽吸附分析仪可提供一、二、三或四工作站模式,每种模式都可搭配所有附件。 有关VstarTM蒸汽吸附分析仪的信息可参考以下网页。 http://www.quantachrome.com/product_listing/vapor_sorption.html http://www.quantachrome.com/vstar/vstar.html http://www.quantachrome.com/vstar/Press_Release_vstar.pdf 材料对于水蒸气吸附的研究可对材料科学、药物以及食品加工等领域提供非常有价值的信息。VstarTM能够为广泛的材料提供一种快速、准确并且可靠的获取水吸附等温线的方法。但不仅限于此,VstarTM也可以测量多种有机物蒸汽的吸附等温线,可使研究者洞察材料对有机物蒸汽的耐受性、作为存储或吸收有机物蒸汽吸附剂的活力、以及材料化学性质的信息。 材料科学 使用VstaTM蒸汽吸附分析仪能够快速并准确地确定材料的疏水性和对其他蒸汽的亲和性。不像重量分析方法受限于通过载气吸附扩散,需要至少几天甚至是几周才能得到结果,VstarTM能够在很短的时间内完成平衡过程,获取结果只需几小时。 建筑材料 VstarTM可以为极性和非极性有机材料如涂料和密封剂等的疏水性及对建筑材料表面化学的影响提供评估各种配方的信息。 药物 活性药物原料和赋形剂在各种相对湿度条件下的评估是用重量分析方法模拟实际存储和使用条件进行的常规测量。采用真空-体积分析方法的VstarTM能够在非常短的时间内得到同样的结果。 食品 成品和原材料的蒸汽吸附测量能够为各种食品配方效用提供有价值的信息。 如对VstarTM有更多需要了解之处,请联系: 美国康塔仪器公司北京代表处 地址:北京安定门外大街183号京宝花园M806室[100011] 客服专线:400-661-0892,800-810-0515 电话:010-64401522,13811689379 传真:+86-10-64400892转816
  • 岛津推出用于分析疏水多肽蛋白的MALDI新基质
    岛津制作所(SSI)近日发布了ATHAP-MALDI基质方法工具包,用于改进对包含跨膜疏水蛋白和多肽的分析能力。传统的LC-MS/MS和MALDI-TOF 很难分析包含疏水基团的膜蛋白。烷基化三羟基苯乙酮(ATHAP)新基质在此方法中发挥了特殊的作用。  许多疾病的生物标志物是包含疏水基团的膜蛋白。之前用液质和MALDI-TOF的检测效果都不理想,这类蛋白和多肽一般不被目标分析物列表所包含。由于疏水多肽的低溶解性,其难于在液相质谱中得到检测。采用如α -氰基-4-羟基肉桂酸 (CHCA)、芥子酸(SA)、二羟基苯甲酸(DHB)等传统基质的MALDI法离子化效率较低,从而导致用MALDI-TOF检测这些物质灵敏度很差。  “疏水性是将横跨膜片段整合到脂质双分子层的主要动力。这些新的基质工具包为科学家分析这些重要物质的生物和物理化学性质提供了前所未有的可能性。”岛津公司Scott Kuzdzal博士说。“这些工具包可以提高分析灵敏度,开拓对从抗菌肽到癌症蛋白标志物等关键疏水性分子结构和功能的研究。”  ATHAP基质由广岛大学和田中耕一尖端科技实验室联合开发,并授权给岛津制作所。本研究得到日本学术振兴会(JSPS) “世界领先创新科技研发资助项目 (FIRST Program) ”的赞助支持。编译:郭浩楠
  • 铝表面超疏水涂层的疏冰性研究
    在低温条件下,室外设备的冻结已经成为一个严重的问题。特别是电路线、道路、飞机机翼、风力涡轮机等基础设施部件结冰对经济和生命安全造成了严重影响。铝(Al)及其合金具有重量轻、稳定性好、韧性高等优点,广泛应用于各个工业领域。然而,酸雨会腐蚀金属基底,冰雨会对铝结构造成严重的冰积。疏冰性被认为是通过保持基底表面尽可能无水和降低冰晶与基底之间的粘附力来延缓或减少冰在表面的积累。超疏水(SHP)表面由于其拒水和自清洁特性而具有疏冰性。Tan等通过水热反应在Al表面形成机械坚固的微纳结构,然后用十六烷基三甲氧基硅烷修饰形成SHP表面。其中水接触角(WCA)和滑动角(SA)采用光学接触角仪进行测量,水滴为10µ L。该SHP表面在酸性和碱性环境中都表现出令人印象深刻的疏水性,并表现出显著的自清洁和疏冰性能。图1. (a)裸铝、(b)铝表面微纳和(c)十六烷基三甲氧基硅烷改性SiO2微纳表面的WCA值。(d)不同酸碱溶液在SHP表面静置1min后的静态接触角。(e)在SHP表面静置30min后的水滴(红色1.0,透明7.0,黑色14.0,附有pH试纸)图片。(f)在不同溶液中浸泡30min后的耐酸碱性测试(左)和静态WCA(右):水(上),0.1 M HCl(中),0.1 M NaOH(下)涂层的润湿性主要受两个因素的影响:表面粗糙度和表面能,润湿性可以通过静态WCA可视化。裸铝(图1(a))、具有微纳米SiO2表面的氧化铝(图1(b))和SHP表面(图1(c))的WCA值分别为87°、134°和158°。WCA值的显著变化说明了微纳结构和十六烷基三甲氧基硅烷对SHP表面的重要性。同时,SHP表面的SA值小于5°。SHP表面也采用不锈钢和合金材料(Supplementary Movie 1)。根据Nakajima等人的报道,大的WCA和低的SA预计会导致液滴从表面滚落。图1(d)为pH 1.0 ~ 14.0溶液在SHP表面的静态WCA: WCA在148°~ 158°之间,当pH值接近7.0时,WCA值较大。图1(e)为SHP表面水滴形状(体积约60 μL, pH 1.0 ~ 14.0)。30分钟后形状没有变化。这显示出良好的耐酸性或碱性溶液。图1(f)进一步说明了SHP涂层的耐酸碱性能。左图为实验方法,右图为水(154°)、0.10 M HCl(142°)、0.10 M NaOH(143°)浸泡30 min后的WCA。这些结果表明,SHP涂层在各种酸性/碱性环境下都具有良好的性能。图2. 裸铝和SHP Al的WCA和SA在结冰状态下,进一步测量5次重复实验的WCA和SA,结果如图2所示。SHP表面的WCA约为154°,SA小于8°,而裸露Al表面的WCA约为85°,SA大于10°。因此,在SHP铝表面获得了良好的疏冰性。参考文献:[1] Tan, X., Wang, M., Tu, Y., Xiao, T., Alzuabi, S., Xiang, P., Chen, X., Icephobicity studies of superhydrophobic coating on aluminium[J]. Surface Engineering, 2020, 37(10), 1239–1245.
  • 应用 | 可喷涂超疏水牙齿保护剂:具有光敏抗菌、耐酸、防污功能
    KRÜSS于1796年诞生于德国汉堡,是表面科学仪器领域的全球领导品牌。先后研发了世界上第一台商用全自动表面张力仪和第一台全自动接触角测量仪,荣获多次国际工业设计大奖和德国中小企业最具创新能力TOP100荣誉。其它产品还包括各类动态表面张力仪、泡沫分析仪、界面流变仪和墨滴形状分析仪等。KRÜSS研究背景世界卫生组织(WHO)提出了“8020”的目标,即在80岁时保留20颗功能性牙齿。由于牙齿没有任何再生功能,如何确保牙齿健康长寿成为了备受关注的问题。目前的牙齿护理方法(刷牙、漱口、使用牙线、使用牙签等)只是将沉积在牙齿表面的污垢清理干净,然后让它们直接接触新出现的复杂刺激。护理工具的延误或不当使用不仅不能消除外界的不良刺激,有时甚至会导致牙齿损伤。因此,一种更可靠、更有效的日常牙科护理策略正处于迫切需要的阶段。近年来,耐用且生物相容的超疏水材料在生物医学应用中显示出巨大的潜力。然而,据我们所知,目前还没有可用的“添加剂”保护牙齿的方法伴随我们的生活,更不用说将超疏水材料应用于常规牙科护理策略。因此,本文首次提出的由ZnO、FSNs和PDMS(简称ZFP)组成的保护剂可以喷涂在牙齿表面形成具有优异超疏水特性的透明膜,这种安全、方便、高效的牙齿保护策略将超疏水性与光动力学相结合,通过简单的喷涂实现对牙齿的抗粘连、抗菌、抗酸和防污等多种保护作用。图1 ZFP喷涂膜多重防护效果示意图实验方法将上述三种保护剂喷洒在制备的牙片上,干燥后分别得到T-P、T-FP和T-ZFP。采用KRÜSS DSA100 (Germany)液滴形状分析仪测定了不同齿片的水滴角。结果与讨论超疏水性和自清洁性分析为了检测ZFP在牙齿表面的疏水行为,将上述三种保护剂(P、FP和ZFP)喷洒在制备的牙齿切片上以获得T-P、T-FP 和T-ZFP。T-ZFP 的水滴角为 151.00°±0.63°,滚动角为 1.95°±0.25°(图2(a)和2(b))。此外,图2(c)说明了T-ZFP表面和水滴之间的低粘度,这进一步证明了ZFP的超疏水效应。此外,TZFP对不同的液体表现出自清洁效果,而在此期间保持牙齿表面清洁(图3)。我们还惊喜地发现TZFP对血液也表现出出色的超疏水性。上述数据表明,ZFP的超疏水自洁特性可有效防止食物残渣粘附,确保应用于牙齿时的抗污能力。图2 T-ZFP的超疏水性。(a)不同齿片的水滴角。(b) T-ZFP的滚动角。(c) T-ZFP与水滴之间的低粘度。(d)刷洗循环、(e)温度循环和(f) pH值变化处理后水滴角的变化图3 T-ZFP对不同液体的自清洁效果生理稳定性分析与人体接触的牙科材料也应具有生理稳定性。考虑到这一点,测量了T-ZFP在刷涂(每10次为一个循环)、温度循环(4和60°C)和酸处理(pH = 3和7)下的水滴角变化,以验证ZFP保护剂的稳定性。图 2(d) 显示T-ZFP 的接触角随着刷牙次数增加而逐渐减小,但在 100 次后仍保持在 145.0° ± 0.6°。这一现象也说明ZFP可以通过一定时间的刷牙有效去除,促进了其在日常生活中的周期性应用。ZFP的生理稳定性通过在温度循环(4到60 °C之间)和pH变化(从3到7)期间超过150°的稳定接触角得到证明(图2(e)和 2(f))。综上所述,ZFP能够适应口腔内的温度变化,对酸刺激具有稳定的耐受性,从而有效地保护牙齿免受腐蚀。小结本工作针对食物残渣黏附、细菌侵入、酸腐蚀、色素沉着等一系列口腔问题,以及公众难以及时标准地刷牙和使用牙线,研制了一种专为日常牙齿保护的可见光响应型抗菌超疏水剂。ZFP保护剂有效地将超疏水性与光动力学相结合,通过简单的喷涂即可发挥抗粘附、抗菌、耐酸、防污等多种功能。因此,这种增材喷涂ZFP护甲有望成为日常生活中的一种新型牙齿保健策略,为牙齿的健康和美观提供有利保障,适应老龄化社会的发展。本文有删减,详细请参考原文S. Zhao, X. Yang, Y. Xu, et al. A sprayable superhydrophobic dental protectant with photo-responsive anti-bacterial, acid-resistant, and anti-fouling functions. Nano Research.
  • 新品上市|东曹推出流穿型疏水填料新品,显著提升抗体多聚体去除率
    东曹生命科学(Tosoh Bioscience)是全球知名的色谱分离解决方案供应商,近日发布了一款新型疏水层析填料——TOYOPEARL Phenyl FT-750F,此款填料专为在流穿模式下纯化抗体而开发,即使在低盐浓度洗脱条件下也能有效去除抗体中的多聚体。Phenyl FT-750F的产品特点:超大孔径(>100 nm):有效吸附如多聚体类的大分子杂质强疏水性:即使在低盐浓度下也能实现流穿分离上样量:50-100 g/L resin优异的回收率>95%对于疏水性较弱的样品,也可以采用吸附洗脱模式Phenyl FT-750F的分离选择性:下图所示为Phenyl FT-750F与TOYOPEARL疏水填料家族的其他产品有着不同的分离选择性。抗体吸附力:Phenyl-650M<Butyl-650M<Phenyl FT-750F<Hexyl-650C。图1 Phenyl FT-750F与其他TOYOPEARL疏水填料的分离选择性比较(单克隆抗体)Phenyl FT-750F的流穿模式下抗体的纯化效果:下图是使用Phenyl FT-750F在流穿模式下分离抗体时,在各种上样量及盐浓度条件下均可获得优异的纯度和回收率。可以使用0.15 mol/L NaCl进行洗脱。图2 在不同上样量及盐浓度下纯度与回收率的变化Phenyl FT-750F与市售其他同类HIC填料对比:下表显示了在疏水流穿模式下Phenyl FT-750F分离抗体的得到高纯度、高回收率的单体,优于其他同类市售HIC填料产品。表1 Phenyl FT-750F与市售同类填料产品的比较如需了解本款填料的更多信息,可点击以下链接下载产品介绍资料:https://www.instrument.com.cn/netshow/SH101626/down_1209292.htm
  • 上海交大《ACS AMI》:通过3D打印制备大尺寸蘑菇状柔性超疏水仿生微结构
    近日,上海交大机械与动力工程学院胡松涛副教授课题组设计并制备了具备机械强度的柔性超疏水仿生微结构,兼具抗液性与耐磨性,相关研究成果在机械装备抗液防冰等领域具有重要的应用前景。该成果以“Biomimetic Water-Repelling Surfaces with Robustly Flexible Structures”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces期刊。 现有的面向低温冲击液滴的超疏水界面工作遵循刚性和柔性两类设计原则,可有效缩短固液接触时间,但受限于苛刻的固液冲击定位要求。研究团队在之前工作中,借鉴跳虫胸壳的蘑菇状仿生结构来抵抗冲击液滴,但将底部立柱状刚性支撑替换为弹簧状柔性支撑来调整结构的整体力学性能,形成了“类皮肤-肌肉”柔性超疏水界面微结构的设计思想。该结构被证实可消除界面润湿性能对液滴冲击定位的依赖,但受限于弱机械强度。因此,研究团队改进了柔性微结构设计,形成了由刚性平板和柔性弹簧组所构成的大尺寸蘑菇状超疏水仿生微结构。研究团队采用面投影微立体光刻3D打印技术(nanoArch S140,摩方精密)高效、精准地实现了上述界面设计的样机制备。界面设计与制备(蘑菇平板阵列,宽度2800μm,厚度100μm,间隔200μm;弹簧支柱:自由高度2000μm,中径500μm,线径90μm,线圈数8个)柔性蘑菇状超疏水仿生界面结构被证明可承受常规的法向挤压和水平剪切行为;在实际摩擦行为中,较刚性结构有更好的耐磨性。界面机械强度柔性蘑菇状超疏水仿生界面结构被证实可以通过触发结构振动来缩短固液接触时间。进一步,研究团队指出液滴在冲击结构自身与相邻结构间隙时存在明显差异,揭示了内在力学机理,并应用于抵抗液滴的斜向冲击。固液接触时间与力学机理瑞士苏黎世联邦理工学院Andrew J. deMello教授课题组、英国帝国理工学院Daniele Dini教授课题组和宁波大学李锦棒助理教授课题组为合作单位。工作得到国家自然科学基金青年科学基金、中国科协青年托举工程、机械系统与振动国家重点实验室重点自主课题的支持。原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c10157
  • “疏水分子筛”助力安光所研发抗湿型高性能硫化氢传感器
    近日,安光所利用“疏水分子筛”研发抗湿型高性能硫化氢(H2S)传感器,相关成果以“基于Pt锚定CuCrO2(铜铬氧)的高性能H2S气体传感器”,“PDMS(聚二甲基硅氧烷)膜在抗湿、高选择H2S气体传感器中的双重功能”为题,分别发表于ACS Applied Materials & Interfaces和Chemical Communication杂志上。   H2S是一种无色、易燃易爆、有强腐蚀性的剧毒气体,广泛存在于石化、天然气、矿井、下水道、养殖场、废水处理厂、垃圾填埋场等半封闭和高湿度场所。近年来,半导体型H2S传感器取得了长足的进展,包括铜铁矿、氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)在内的多种氧化物在干燥空气中都对H2S具有较高的响应。然而,传感器在实际使用时必须暴露在湿度环境中,环境中的水汽是一种强干扰性气体,且水汽(湿度)随时间、地点、季节、天气等因素急剧变化,这给传感器的浓度标定带来了较大干扰。此外,H2S是一种强腐蚀性气体,且腐蚀性随湿度增加而增大,导致传感器在高湿度环境下快速腐蚀中毒、寿命大幅缩短,成为传感器走向实际应用的一个重要挑战。   为解决上述问题,安光所激光中心孟钢研究员团队在前期基于Pt单原子敏化CuCrO2的高灵敏H2S传感器基础上,通过热蒸发法在CuCrO2敏感层上蒸镀了一层基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)的疏水、透气薄膜。PDMS性质稳定、本征疏水,可有效隔绝环境中水汽的侵入,减弱环境湿度对传感器的影响,同时显著提升传感器在湿度环境中的长期稳定性;此外,PDMS膜中大量微孔可有效阻挡甲硫醇分子(结构、性质同H2S极相似,直径略大),充当“分子筛”的作用,进一步提升了传感器对H2S的选择性,实现了“一石二鸟”的功效。基于PDMS包覆CuCrO2的H2S传感器,工作温度较低(100 ℃)、湿度影响小、响应高(50%相对湿度下对5 ppm H2S的响应高达151)、选择性高、长期稳定性好,为H2S传感器在石化、天然气等领域的实际应用奠定了重要基础。   以上研究工作由中科院国际合作及安徽光机所所长基金等项目资助。
  • 环保税4月1日将迎首个征期!
    p   开征环境保护税作为落实党中央、国务院决策部署,助力经济高质量发展的重要举措,受到各方高度关注。作为我国第一部推进生态文明建设的单行税法,环境保护税法于2018年1月1日起施行。这也意味着我国施行了近40年的排污收费制度退出历史舞台。与此同时,在税收征管方面,环境保护费改税后,征收部门由环保部门改为税务机关、环保部门配合,将开启“企业申报、税务征收、环保监测、信息共享”的税收征管模式。 /p p   依据“环境保护税法”,以直接向环境排放应税污染物的企业事业单位和其他生产经营者为纳税人。征税对象指“环境保护税法”所附“环境保护税税目税额表”、“应税污染物和当量值”规定的大气污染物、水污染物、固体废物和噪声4类应税污染物。计税依据方面,将应税污染物的排放量作为计税依据。其中大气污染物、水污染物按照排放量折合的污染当量数确定 固体废物按照固体废物排放量确定 噪声按照超过国家规定标准的分贝数确定。 /p p   在27日国家税务总局举行的2018年第一季度税收政策解读新闻发布会上,税务总局财产和行为税司副司长孙群就开征环境保护税相关准备工作做了介绍。 /p p   “今年1月1日,环境保护税法正式实施。按照税法规定,环保税是按季申报,因此,4月1日迎来环保税的首个征期。能否确保首个征期平稳顺利,是关系到环境保护费税制度转换成功落地的关键。”国家税务总局财产和行为税司副司长孙群在发布会上回答《经济参考报》记者提问时表示。 /p p   据介绍,税务部门围绕环保税首个征期分三个阶段细化了15项重点工作任务,目前第一阶段任务已经完成。各地税务机关共识别认定环保税纳税人26万多户,并基本完成网络报税系统与金税三期核心征管系统的联调测试,确保首个征期纳税人能足不出户进行网上申报。截至目前,全国累计辅导环保税纳税人19万多户,占已识别认定户数的72.9%。 /p p   孙群表示,下一步,在首个征期前将重点抓好四项工作:一是继续完善配套政策、制度。二是联合环保部门,系统组织、层层开展环保税业务培训,确保一线税务人员能正确理解环保税政策,熟练征管系统操作,确保纳税人能计算、会申报。三是开展实地督导。将组织若干督导组赴各省,实地指导、督促各地加快落实各项征管准备任务,确保环保税首个征期平稳运行,税制顺利转换。四是继续大力推进税务、环保部门涉税信息共享平台部署、联测和连通工作。 /p p   按照制度平移原则和因地制宜的要求,环保税在具体税额确定上,采取了“国家定底线,地方可上浮”的动态调节机制。截至目前,已有近30个省(市、自治区)陆续公布了应税大气污染物和水污染物环保税具体使用税额及项目数。全国累计辅导环保税纳税人达到近20万户,占已识别认定户数的7成以上。与此同时,基本完成网络报税系统与“金税三期”核心征管系统的联调测试。 /p p   对企业来说,强制性增强,整体税赋、费赋情况变化不大。环保税法最大的意义在于以法律的形式确定了“污染者付费”的原则,税务部门依据法律条款严格执法,多排放多缴税成为企业生产刚性的制约因素。费改税以后,相比缴纳排污费时代更加规范,企业负担更加公平均衡。简言之,环保税确立了多排多征、少排少征、不排不征和高危多征、低危少征的正向减排激励机制,有利于引导企业加大节能减排力度。 /p p   相比于排污费存在执法刚性不足、地方政府和部门干预等问题,费改税后,税收征管力度加大和多污染多交税的政策设计,将加大遏制企业排污力度。随着企业加大节能减排力度,调整企业产业结构,推进产品转型升级,就能够减少税收成本,最终实现企业和社会的共赢。而环保税负差异,最终将带来产品价格、生产规模等差异,好企业从中受益,坏企业被挤出市场。 /p p   下一步有哪些工作重点? /p p   据介绍,下一步,税务部门将在首个征期前重点抓好四项工作: /p p   一是继续完善配套政策、制度。 /p p   二是联合环保部门,系统组织、层层开展环保税业务培训,确保一线税务人员能正确理解环保税政策,熟练征管系统操作,确保纳税人能计算、会申报。 /p p   三是开展实地督导。将组织若干督导组赴各省,实地指导、督促各地加快落实各项征管准备任务,确保环保税首个征期平稳运行,税制顺利转换。 /p p   四是继续大力推进税务、环保部门涉税信息共享平台部署、联测和连通工作。 /p p   据了解,经过广泛宣传培训,广大纳税人对于环保税的理解更为精准,对环保税的开征也更加支持。“环境保护费改税以后,相比缴纳排污费时代更加规范,企业负担更加公平均衡。”中国石油化工股份有限公司财务部负责人表示。 /p p   “为方便纳税人申报缴税,税务部门在简化报表上下了一番功夫。”据孙群介绍,环保税纳税申报表围绕“简洁、减负”这一核心理念进行优化设计,将原来排污费按不同行业制定的报表模式调整为按“水、气、声、渣”四类污染物制定的报表模式,这就使得报表数量和纳税人填报字段量减少2/3左右。 /p p   据了解,经过广泛宣传培训,广大纳税人对于环保税的理解更为精准,对环保税的开征也更加支持。“环境保护费改税以后,相比缴纳排污费时代更加规范,企业负担更加公平均衡。”中国石油化工股份有限公司财务部负责人表示,中国石化将自觉履行纳税义务,坚持绿色低碳发展战略,从加强环境管理、提供清洁能源、节能减排与应对气候变化等方面践行环保责任,努力建设资源节约型、环境友好型企业。 /p p   “为方便纳税人申报缴税,税务部门在简化报表上下了一番功夫。”据孙群介绍,环保税纳税申报表围绕“简洁、减负”这一核心理念进行优化设计,将原来排污费按不同行业制定的报表模式调整为按“水、气、声、渣”四类污染物制定的报表模式,这就使得报表数量和纳税人填报字段量减少2/3左右。 /p p   同时,通过报表结构优化,进一步减轻纳税人填报负担,体现在两个方面:一方面采用了“纳税申报表+基础信息采集表”的结构设计。纳税人的排放口、污染物种类等基础税源信息,由基础信息采集表一次性采集,纳税人在每次申报时只需在纳税申报表中填报如浓度值、排放量等动态数据信息即可,如果是通过网报系统申报,基础信息采集表中已采集的污染源信息项,可自动带入申报表中。另一方面,纳税申报表与基础信息采集表均采用了“主表+附表”的结构。纳税人只需根据其排放的应税污染物种类选择相应附表填报即可,有效减少纳税人填报报表数量。纳税人如通过网报系统申报,申报表主表数据项均可由其附表或基础信息表自动带出或自动计算,自动生成环保税申报表主表,有效减轻了纳税人填报和计算负担。 /p p   孙群指出,开征环境保护税,有利于强化企业治污减排责任,提高纳税人遵从度和全社会环保意识 有利于促进经济结构转型调整和发展方式转变,有利于更好发挥税收在促进绿色发展和推进生态文明建设中的积极作用。 /p p   作为我国第一部推进生态文明建设的单行税法,2018年1月1日,环境保护税法正式实施。这也意味着我国施行了近40年的排污收费制度退出历史舞台。环保税立法的一个重要原则,是将排污费制度向环境保护税“平移”,根据《环保税法》,确定大气污染物、水污染物、固体废物和噪声为应税污染物。 /p p   作为助力经济高质量发展的重要举措,环境保护税的开征受到各方高度关注。在税收征管方面,环境保护费改税后,征收部门由环保部门改为税务机关、环保部门配合,将开启“企业申报、税务征收、环保监测、信息共享”的税收征管模式。按照税法规定,环保税是按季申报,因此4月1日迎来环保税的首个征期。而能否确保首个征期平稳顺利,是关系到环境保护费税制度转换成功落地的关键。 /p p   从排污费到环保税,绝不是简单的名称变化,而是从制度设计到具体执行的全方位转变。国务院已于2017年年底发布《环境保护税法实施条例》,税务总局会同相关部门起草、发布了系列配套通知和指导意见,进一步部署环保税开征后的各项征管工作。依据“环境保护税法”,以直接向环境排放应税污染物的企业事业单位和其他生产经营者为纳税人。环保税纳税申报表围绕“简洁、减负”这一核心理念进行优化,将原来排污费按不同行业制定的报表模式调整为按“水、气、声、渣”四类污染物制定的报表模式。 /p
  • 应用 | 木材疏水表面的构建
    KRÜ SS于1796年诞生于德国汉堡,是表面科学仪器领域的全球领导品牌。先后研发了世界上第一台商用全自动表面张力仪和第一台全自动接触角测量仪,荣获多次国际工业设计大奖和德国中小企业最具创新能力TOP100荣誉。其它产品还包括各类动态表面张力仪、泡沫分析仪、界面流变仪和墨滴形状分析仪等。KRÜ SS研究背景天然木材内因含有羟基等亲水基团,导致其吸水后产生膨胀、开裂、腐朽、变形等问题。一些环境因素,如湿度和酸雨,严重影响木材的耐用性和使用性能,对木制品造成损坏。将仿生疏水概念引入木材表面改良领域,在构建疏水表面的同时也赋予木材自清洁、耐化学性等特性,可提高木材在恶劣条件下的稳定性和耐久性,延长木材的使用寿命。本研究选择人工林杨木来制备疏水表面,通过自组装在木材表面构建TA-Fe III复合涂层,利用TA-Fe III复合涂层的高粘附性和二次反应活性将Ag+还原为Ag纳米颗粒沉积在木材表面,设计构建了物理化学特性稳固型木材疏水表面,并对其表面形貌结构、接触角及疏水表面的稳固性进行测试表征。 疏水木材的制备过程实验方法与仪器:本文采用KRÜ SS DSA25接触角分析仪DSA25S接触角分析仪图片结果与讨论1.接触角测试如图1所示,处理前后木材表面接触角的变化。未改性木材表面的接触角为52.0°,这是由于木材表面的有大量亲水基团和丰富的孔隙结构,使木材表现出较强的亲水性,随着接触时间延长,接触角迅速下降,水滴很快渗入到木材中。经过疏水处理的木材试样,在180s内均保持在138.0°以上,表现出了优异的疏水性能。随着自组装次数的增加,TA-Fe III/木材试件的接触角从138.2°增加到了143.7°,TA-Fe III/Ag/木材试件的接触角从142.3°增加到了146.7°。在相同的处理次数下,TA-Fe III/Ag/木材试件的接触角高于TA-Fe III/木材试件,证明Ag纳米颗粒在木材表面沉积构建了良好的表面粗糙度,使得木材表面疏水性能得到明显提高。图1 木材改性前后的接触角2.化学耐久性测试疏水木材表面的耐化学性是影响疏水表面的重要因素。研究表明,强酸、强碱、有机溶剂浸泡等恶劣环境下都会影响疏水木材的疏水效果,使得木材表面接触角降低,逐渐丧失疏水性能。将疏水木材分别浸没于不同的化学试剂中 ( pH=2. 0的HCI溶液,pH=12. 0的NaOH溶液,正己烷,丙酮,乙醇,DMF) 中24h,在紫外光照射以及用开水煮沸后,疏水木材接触角均高于135. 0°(图2) ,说明在恶劣环境下,疏水木材依然可以具有优异的稳定性和耐久性。将疏水木材进行超声清洗,木材表面的接触角几乎无变化,证明疏水涂层和木材间有稳固的粘合性能。以上结果证明,所制备的疏水木材即使在恶劣、严苛的条件下,也可以保持良好的疏水性,也证明了该疏水涂层的化学耐久性和环境稳定性。 图2 疏水木材耐化学性测试结论本研究基于TA-Fe Ⅲ多次自组装在木材表面构建疏水表面,在温和、环保且不会破坏试件本身的条件下,将涂层完全覆盖于基材表面。多次自组装和利用复合涂层二次反应活性还原Ag+粒子、接枝疏水长链,可以使得木材表面被涂层完全覆盖,并逐步完善木材表面的粗糙度,使得木材表面具有更加优异的疏水性能。随着自组装次数的增加,TA-Fe III /木材试件的接触角从138. 2°增加到了143.7°,TA-Fe III/Ag /木材试件的接触角从142.3°增加到了146.7°。此外,构建的仿生疏水表面具有优异的化学耐久性和环境稳定性,即使在经过恶劣环境后,疏水木材接触角均高于135.0°,依然可以保持优异的疏水性能。参考文献[1]傅敏,李明剑,何文清等.基于TA-Fe~Ⅲ还原Ag离子构建木材疏水表面[J].化学研究与应用,2023,35(01):75-82.
  • OPTON微观世界|第34期 从荷叶效应到超疏水表面——从自然到人工合成
    前 言在盛夏时节安静的池塘边,正是观赏荷花的好时候。在红花绿叶的点缀下,夏日仿佛多了一丝清凉舒缓。每当提到荷花(莲花),总能想起周敦颐在《爱莲说》中 “予独爱莲之出淤泥而不染,濯清涟而不妖”的诗句。荷花历来被佛教尊为神圣净洁之花,并且极力宣传并倡导学习荷花这种清白、圣洁的精神。另外,李白的诗句“清水出芙蓉,天然去雕饰”,也表明荷花具有天然之美。荷花即青莲,青莲与“清廉”谐音,因此荷花也被用以比喻为官清正,不与人同流合污,这主要是指在仕途中。比如,有一幅由青莲和白鹭组成的名为“一路清廉”的图画,就被很多文人置于自己的书房中。可是,莲为什么可以出淤泥而不染呢?这就要讲到莲花的“自清洁”和“不沾湿”特性了。荷叶效应如果留心观察莲花的叶子,你就会发现荷叶上总是干干净净的,好似不留一点灰尘。这是因为荷叶表面的特殊结构有自我清洁的功能,即荷叶的“自清洁”特性。此外,我们经常会看到这样的场景:当水滴在荷叶上时,水并没有完全铺展开,而是以水珠的形式停留在荷叶上,而且只要叶面稍微倾斜,水珠就会滚离叶面。这就是荷叶的“不沾湿”特性。荷叶的“自清洁”和“不沾湿”特性被统称为“荷叶效应”。这一概念最早是由德国波恩大学的植物学家巴特洛特提出的。图1荷叶效应超疏水特性其实,荷叶的“不沾湿”特性也被称为“超疏水”特性。那么,如何界定“超疏水”这一概念呢?在明确“超疏水”这一概念前,我们要先了解表面化学中的一个概念——接触角。如下图所示,接触角指的是“液-固”界面的水平线与“气-液”界面切线之间通过液体内部的夹角θ。有了这一概念,我们可以很方便地表示液体对固体的润湿情况。当夹角θ小于90°时,我们称该液体可以湿润固体。当θ大于90°时,该液体不能湿润固体。当θ大于150°时,该固体表面具有超疏水特性。通俗地讲,我们可以认为这种固体表面有很强的排斥水的能力。图2 浸润与不浸润的特征在自然界中,奇异的性质往往是其独特的结构决定的。那么,你肯定会问:“荷叶的特性是否与它的结构有关呢?”答案是肯定的。扫描电子显微镜的发展给我们的科学研究带来了更多的可能,也使得我们能够观察到荷叶的微观结构。通过电子显微镜的成像结果,我们可以清晰地看到荷叶表面有许多突起的“小山包”(这类结构被称为“乳突”如图3(a))。这些乳突的尺寸通常在6微米左右,这些乳突的平均间距在12微米左右。而这些乳突是由许多直径在100纳米左右的纳米蜡质晶体组成。由此可见,荷叶表面存在复杂的“微米-纳米”双重结构,正是这些结构使得荷叶产生了“超疏水”和“自清洁”的双重特性。图3 荷花叶片的sem图像 (a)低倍图像(b) “乳突”高倍图像(c)叶片底部高倍图像(d)“乳突”尺寸对应的接触角曲线分布由荷叶到仿生技术自然界的生物都经历了漫长的演化过程,在物竞天择下,生物自身的结构和功能都经过了长期的筛选、发展和优化,具有极高的效能。荷叶的“自清洁”性能,并不是简单的美观功效,清洁程度直接影响叶片的光合作用效率。那么不仅仅是荷叶,在自然界中具有自清洁功能的生物还有很多种,比如蝴蝶的翅膀具有的超疏水结构,保证蝴蝶翅膀不会粘连露水影响飞行。水黾的脚具有绒毛结构,确保了水黾在水面上能以每秒钟滑行100倍于自身长度的距离,这都由于水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。而这些像针一样的微米刚毛的直径不足3微米,表面上形成螺旋状纳米结构的构槽,吸附在构槽中的气泡形成气垫,从而让水黾能够在水面上自由地穿梭滑行,却不会将腿弄湿。还有蚊子的复眼,它是由许多尺寸均一的微米半球组成,其表面还覆盖有无数精细的纳米乳突结构,这种纳米乳突结构的尖端与雾滴接触的面积无限小,具有理想的超疏水特性,从而确保了蚊子的复眼具有理想的超疏水防雾性能。图4 蝴蝶翅膀,水黾足,蚊子复眼的超疏水结构对自然界演化生成的超疏水结构,科学家们也做了进一步的研究,其超疏水表面的制备方法有多种:溶胶-凝胶法、相分离法、模板法、蚀刻法、化学气相沉积法、自组装法等等,下图为具有独特形状的表面微米阵列(如图5)纳米阵列(如图6),使得它们具有很好的疏水特性。图5不同形态的人工合成的超疏水结构图6 超疏水结构碳纳米管阵列经过先进结构材料的表面改性,我们常见的水也可以变得很有趣,比如我们可以用手切割水珠(图7),利用涂有超疏水材料的刀片对水滴进行切割(图8)。日常生活上,通过先进疏水材料的应用我们可以使得衣物不再被水或者油污污染,减少洗涤衣物的麻烦。在军事上,由于疏水材料的使用使得水的阻力明显下降,有效地提升了舰载的行驶速度。
  • 软实力新突破,智易时代再获两项CCEP认证
    软实力新突破,智易时代再获两项CCEP认证 近日,继扬尘在线监测仪之后,天津智易时代科技发展有限公司生产的VOC在线监测仪和油烟在线监测仪也顺利获得中环协(北京)认证中心颁发的《中国环境保护产品认证证书》。至此,标志着智易时代除扬尘在线监测仪外又有两类产品顺利通过中环协专业而严格的审查,在环保产业领域得到了正规、权威的认可。 CCEP中国环境保护产品认证是环保产业中的重要一环,由国家环保部和国家认监委授权中环协(北京)认证中心承担,是我国惟一经国家认证认可监督管理委员会批准开展针对专业环保产品的权威产品认证,在我国环保行业具有极高的认知度和公信力。获准使用该标志的产品无论是在质量上还是技术上,都需要达到严格的标准。智易时代本次获得CCEP认证的产品是ZWIN-PVOC06型挥发性有机物(TVOC)在线监测系统(证书编号CCAEPI-EP-2019-942)和ZWIN-YY08饮食业油烟浓度在线监控系统(证书编号CCAEPI-EP-2019-943)。其中,ZWIN-PVOC06型挥发性有机物(TVOC)在线监测系统主要用于固定源挥发性有机物的监测,以PID光离子化为原理,采用泵吸式采样方式,可直接连接烟道等气体出口管道,进入仪器内部的气体先后通过疏水器、除湿器、流量计等单元进行干燥过滤。进入智能PID有机气体检测仪,经过先进的光谱技术,测量出气体中的VOCs浓度。系统采用模块化结构,组合方便,预处理功能可根据用户实际需求进行集成安装。 而ZWIN-YY08饮食业油烟浓度在线监控系统则是利用物联网感知、GPRS无线通信等技术开发的一套高性能的集油烟监测、工况监测、数据采集、数据传输、数据查询为一体的监测系统,能有效的将油烟治理设施工况数据与油烟浓度数据统一起来,直观的展示在现场端七寸屏或远程端PC平台中,为环保局提供真实有效的污染数据,真正达到油烟在线监控的目的。其产品测量参数可自定义,可选项包括:油烟浓度、颗粒物浓度、非甲烷总烃浓度以及净化器运行状态、风机运行状态等。 作为一家从事环境监测设备的生产厂家,集研发、设计、生产、售后服务于一体,CCEP认证的陆续获得,是对公司能力与品质的肯定。未来,公司将不断进取、不忘初心,继续秉持“为客户创造价值”的理念,研发更多的新产品推向社会,向环境监测领航者的目标迈进。
  • 疏水层析填料与预装柱
    疏水层析填料Butyl Tanrose 4FF、Butyl Tanrose 6HP、Butyl-S Tanrose 6FF、Octyl Tanrose 4FF、Octyl Tanrose 6HP、Phenyl Tanrose 6HP、Phenyl Tanrose 6FF(Low Sub)和Phenyl Tanrose 6FF(High Sub)都属于疏水层析介质(Hydrophobic Interaction Chromatography,简称HIC),主要通过分子表面疏水性差别进行分离纯化的一类疏水层析介质。广泛用于生物制药和生物工程下游蛋白质和多肽的分离纯化。本产品五种离子交换树脂均可耐受较高的流速及更高的化学稳定性,适合实验室及工业大规模纯化。4FF/6FF系列填料技术参数HP系列填料技术参数疏水层析预装柱PreCot疏水层析预装柱用于少量样品纯化,除了配合层析系统使用也可配注射器上样接头使用注射器进行简单纯化。装填介质:疏水作用层析介质
  • 疏水层析填料与预装柱
    ✦疏水层析填料✦Butyl Tanrose 4FF、Butyl Tanrose 6HP、Butyl-S Tanrose 6FF、Octyl Tanrose 4FF、Octyl Tanrose 6HP、Phenyl Tanrose 6HP、Phenyl Tanrose 6FF(Low Sub)和Phenyl Tanrose 6FF(High Sub)都属于疏水层析介质(Hydrophobic Interaction Chromatography,简称HIC),主要通过分子表面疏水性差别进行分离纯化的一类疏水层析介质。广泛用于生物制药和生物工程下游蛋白质和多肽的分离纯化。本产品五种离子交换树脂均可耐受较高的流速及更高的化学稳定性,适合实验室及工业大规模纯化。4FF/6FF系列填料技术参数HP系列填料技术参数✦疏水层析预装柱✦PreCot疏水层析预装柱用于少量样品纯化,除了配合层析系统使用也可配注射器上样接头使用注射器进行简单纯化装填介质:疏水作用层析介质✦✦技术指标
  • 应用 | 一种具有防冰性能的超疏水表面的制备与研究
    研究背景凛冬将至,寒潮来袭,结冰是造成许多安全事故的重要原因。飞机防冰/除冰技术一直是航空工业的一个重要研究领域。飞机积冰主要发生在平尾、垂尾和发动机真空罩等外露表面,已成为威胁飞行安全和稳定性的严重问题。研究表明,飞机表面结冰主要是由于大量过冷水滴聚集和冻结造成的,特别是当飞机穿越过冷云层时。本文报告了通过光刻结合化学刻蚀方法制备了稳定的纳米片-微坑结构的超疏水表面,表面的防冰性和超疏水性均优于单一结构表面,且超疏水等级结构表面具有较高的非润湿性,接触角高达173°,滚动角低至4.5°,具有优异的超疏水性能和抗结冰性能,为航空工业的应用提供了一个理想的平台。实验仪器润湿性实验,使用KRÜ SS DSA100接触角分析仪。在样品表面滴落4 μl液滴测试接触角和滚动角。重复3次,计算平均值来保证接触角的准确性。为了进一步检验低温润湿性,在-18℃条件下放置样品和去离子水,直到去离子水变成过冷。然后,我们尝试通过在不同样品的表面喷洒过冷的水滴来模拟冻雨的条件。使用高速的相机拍摄,快速比较这些样品的不同润湿性。KRÜ SS DSA100接触角分析仪TC40温控腔箱:温控范围-30℃到160°C结论与讨论表面形貌在本节中,我们通过三种不同的处理方法构建了三个超疏水结构表面,目的是分析和研究表面形貌、润湿性和抗冰性能之间的相关性。此外,我们还制备了一个光滑的疏水铝表面作为标准对照,并与三种超疏水表面的抗冰性能进行了比较。三种结构形态的FESEM图像如图1所示。四种类型的表面处理如下:使用FAS-17改性的铝衬底表面(样品1),带有微坑结构FAS-17改性的铝衬底表面(样品2),带有纳米片FAS-17改性的铝衬底表面(样品3),具有分层结构(微坑规则阵列和纳米片)FAS-17改性的铝衬底表面(样品4)。 图1. 通过三种不同的处理获得的分层形态的扫描电镜图像:(a)微坑结构表面(样品2);(b)纳米片结构表面(样品3);(c)微/纳米分层结构表面(样品4)。常温和低温下的润湿性测试如图2所示,通过比较相同样品FAS-17修饰前后的接触角,改性后样品疏水性大幅提高。在光滑的衬底表面(样品1),通过降低表面自由能,液滴接触角可以增加到大约120°。这也证明了通过引入规则排列的CF3基团可以建立超疏水表面,此时表面能最低,为6.7 mJ/m2。样品3和样品4具有良好的超疏水性,使得水滴很容易从这些表面滚落,这可以用Cassie-Baxter模型来详细解释,说明表面的微观结构在提高超疏水性方面起着关键作用。超疏水纳米分层结构表面(样品4)具有较高的非润湿性,接触角高达约173°,滚动角仅仅为4.5°。与其他单结构表面相比,纳米片-微坑分层结构表面的超疏水性优于任何单结构表面,微尺度和纳米尺度结构的结合明显地捕获了更多的空气,导致在液滴下存在一个由无数空气袋构成的密封空气层。 图2. FAS-17改性前后4种表面结果的接触角和滚动角考虑到飞机的实际使用条件,将过冷水滴喷洒在低温下的测试超疏水性和防冰性能,结果表明,样品3和样品4可以防止过冷水滴的积累,表现出良好的超疏水性。相反,喷在样品1和样品2上的过冷水滴则表现出一定程度的亲水性。显然,研究结果证明,具有微/纳米结构的超疏水表面有效地排斥了被喷洒的冷冻水。结论综上所述,我们结合光刻工艺和化学蚀刻方法,巧妙地设计和制备了一种具有抗冰性能的超疏水分层结构表面。超疏水表面比其他单结构表面具有更强的非润湿性,并且具有优异的防冰性能,防止了过冷水滴的积累。因此,具有微/纳米结构的超疏水表面在航空工业中更具有作为飞机防冰材料的潜力。本文有删减,详细请参考原文。G.Wang, Y. Shen, J. Tao, X. Luo, L. Zhang and Y. Xia, Fabrication of a superhydrophobic surface with a hierarchical nanoflake–micropit structure and its anti-icing properties, RSC Adv., 2017, 7, 9981DOI: 10.1039/C6RA28298A
  • 解决公用工程中水蒸汽的化学问题,避免停工和潜在的人身伤害
    高纯度水和由此产生的蒸汽构成大多数工艺装置的生命线。设备故障和由于水/蒸汽问题而导致的减产,每年可能会花费数十万美元或更多的费用。更糟糕的是,有些故障会造成人身伤害或人员死亡。因此,本文我们将讨论与蒸汽发生器有关的水处理和化学控制的几个重要问题。让我们从一个案例开始。几年前,我和一位同事参观了美国中西部一家有机化学品厂,由于内部结垢,这家工厂的四台550 psig机组锅炉中的蒸汽过热器管束,不得不每两年左右进行一次更换。我们首先察看了一根最近拆卸的管束,其内管表面上有大约¼英寸厚的沉积物。然后我们检查了锅炉,立刻注意到饱和蒸汽取样管线上流出泡沫。随后的调查显示,锅炉冷凝液回流中的总有机碳TOC浓度有时达到200 ppm,ASME指南[1]要求在这种压力下的锅炉,TOC的最大浓度为0.5 ppm。因此,很容易看出为什么锅炉水中存在大量泡沫,以及为什么杂质会持续地被带到到过热器。杂质的影响杂质会引起腐蚀、结垢等问题。随着锅炉压力和温度的升高,这些情况变得更加严重。幸运的是,电力行业已经吸取了一些直接应用于化工装置的经验教训,特别是那些因工艺需要或发电而产生高压蒸汽的装置。例如,表1和表2总结了电力研究所(Electric Power Research Institute,EPRI)为热回收蒸汽发生器的补给水排放和冷凝液泵排放制定的指导方针[2]。热回收蒸汽发生器补给水的一般化学限值*热回收蒸汽发生器冷凝液泵排放的一般化学限值*氢损伤资料来源:ChemTreat。图1氢气分子渗入金属壁——注意这里的厚唇故障对其中一些杂质影响的研究,揭示了为什么限值如此之低。考虑氯化物。即使是从冷凝器管泄漏或受污染的冷凝液回流少量进入蒸汽发生器,如果长期存在且未被锅炉水处理程序中和,将集中在锅炉内部构件的沉积物之下。高温锅炉环境中的氯盐可根据以下条件与水发生反应:所产生的盐酸本身可能会造成一般腐蚀——更糟糕的是,酸会在沉积物之下积聚,在那里会与铁发生反应生成氢。氢气分子渗入金属壁,然后与钢中的碳原子结合生成甲烷(CH4):形成的气态甲烷和氢分子会造成钢出现裂纹,这会大大削弱钢的强度(图1)。氢损伤是非常麻烦的问题,因为不容易检测到。发生此类损坏后,工厂可能会更换管道,但会发现其他管线继续破裂。我曾经是一个必须处理1250 psig公用工程锅炉氢损伤问题的团队中的一员。在知道冷凝器泄漏的情况下,运行人员坚持将设备运行了数周。尽管我们团队尽了最大努力保持足够的锅炉水的化学性质,但最终结果是大范围的氢损伤,要求对整台锅炉重新更换管线。电导率和钠的测定非常简单,对于检测污染物是否进入蒸汽发生器非常好。当然,这种监测只有在化学专家或操作人员迅速采取补救措施时才具有实际价值[3]。正如已经指出的,有机化合物会造成蒸汽发生器出现问题,并在高温下分解形成短链有机酸和二氧化碳,这可能会对蒸汽和冷凝液回流的化学性质产生重大影响。满足补给水指南需要有可靠的高纯水处理系统。一种非常常见的方法是采用二级反渗透(RO),其中包括精制混床离子交换装置或进行最终的电极电离。由于RO膜非常容易受到颗粒物质污染,因此需要在上游进行过滤,这其中微滤或超滤越来越受欢迎[4]。化学处理问题几十年前,人们普遍认为,所有的氧都应该从锅炉给水中去除,否则会造成严重的腐蚀。当一台设备停工且空气会进入系统时,的确如此。然而,在正常运行期间,除非冷凝液/给水系统含有铜合金,否则这种想法已被证明是错误的。不管怎样,这种信念催生一个给水调理的化学程序,称之为还原性全挥发处理(All-Volatile Treatment Reducing,AVT(R)),用氨或胺进料建立了一个适度基本的pH值和还原剂(氧清除剂)注入,以去除从机械除氧器中逸出的氧气。对于高压设备,常用的还原剂曾经是肼,但现在已经用更为安全的化学物质取代了。壁厚变薄资料来源:ChemTreat。图2 单相FAC导致壁厚大幅变薄现在已经知道AVT(R)化学过程会导致给水系统的流体加速腐蚀(FAC);这会导致壁厚变薄(图2),并最终导致灾难性故障。过去30年,美国几次流体加速腐蚀导致的故障曾导致人员死亡。简而言之,蒸汽发生器投入使用时,碳钢形成了一层薄的磁铁(Fe3O4)。流体扰动和还原环境结合在一起会导致铁离子从钢/磁铁基体中浸出,从而引起壁厚变薄。温度和pH值影响溶解程度,通常在150℃左右达到峰值,并且随pH值(如9及以下)的降低而升高。因此,最容易发生这种腐蚀的区域是传统蒸汽发生器的给水/节能器系统,以及热回收蒸汽发生器的低压,有时是中压节能器和蒸发器。对于给水系统中不含铜合金的设备(如热回收蒸汽发生器),推荐的给水处理已变成氧化性全挥发处理(All-Volatile Treatment Oxidizing,AVT(O))。这一程序允许(正常)通过冷凝器泄漏的少量氧气得以保留,甚至可能注入一点补充氧气,从而使给水中溶解的氧气浓度保持在5-10 ppb范围内。氨或胺的加入使pH值维持在中间至上限9的范围内。在这些条件下,磁铁层散布其中并被一层水合氧化铁(FeOOH)覆盖。随着还原环境的消除,其保护作用非常显著。但该程序仅在阳离子电导率小于0.2 μS/cm的高纯水中有效。否则,会导致氧腐蚀。因此,冷凝液回流可能产生高电导率升高的装置不应采用AVT(O)。推荐的热回收蒸汽发生器锅炉水监测点关于给水的化学监测,表2中引用的冷凝液泵排放阳离子电导率、pH值和钠的一般限值均适用。这是可以理解的,因为许多现代工业蒸汽发生器和几乎所有的热回收蒸汽发生器都没有给水加热器;因此,在蒸汽发生器的通道中,冷凝液的化学性质变化很小。但是,热回收蒸汽发生器给水的建议溶解氧范围为5–10 ppb。还建议采用总铁监测,最好使用腐蚀产物取样器,以确保程序(无论是AVT(O)或替代程序)充分保护冷凝液和给水管线。在适当的化学条件下,给水中的总铁含量应保持在2 ppb以下。如果出于某种原因,需要AVT(R),腐蚀产物取样器也会收集铜腐蚀产物,这为铜腐蚀控制提供了关键数据。锅炉水处理八十年来,蒸汽发生化学专家一直利用磷酸钠化合物对汽包锅炉水冷壁回路进行腐蚀控制并防止固体物沉积。目前,对于高压装置,磷酸三钠(TSP-Na3PO4)是唯一推荐的种类,可能会补充少量的苛性碱(NaOH)以提高开车时的pH值。三磷酸钠通过以下方式在锅炉中产生弱碱性:碱性在一定程度上会减轻等式2中的影响。三磷酸钠的优点还有通过与硬性离子(钙和镁)反应,形成可被排出的软淤泥。三磷酸钠的一个缺点是,当温度超过300︒F时,其溶解度大大降低。因此,在满负荷的高压装置中,大部分磷酸盐沉淀在水冷壁管和其他内件上。这种现象通常被称为“隐藏”。许多装置化学专家现在运行装置的散装水磷酸盐浓度约为1–2 ppm,是因为知道大部分原来的磷酸盐已隐藏,并将在锅炉负荷降低或停工时重新溶解。在很大程度上,给水和锅炉水化学性质的化学指南旨在防止过量杂质带入蒸汽,如果蒸汽驱动一台或多台汽轮机机,这一点尤其重要。汽轮机是精密机械,需要仔细的安装、平衡和操作。(有关汽轮机的更多信息,请参阅:“依靠汽轮机”。)表4详细说明了最重要的指导原则。
  • ElmaSteam蒸汽清洗器,尽显蒸汽的强大动力
    ElmaSteam蒸汽清洗器,尽显蒸汽的强大动力 高性能蒸汽清洗器ElmaSteam--德祥发布 作为推动*次工业革命的核心力量,蒸汽蕴藏着自然界的奇思妙想和无尽潜能。现在,德祥将德国Elma代表性产品Elmasteam系列带入了中国,让蒸汽又一次活跃于科研、医药行业和制造业的最前沿,为您打造清爽干净的实验器具、医疗器械和精工制品。 拥有悠久历史,专业生产超声波清洗器、蒸汽清洗器、工业清洗线等全系列清洗设备的德国Elma公司,专注于为您提供最专业清洁的清洗方案。 同以往的清洗方式不同,蒸汽清洗可以达到更加迅速高效和彻底的清洗效果。Elmasteam特别适合于精密清洗如下物件: 医疗器械 珠宝、首饰、钟表 玻璃、金属等材质的各种物件 Elmasteam固定式和手持式喷嘴 不同规格喷嘴可供选择 Elmasteam最主要的特点体现在: 绿色环保,不需任何化学清洗剂 低耗高效,蒸汽稳定产出无泄露,保证高水准的清洗效果 安全高能,最高安全标准之上保证8 bar的蒸汽压力 坚固多样,德国原装进口,坚固耐用,多种类型和配件可供选择 Elmasteam在珠宝首饰行业的使用实例 德祥作为德国Elma系列产品在中国的独家总代理,将为您提供最*的产品和最完美的价格!请密切关注德祥网页和仪器信息网相关更多报导。 德祥网站: www.tegent.com.cn 联系方式:021-52610159/52610099 杨先生 电子邮箱: marketing@tegent.com.cn 联系地址:上海市静安区北京西路1068号银发大厦18楼 欢迎随时来电来信咨询!
  • 电力设备蒸汽冷凝水中乙二醇泄漏的早期探测
    背景矿物燃料与核电力设施使用换热器,使工艺蒸汽冷凝回到液体形态。热交换器的工作原理是,通过从一种介质(蒸汽)中转移热量至另一种介质(空气、水、或乙二醇)中。很多新近的封闭式冷却水系统、电力设施使用乙二醇(C2H6O2)作为热传递液体,因为乙二醇有很高的热传递效率。虽然乙二醇是超级好的热传递流体,但如果它从冷却器中泄漏并进入冷凝蒸汽中时,会造成严重问题。在升高的温度与压力下,水中乙二醇会降解为有机酸,会酸化冷凝液,导致系统内快速的腐蚀。有机酸的增长也会严重破坏离子交换树脂床与矿物质脱除塔。发现早期针孔大的热交换器泄漏,对于保持维护电力设施与工艺设备的完整性,非常重要。虽然很多工厂使用痕量水平的胺来中和,来控制回路的pH,但这些胺常规地都是按照控制来自二氧化碳溶解产生的碳酸,来给药的。乙二醇泄漏造成的有机酸的大量流入,很容易压垮这种pH控制,并造成冷凝液明显的酸化。问题电厂通常检测pH与阳离子电导率来监测蒸汽回路水的纯度。然而,那些参数并不总是足够。充分早地探测乙二醇的早期泄漏以预防显著的下游问题十分重要。因为pH与阳离子电导率的偏离,仅仅在乙二醇分解之后才产生,这些检测对于探测泄漏来说,经常已经太晚了。水中乙二醇在热的高压蒸汽回路中降解。如果热交换器中发生泄漏,这种泄漏的现象在乙二醇降解之前,可能无法通过pH与电导率探测到。在这一点上,工艺设备(例如:矿物质脱除塔、树脂床、冷凝液抛光器、锅炉、涡轮机等)可能已经暴露在酸性的冷凝液或蒸汽中。乙二醇是一种含碳38.7%的有机分子,因此能够使用在线、连续的总有机碳(TOC)分析来探测到。Sievers® M系列在线TOC分析仪能够在乙二醇在冷凝液蒸汽中降解之前,更早地检测到乙二醇的泄漏。解决方案在Sievers分析仪进行的实验室研究中,Sievers M系列TOC分析仪表现出对乙二醇的回收率在97.3%-99.1% ,对于碳含量在0.5-25 ppm 碳 (1.3-64.7ppm 乙二醇)。Sievers M系列TOC分析仪的回收率总结如下表:在图2中,分析仪显示出对检测乙二醇有高的线性响应。基于定量回收率(≥97.3%),与高度的线性(R2=1.0000),Sievers M系列TOC分析仪很适用于检测冷凝液蒸汽中宽广范围的乙二醇浓度。几个著名的组织(EPRI、VGB、与 Eskom)建议100-300 ppb作为蒸汽循环补给水的合适的背景TOC水平。水或蒸汽循环中的这个TOC背景很好地位于Sievers M系列TOC分析仪的检测水平0.03 ppb之上,同时这个TOC背景也足够低,可以轻松检测背景TOC浓度之上的乙二醇泄漏造成的TOC偏移。由于乙二醇泄漏造成的事故的成本,从设备维修与更换、以及停产期间损失的能量产出等方面,可能是成百上千美元。由于乙二醇有毒并有危险,额外的缓和被污染的冷凝水也非常关键。使用Sievers M系列在线TOC分析仪,冷凝蒸汽每2分钟被分析一次,提供给设备操作者高解析度的数据,使用这些数据,可以快速识别并解决使用乙二醇溶液的热交换器的泄漏。◆ ◆ ◆联系我们,了解更多!参考文献1.Berry, D. and Browning, A. Guidelines for SelectingandMaintaining Glycol Based Heat Transfer Fluids.2011. Chem-Aqua, Inc.2.EPRI Lead in Boiler Chemistry R&D. PersonalCommunication. January 28, 2015.3.Ethylene vs. Propylene Glycol. www.dow.com.Accessed January4.22,2015.http://www.dow.com/heattrans/support/selection/ethylene-vs-propylene.htm.5.Heijboer, R., van Deelen-Bremer, M.H., Butter, L.M.,Zeijseink, A.G.L. The Behavior of Organics in aMakeup Water Plant. PowerPlant Chemistry. 8(2006):197-2026.Faroon, O., Tylenda, C., Harper, C.C., Yu, Dianyi,Cadore, A., Bosch, S., Wohlers, D., Plewak, D.,Carlson-Lynch, H. Toxicological Profile for EthyleneGlycol. 2010. US Agency for Toxic Substances andDisease Registry (ASTDR).7.Maughan, E.V., Staudt, U. TOC: The ContaminantSeldom Looked for in Feedwater Makeup and OtherSources of Organic Contamination in the Power Plant.PowerPlant Chemistry. 8(2006): 224-233.8.Rossiter, W.J. Jr., Godette, M., Brown, P.W., Galuk,K.G. An Investigation of the Degradation of AqueousEthylene Glycol and Propylene Glycol Solutions usingIon Chromatography. Solar Energy Materials. 11(1985): 455-467.9.Vidojkovic, S., Onjia, A., Matovic, B., Grahovac, N.,Maksimovic, V., Nastasovic, A. Extensive FeedwaterQuality Control and Monitoring Concept forPreventing Chemistry-related failures of Boiler Tubesin a Subcritical Thermal Power Plant. Applied ThermalEngineering. 59(2013): 683-694.
  • 我国首台国产AP1000蒸汽发生器研制成功
    2014年5月21日,国产首台AP1000蒸汽发生器顺利通过8小时水压实验,标志着我国第三代压水堆核电技术关键设备研制成功。   蒸汽发生器是核电站最为关键的主要设备之一,安全、抗震、质量等方面的要求非常高,制造技术难度很大。AP1000蒸汽发生器高22.5米、最大直径5.8米、重达620吨,设计寿命为60年,全部采用世界范围内最高等级的材料,制造工艺代表了目前世界核电设备制造的最高水平。   在引进消化吸收国际先进三代核电技术的基础上,哈电集团重型装备有限公司承担了AP1000蒸汽发生器的制造任务,这次通过水压实验的蒸汽发生器于2011年3月16日正式开工研发,技术攻关历时38个月。针对产品各个组件的制造技术难点、关键点,哈电重装制订了工序风险质量控制计划,确保产品质量。对多项制造技术进行了优化创新,产生了13项发明专利和29项实用新型专利,使制造过程更加合理,关键工序的一次交检合格率100%,有效地保证了产品质量和制造进度要求。
  • 蒸汽吸附分析仪在气溶胶吸湿性研究中的应用
    大气气溶胶是指悬浮在大气中的固体和液体颗粒共同组成的多相体系。人们所处的大气环境实际就是由不同相态的颗粒物均匀分散在空气中形成的一个气溶胶体系。常见的大气气溶胶包括直接排放至大气的沙尘、道路扬尘和黑炭等一次颗粒物,以及通过化学反应形成的二次颗粒物,例如二氧化硫和氮氧化物通过大气氧化形成的硫酸盐和硝酸盐等。由于大气气溶胶的环境、气候及健康效应,在过去几十年里,对它的理化性质的研究正日益受到包括化学家、环境学家等科学家等的重视。吸湿性是气溶胶最重要的物理化学性质之一(Tang et al., 2019a)。例如对于研究大气化学来说,吸湿性会影响实际环境条件下大气颗粒物的含水量,从而会影响颗粒物的大气化学反应活性;从大气能见度和直接辐射强迫的角度来看,在实际大气环境中,颗粒物吸水会导致其粒径增大,从而影响颗粒物的光学性质,继而影响气溶胶的消光系数、对能见度的影响以及对直接辐射强迫的影响;另外,气溶胶的吸湿性也与气溶胶颗粒物的云凝结核活性和冰核活性密切相关。1. 已有吸湿性测量技术的局限性现有研究中常用的吸湿性测量技术主要有吸湿性分级差分迁移率分析仪(H-TDMA)、电动力天平、显微镜以及红外光谱等(Tang et al., 2019a)。目前最常用的吸湿性测量技术为H-TDMA,该仪器是通过测定不同相对湿度下气溶胶的电迁移率直径来研究其吸湿性。使用该仪器对气溶胶的吸湿性进行表征时,必须假设气溶胶为球形,但某些颗粒物的形貌并不规则,例如花粉、烟炱以及矿质颗粒物等。另外,H-TDMA的测量精度较为有限,仅可测定颗粒物大于1%的直径变化。电动力天平是通过测量单个颗粒物的质量变化来研究其吸湿性,虽然它对颗粒物的形貌没有要求,但该仪器的灵敏度同样比较有限,一般只能测量大于1%的质量变化。此外,显微镜也常用于测量颗粒物的吸湿性,它可以通过测量颗粒物的形貌变化来直接观察颗粒物粒径的大小变化从而研究其吸湿性。然而该技术同样基于球形颗粒物的假设,且灵敏度有限。另外,红外光谱是一个非常灵敏的吸湿性测量方法,该方法通过测量颗粒物中水的红外光谱来研究吸湿性,但把颗粒物中水的红外吸收光谱定量转换为颗粒物的含水量时存在一定的限制。2. 蒸汽吸附分析仪虽然目前用于颗粒物吸湿性的测量手段较为丰富,但准确测定非球形的或者吸湿性较弱的颗粒物的吸湿性仍然是一个很大的挑战。本课题组自主开发和建立了使用蒸汽吸附分析仪测量大气颗粒物吸湿性的新方法,相关研究成果由Atmospheric Measurement Techniques发表(Gu et al., 2017a)。该方法通过测定不同相对湿度下颗粒物的质量变化来研究其吸湿性,其原理如图1所示。图1. 蒸汽吸附分析仪的装置示意图(Gu et al., 2017a)该仪器对颗粒物的形貌没有要求,且具有卓越的灵敏度,能够准确测定小于千分之一的质量变化;在温湿度控制方面性能突出,所能研究的相对湿度最高可达98%。由于上述卓越性能,这项测量技术非常适用于研究形貌不规则或吸湿性较弱的大气颗粒物(比如矿质颗粒物、烟炱和生物气溶胶等),目前已被成功用于研究花粉颗粒物(Chen et al., 2019 Tang et al., 2019b)、矿质颗粒物(Guo et al., 2019 Tang et al., 2019c Chen et al., 2020)、高氯酸盐(Gu et al., 2017b Jia et al., 2018)等的吸湿性,大幅度提高了我们对上述几类物质吸湿性的科学认识水平。下文将介绍蒸汽吸附分析仪的几个典型应用。2.1 花粉颗粒物花粉颗粒物是最重要的生物气溶胶之一,其年排放量为 47-84 Tg,对大气环境、人体健康和气候变化具有重要影响,同时也在植物繁衍和和生态系统演化中起着关键作用。吸湿性是花粉颗粒物最重要的理化性质之一,其会影响花粉颗粒物的质量与形貌,从而影响花粉在大气环境和呼吸道中的迁移和传输。由于花粉颗粒物的形貌不规则,且吸湿性较弱,因此先前已有的吸湿性测量技术较难准确测定花粉颗粒物的吸湿性,而我们的方法对颗粒物的形貌无要求且非常灵敏,所以非常适合用于研究花粉颗粒物的吸湿性。图2. 花粉颗粒物的产生、传输及其环境、气候及生态效应在我们已经发表的两项工作中(Chen et al., 2019 Tang et al., 2019b),我们研究了25和37摄氏度下共17种国内外代表性花粉(12种风媒、5种虫媒)的吸湿性。我们发现这些花粉颗粒具有相对较强的吸湿性。例如,当相对湿度从0%升高至90%时,花粉颗粒物的质量增加了30%-50%,当相对湿度达到95%时,花粉颗粒物的质量基本接近于干燥条件下的2倍,如图3所示。另外就目前已有的数据(包括本研究和前人的研究)来看,风媒花粉和虫媒花粉的吸湿性似乎没有系统差异,而中国常见花粉与欧洲/北美常见花粉的吸湿性也非常相似。此外,两个温度下(25和37摄氏度)花粉颗粒物吸湿性的差异比较小。本研究对于深入认识花粉颗粒物的环境行为具有重要意义,尤其是37摄氏度下的实验结果,为模拟花粉颗粒物在呼吸系统内的传输和沉降以及评估其对人体健康的影响提供了关键基础数据。图3. (a)松树花粉与(b)梨树花粉分别在25和37摄氏度下的吸湿性2.2 矿质颗粒物由干旱和半干旱地区地表排放进入大气的矿质气溶胶是一种非常常见的大气颗粒物,其年排放量居于全球第二位,大气含量则居于全球第一位。图4展示了一次典型的沙尘暴事件。矿质气溶胶作为对流层中最重要的气溶胶之一,显著影响全球大气污染、气候变化以及生物地球化学循环。吸湿性在很大程度上决定了矿质气溶胶对大气化学和气候的影响。我们使用蒸汽吸附分析仪测量了21种矿质气溶胶的质量随相对湿度(0-90%)的变化,从而定量阐明矿质气溶胶的吸湿性(Chen et al., 2020)。这21种矿质气溶胶包括14种常见矿物(如石英、长石、石灰石和伊利石等)以及7种来自全球不同地区的实际沙尘。图4. 一次典型的沙尘暴事件我们发现矿质气溶胶的吸湿性普遍较弱,如图5所示。除了蒙脱石以外,当相对湿度从0%增加至90%时,矿质气溶胶的质量增加了不到10%,表明绝大部分的矿质气溶胶的吸湿性较低。另外,我们发现矿质气溶胶的吸湿性与其比表面积密切相关,这表明矿质气溶胶的吸湿性可能是由水在颗粒物表面的吸附所决定的。例如对于蒙脱石,其比表面积较大,吸湿性也远远强于其他矿质气溶胶。上述研究结果可显著提高矿质气溶胶吸湿性的科学认识,从而有助于更好地阐明矿质气溶胶在大气化学和气候变化中的作用。图5. 矿物样品的吸湿性与(a)BET比表面积的关系以及(b)粒径的关系2.3 盐尘暴颗粒物最近几年的外场观测表明,矿质颗粒物,尤其是从干盐湖和盐碱地表面排放进入大气的矿质颗粒物,除了吸湿性很弱的矿物之外,往往还含有一定量的水溶性盐(如氯化钠和硫酸钠等)。这类矿质颗粒物常被俗称为盐尘暴颗粒物。然而,目前关于盐尘暴大气颗粒物吸湿性的科学认识还基本上处于空白阶段。在近几年发表的一项研究工作中(Tang et al., 2019c),我们在东起黄河三角洲,西至新疆罗布泊的干旱和半干旱盐碱地采集了13个地表土壤样品,采样点的地理分布如图6所示。我们使用X射线衍射仪测定了这些样品的矿物组分,使用离子色谱仪分析了它们的水溶性离子成分,并使用蒸汽吸附分析仪研究了这些样品的吸湿性。图6. 土壤样品采样点的地理分布研究发现,不同样品的吸湿性存在着很大的差异,如图7所示。对于某些盐尘暴样品,其吸湿性较弱,当相对湿度升高至90%时,其质量仅增加了10%左右,然而对于某些盐尘暴样品,当相对湿度升高至90%时,其质量已增加至干燥状态下的5倍,这基本接近于氯化钠或硫酸钠的吸湿性。随后我们又探讨了颗粒物的吸湿性与其水溶性离子含量的关系。我们发现当水溶性离子的含量越高,颗粒物的吸湿性越强。此外,我们还将颗粒物水溶性离子含量的数据输入至气溶胶热力学模型(ISORROPIA-II)中来计算颗粒物的吸湿性,结果表明该热力学模型并不能很好的模拟实际盐尘暴样品的吸湿性。以上研究结果将改变我们对于矿质颗粒物吸湿性的科学认识,进而帮助我们更好地了解矿质颗粒物在大气化学和气候系统中的作用。图7. (a)新疆自治区吐鲁番市艾丁湖表层盐土与(b)内蒙古杭锦后旗盐碱土样品的吸湿性2.4 蒸汽吸附分析仪与其他表征仪器的联用由于蒸汽吸附分析仪仅可得到颗粒物随相对湿度的质量变化,因此我们通常还会将蒸汽吸附分析仪与其他表征仪器进行联用,从而深入认识颗粒物的吸湿性。例如,在花粉颗粒物吸湿性的研究工作中(Tang et al., 2019b),除蒸汽吸附分析仪以外,我们还使用了透射傅立叶变换红外光谱仪测定样品的红外吸收,以获得花粉颗粒物的化学成分的信息。测量结果表明,花粉颗粒物的吸湿性在很大程度上决定于颗粒物中羟基的相对含量。这一研究结果揭示了花粉颗粒物的化学成分与吸湿性的关系,进一步增强了我们对花粉颗粒物的环境、健康和气候效应的认识。在代表性钙盐镁盐颗粒物吸湿性的研究工作中,我们使用蒸汽吸附分析仪与H-TDMA系统分析了八种钙盐镁盐的吸湿特性,直接得到了颗粒物在不同相对湿度(0-90%)下的液态水含量及粒径变化数据,并讨论了不同初始相态对颗粒物吸湿性的影响以及环境意义。以Ca(NO3)2为例,其在蒸汽吸附分析仪实验中观察到明显的潮解行为,表明初始相态下该颗粒物为结晶态;而在H-TDMA实验中,Ca(NO3)2气溶胶颗粒呈现连续吸湿行为,表明其初始相态为无定形态。但是,颗粒物潮解之后两种手段得到的吸湿性参数均与气溶胶热力学模型模拟值吻合,呈现出良好的一致性。结果表明,两种手段的联用能够互为补充地系统研究颗粒物在不同粒径、不同初始相态下的吸湿特性,并为气溶胶热力学模型的验证提供有效的基础物化数据。2.5 火星上的液态水我们开发的大气颗粒物吸湿性的新方法还可以用来帮助我们认识火星中的液态水。2018年,来自意大利宇航局的团队通过雷达在火星南极附近冰层的地下发现了一个液态水湖。一般来说,由于火星环境条件极度寒冷和干燥,纯净液态水很难在火星环境中稳定存在。而土壤中存在的高氯酸盐可以降低水的冰点,并可在亚饱和条件下通过吸收水蒸气形成水溶液,这可以解释为什么火星这种极度干旱的条件下可能存在液态水。目前一些研究认为,火星土壤中所含的高氯酸盐能够在相对湿度远低于100%时通过吸收大气中的水蒸气发生潮解从而形成稳定的溶液,但关于不同温度和相对湿度下高氯酸盐液态水含量的实验数据仍十分匮乏。图8. 火星液态水湖(来源于网络)我们使用蒸汽吸附分析仪测定了几种常见的高氯酸盐(无水高氯酸镁、六水合高氯酸镁、无水高氯酸钠、一水合高氯酸钠等)在不同温度下的相变和吸湿性 (Gu et al., 2017b Jia et al., 2018)。我们发现,高氯酸盐可在较低的相对湿度下吸水形成稳定的水溶液。如图9所示,对于高氯酸钠盐,在相对湿度低于20%时,其主要以无水高氯酸钠颗粒物稳定存在;当相对湿度升高至30%时,则主要以结晶态的一水合高氯酸钠稳定存在;当相对湿度进一步升高时,结晶态的一水合高氯酸钠将吸收大量水形成稳定的高氯酸钠溶液。另外,我们还发现高氯酸盐的潮解点会随着温度的升高而降低。例如一水合高氯酸钠的潮解点从5摄氏度时的∼51.5%降至30摄氏度时的∼43.5%。这项研究工作大大加深了我们对不同条件下高氯酸盐在土壤中的吸湿性的认识,并在一定程度上揭示了为什么火星上可能存在液态水背后的物理化学机制。图9 (a)高氯酸镁盐与(b)高氯酸纳盐随温度和相对湿度变化的相态图参考文献【1】Chen, L. X. D., Chen, Y. Z., Chen, L. L., Gu, W. J., Peng, C., Luo, S. X., Song, W., Wang, Z., and Tang, M. J.: Hygroscopic properties of eleven pollen species in China, ACS Earth Space Chem., 3, 2678-2683, 2019.【2】Chen, L. X. D., Peng, C., Gu, W. J., Fu, H. J., Jian, X., Zhang, H. H., Zhang, G. H., Zhu, J. X., Wang, X. M., and Tang, M. J.: On mineral dust aerosol hygroscopicity, Atmos. Chem. Phys., 20, 13611-13626, 2020.【3】Gu, W. J., Li, Y. J., Zhu, J. X., Jia, X. H., Lin, Q. H., Zhang, G. H., Ding, X., Song, W., Bi, X. H., Wang, X. M., and Tang, M. J.: Investigation of water adsorption and hygroscopicity of atmospherically relevant particles using a commercial vapor sorption analyzer, Atmos. Meas. Tech., 10, 3821-3832, 2017a.【4】Gu, W. J., Li, Y. J., Tang, M. J., Jia, X. H., Ding, X., Bi, X. H., and Wang, X. M.: Water uptake and hygroscopicity of perchlorates and implications for the existence of liquid water in some hyperarid environments, RSC Adv., 7, 46866-46873, 2017b.【5】Guo, L. Y., Gu, W. J., Peng, C., Wang, W. G., Li, Y. J., Zong, T. M., Tang, Y. J., Wu, Z. J., Lin, Q. H., Ge, M. F., Zhang, G. H., Hu, M., Bi, X. H., Wang, X. M., and Tang, M. J.: A comprehensive study of hygroscopic properties of calcium- and magnesium-containing salts: implication for hygroscopicity of mineral dust and sea salt aerosols, Atmos. Chem. Phys., 19, 2115-2133, 2019.【6】Jia, X. H., Gu, W. J., Li, Y. J., Cheng, P., Tang, Y. J., Guo, L. Y., Wang, X. M., and Tang, M. J.: Phase transitions and hygroscopic growth of Mg(ClO4)2, NaClO4, and NaClO4∙H2O: implications for the stability of aqueous water in hyperarid environments on Mars and on Earth, ACS Earth Space Chem., 2, 159-167, 2018.【7】Tang, M. J., Chan, C. K., Li, Y. J., Su, H., Ma, Q. X., Wu, Z. J., Zhang, G. H., Wang, Z., Ge, M. F., Hu, M., He, H., and Wang, X. M.: A review of experimental techniques for aerosol hygroscopicity studies, Atmos. Chem. Phys., 19, 12631-12686, 2019a.【8】Tang, M. J., Gu, W. J., Ma, Q. X., Li, Y. J., Zhong, C., Li, S., Yin, X., Huang, R. J., He, H., and Wang, X. M.: Water adsorption and hygroscopic growth of six anemophilous pollen species: the effect of temperature, Atmos. Chem. Phys., 19, 2247-2258, 2019b.【9】Tang, M. J., Zhang, H. H., Gu, W. J., Gao, J., Jian, X., Shi, G. L., Zhu, B. Q., Xie, L. H., Guo, L. Y., Gao, X. Y., Wang, Z., Zhang, G. H., and Wang, X. M.: Hygroscopic Properties of Saline Mineral Dust From Different Regions in China: Geographical Variations, Compositional Dependence, and Atmospheric Implications, J. Geophys. Res.-Atmos, 124, 10844-10857, 2019c.作者简介:唐明金,中国科学院广州地球化学研究所研究员,博士生导师。本科和硕士毕业于北京大学,博士毕业于马普化学研究所,并先后在英国剑桥大学和美国爱荷华大学从事博士后研究。主要研究方向为气溶胶化学及地球化学,已在Chemical Reviews、Atmospheric Chemistry and Physics和Journal of Geophysical Research-Atmospheres等国际知名期刊上发表SCI论文60余篇,并自2017年起担任国际SCI期刊Atmospheric Measurement Techniques副主编。曾获第18届侯德封矿物岩石地球化学青年科学家奖、第8届中国颗粒学会气溶胶青年科学家奖。
  • 科众精密-如何判断材料的亲水性/疏水性,接触角测量仪应用
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  • 黄石公园蒸汽船间歇泉喷发前、中、后期CH4和CO2扩散气体排放
    黄石公园蒸汽船间歇泉喷发前、中、后期CH4和CO2扩散气体排放背景图片背景介绍:几十年来,像黄石国家公园这样的热液环境中气体的释放一直是热门研究方向。先前在黄石公园进行的研究量化了火山口和大气之间交换的二氧化碳量,强调了黄石公园如何通过火山口每年排放约4.4×107公斤的二氧化碳。诺里斯间歇泉盆地(Norris Geyser Basin, NGB)位于黄石公园的西北部,是蒸汽船间歇泉的所在地。蒸汽船间歇泉在公园的数百个间歇泉中脱颖而出,是因为它向空气中喷射的流体-气体混合物可以超过115米的高度,使其成为世界上最高的喷发活跃间歇泉。气体主要由可冷凝蒸汽和不可冷凝CO2组成,还有少量其它不可冷凝气体,如CH4。虽然蒸汽船并不定期喷发,但间歇泉最近变得非常活跃。2000年至2017年期间,发生了11次火山喷发;然而,在2018年3月至2021年2月24日期间,蒸汽船喷发了129次。为了研究气体排放的变化是否可以作为间歇泉喷发的前兆,2019年6月12日,我们连续测量了间歇泉在一次喷发事件前后30米处甲烷和二氧化碳的扩散排放。实验方法:本研究使用了两台仪器来测量地表通量。Eosense自动呼吸室(AC)被安装在距离间歇泉约30米的地面上,在间歇泉和蓄水池泉之间。AC被编程为关闭15分钟,允许气体从地下逸出积聚,打开5分钟冲洗一次,完成一个周期,期间共进行17次测试,其中喷发前完成了7次测量(包括前兆测量),喷发后进行了10次测量。自动呼吸室(AC)通过管路连接到Picarro G2201-i CO2、CH4浓度及同位素分析仪,组成CRDS-AC通量及同位素观测系统,该系统可以测量CH4和CO2的浓度及其碳同位素组成,δ13C-CH4和δ13C-CO2大约每4s测量一次。在浓度-时间曲线稳定1 - 2分钟后的前3 - 4分钟,用斜率乘以自动呼吸室(AC)内部体积和底座横截面积的商来估算通量。CRDS仪器放置在多功能车(GorrillaCarts® GORMP-12)上。在车上,由两节12V直流深循环船用电池并联连接,通过直流-交流电源逆变器为分析仪供电。期间还使用了仅测量CO2通量的单个便携式呼吸室(PAC)。该PAC是一个闭路EGM-5便携式CO2气体分析仪(PP Systems, Amesbury, MA),腔室直接连接到分析仪,提供二氧化碳浓度的高频繁测量(10赫兹)。使用线性模型计算CO2通量。PAC系统在另外三个标有标记的位置进行移动测量,这增加了本研究期间测量的空间足迹。图1所示:诺里斯间歇泉盆地东南部的地图。蒸汽船间歇泉(六边形)位于酸性到中性的地热区域。地图上还标注了20世纪初钻探的三口井。气体通量测量结果:在单次蒸汽船间歇泉喷发前~3 h、喷发中和喷发后~ 2 h测量了地表CO2和CH4通量以及其碳同位素组成。以观察扩散排放活动的变化是否与喷发的特定阶段有关,从而揭示诺里斯间歇泉盆地中地下气体的运移机制。在喷发之前和整个喷发过程中,我们使用Picarro CRDS分析仪测量弥漫性气体排放,我们将其报告为地表通量。对于CH4,喷发前后的通量在误差范围内相同,平均值分别为42.3±1.3和42.3±1.6 mg m&minus 2 day&minus 1。同样,CO2在喷发前(50.3±1.8 g m&minus 2 day&minus 1)和喷发后(52.3±2.2 g m&minus 2 day&minus 1)表现出相似的通量。然而,在喷发之前(不到25分钟),与之前6次Picarro CRDS分析仪测量的平均值有偏差。这第七组测量发生在从静息期阶段到预演期阶段的过渡期间,显示CH4和CO2的通量分别下降了58%和50%。这种偏离发生在静息期(a)的结束和预演期(b)的开始,在绘制的时间序列中清晰地说明了这一点,该阶段称为前体测量(图2)。图2所示:测量期间CH4和CO2通量的时间序列(左y轴)和平滑的1分钟平均连续浓度测量值(右y轴)。当气体室关闭时,气体浓度开始增加,然后在通量测量结束时打开,气体浓度恢复到环境浓度,形成锯齿状图案。浅阴影区域表示喷发前(b)和小喷发(c)阶段。较暗的阴影区域描绘了主要的喷发,倒数第二个区域突出了液体主导阶段(d),最暗的阴影区域显示了主要喷发的蒸汽主导阶段(e)。稳定碳同位素测量结果连续的CRDS-AC δ13C测量表明,重同位素在每个腔体中都有富集。在每个气室围封期间最后10次δ13C测量值的平均值作为δ13C源值。结果得出δ13C-CH4 = - 27.5±0.3‰,δ13C-CO2 = - 3.9±0.1‰(图4a)。这些源组成比各自的大气端元(CH4≈&minus 47‰和CO2≈&minus 8‰)的同位素重。唯一的例外是一组前体测量,其中δ13C-CH4为&minus 35.7±2.1‰,δ13C-CO2为&minus 6.2±0.4‰(图4b)。前驱体测量值明显比非前驱体测量值轻,并且更接近大气成分。将测量到的通量和气源同位素组成结合在一个图中(图3b),突出了前驱体测量的异常性质。图左下角的基准面表示在图2所示的时间序列中也可以观察到的前兆信号。图3所示:(a)测量期间的碳同位素值。阴影区域表示喷发开始后的时期。两幅图中黑色的水平虚线表示大气的碳同位素组成,而浅灰色的虚线表示地幔源。(b)配对δ13C和通量测量。δ13C数据(左图为δ13C- CH4,右图为δ13C- CO2)利用近10次测量的平均值估算了气源气体的稳定碳同位素组成。图4所示:二氧化碳(δ13C-CO2)和甲烷(δ13C-CH4)的碳同位素比较。每个圈地都用观测到的喷发时间序列的阶段(a-e)来标记,在同一阶段出现的测量顺序是连续的数字(参见图2,以获得阶段名称的完整解释)。“前兆”测量被清楚地指出。颜色方案表示在15分钟的腔室封闭期间记录基准的相对时间,其中深色出现在开始,浅色出现在结束。每个图中的黑色菱形代表大气同位素组成的近似端元。气体扩散途径模型:虽然蒸汽船喷发的具体机制不能仅由气体测量来支持,但通过整合收集的数据和先前发布的信息,这里共享了该系统的概念模型(图5)。大量证据表明,温泉水起源于渗入并流经流纹岩的大气水,以补给NGB和公园其他地方的间歇泉。从热成因δ13C-CH4特征和地幔样δ13C-CO2组成来看,系统中大部分气体来源于深部。在两次喷发之间,我们认为存在地幔气体从深层源向上的稳态输送(图5a)。这些气体溶解在水中,在含水层顶部溶解,向地表迁移,与浅层气体混合,然后以恒定的速率从地表排出。图5所示:说明地下管道和扩散气体到地面的途径的概念模型。注意深层烃源岩和补给储层之间的区别。(A)突出显示间歇泉在喷发之间的状态,(B)展示了前兆窗口(喷发的~ 10-25分钟)。结论:在距离蒸汽船间歇泉开口30 m处进行的光腔摔荡光谱测量显示,在2020年6月12日观测到的一次喷发开始前约10-25分钟,CH4和CO2的通量分别急剧下降58%和50%。这一证据表明,就在这次喷发之前,充满气体的水向间歇泉管道流动。同样,CH4 (δ13C-CH4)和CO2 (δ13C-CO2)的前体碳同位素测量值(分别为- 35.7±2.1‰和- 6.2±0.4‰)明显轻于非前体碳同位素测量值(- 27.5±0.3‰ &minus 3.9±0.1‰),δ13C在喷发开始后立即恢复到稳态值。热水和天然气的高估计平衡温度表明,至少在470米深处有一个深源。之前的研究呼吁监测黄石间歇泉的气体排放率,而这项研究为如何有效地进行弥漫气体测量和研究提供了一个模型。原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2021.107233研究应用相关仪器:
  • 博科立式高压蒸汽灭菌器操作视频
    博科立式高压蒸汽灭菌器,是目前市面上销量比较好的高压蒸汽灭菌器品牌之一,因其可选型号较多,外形简洁美观,性能优越,操作简便,为大众所认可。今天,我们整理了博科高压蒸汽灭菌器的操作图集,来向大家演示如何使用这款立式高压蒸汽灭菌器,同时我们有视频文件,如需更多资料可直接来电咨询~博科全自动立式高压蒸汽灭菌器是利用饱和蒸汽对医疗器械、敷料、药液、玻璃器皿等进行消毒灭菌的设备。具有效果优良、操作简单、安全可靠等优点。适用于医疗、印染、科研、食品、保健站等单位使用,是理想的灭菌设备。博科立式高压蒸汽灭菌器的特点:1、与国内同功能立式高压灭菌器相比,价格更具优势。2、机器盖子带有防烫罩,更安全。3、我们有专业的生产研发团队,售后服务全面。需要注意的是,BKQ-B50L/BKQ-B75L专用于实验室灭菌,针对实验室营养物质,溶液,培养基,液体专用灭菌具有快速冷却功能,和BKQ-B50II是不同系列非升级款。
  • 质谱蒸汽探测令机场安检更轻松
    p   在机场中,美国运输安全管理局(TSA)的工作人员扫描检测你的手以及笔记本电脑等等物品时所使用的技术正是“痕量检测”的一种形式——离子迁移谱(ion mobility spectroscopy)。在几秒钟之内,样品首先被汽化成了化学离子,然后探测器再通过其分子大小和形状来识别其是否为爆炸物,而如果确实是爆炸物就会触发警报。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 1_副本.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/a7e49f29-6fda-4c6b-8e08-171b8b3924c1.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-SIZE: 14px COLOR: #0070c0" strong 接触式取样可以是一种非常有效的方式,但其前提是恐怖分子必须在到达袭击目标前接受安检 /strong /span /p p   但当待测对象较多时,这种手段就变得既费时又费力,而且其有效性很大程度上依赖于工作人员的取样水平。此外,这种技术还需要接触式取样,也就是说安检人员不得不接触到那些有可能存在残留物的物体表面。因此,当不法之徒不打算通过安检,他们的个人物品也没有机会被搜查时,这种技术就毫无用武之地了。 /p p   还有一些安检小队则依靠训练过的狗,利用它们灵敏的嗅觉来嗅出爆炸物。可是例行部署探测犬的背后意味着极为繁重的后勤和训练工作。与此同时,直接用狗近身检测也可能使某些特殊文化背景的旅客感到反感。 /p p   于是,研究人员长久以来都致力于开发一种新型的,可以像犬类一样“嗅”出爆炸物蒸汽的化学探测技术。不过这些年来很多尝试都由于灵敏度不够而失败了。针对这个问题,我们的研究小组已经从事了近20年的研究工作并且取得了很大的进展。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 2_副本.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/28c5d07c-f408-4123-9e84-1af6f5300f37.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-SIZE: 14px COLOR: #0070c0" strong   在机场里,炸弹嗅探犬是安检人员的好拍档 /strong /span /p p    strong 越来越灵敏 /strong /p p   想要设计一种能与狗鼻子相匹敌的技术,其最大的难点在于绝大部分爆炸物的饱和蒸气压都非常非常的低。某个材料的“平衡蒸气压”从根本上说是在一个特定温度的理想条件下,空气中该材料的含量有多少(也就是可供探测的含量有多少)。 /p p   全世界的军队普遍使用的含氮有机炸药(如TNT,RDX和PETN)的平衡蒸汽压只有万亿分之一左右。换句话说,如果想要在实际的工作环境中(如机场中拥挤忙碌的登机区)可靠地嗅出这些爆炸物的蒸汽,探测器的灵敏度必须达到千万亿分之一(ppq)的水平。 /p p   可是这已经超过了痕量检测设备的能力范围。要知道,拥有325ppq的探测水平就相当于能够在整个地球的范围内找到一棵特定的树。 /p p   不过,近期的研究已经将探测水平推进到了千万亿分之一这样的范围。在2008年,一个国际小组使用一种称为二次电喷雾电离质谱分析的先进电离技术,达到了比探测TNT和PETN所需的万亿分之一更优的探测水平。 /p p   在2012年,我们在美国太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究组通过使用大气流管质谱分析(AFT-MS)成功对平衡蒸气压低于25ppq的RDX蒸汽进行了直接、实时的探测。 /p p   质谱仪的灵敏度取决于有多少目标分子能够被电离并转移进入质谱仪以供探测。这个过程进行的越充分,其灵敏度就会越高。我们的AFT-MS设计的特别之处就在于它利用时间来最大化爆炸物蒸汽分子与离子源产生的空气离子之间发生碰撞的几率。正是这些空气离子与爆炸物分子之间反应的程度决定了灵敏度的高低。AFT-MS的使用,让我们在今天有能力探测到一系列平衡蒸气压低于10ppq水平的爆炸物。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 3_副本.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/9942068c-b47e-4832-84ab-06d563e6f5da.jpg" / img title=" 3_副本.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/e55e63e6-dc03-4db6-9737-4b229f5353ec.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-SIZE: 14px COLOR: #0070c0" strong 完美简洁的AFT-MS装置原理示意图 /strong /span /p p   strong  下一步:投入实际使用 /strong /p p   因此,我们目前研发出来的爆炸物化学探测仪器已经不必再受制于接触式取样,而是可以和犬类一样去“嗅”出炸药的味道。 /p p   该仪器为安全检查提供了令人振奋的新的可能性:第一,它具有与犬类相似的爆炸物蒸汽探测的能力,第二,它可以连续不间断地工作。痕量探测的取样不再需要直接接触待测的可疑物品。而工程师则可以设计出一种非侵入的“穿行式”爆炸物探测装置,一如那些我们常见的金属探测器。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 4_副本.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/40e61eee-2199-48e1-a666-1ea3cc793029.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-SIZE: 14px COLOR: #0070c0" strong PNNL的研究人员Robert Ewing正在往探测器中放置痕量蒸汽样品 /strong /span /p p   这项技术真正的创新之处在于其极高的灵敏度,这使得它可以对蒸汽羽流进行直接探测。因此我们不用再先收集爆炸物颗粒,然后再将其气化(比如在过去的痕量探测技术中,为了取出人们身上的颗粒而使用噪音非常大的空气喷嘴)。现在,更高的灵敏度意味着当旅客们穿行而过时,我们就能够对空气中的爆炸物分子进行连续不断的采样了。 /p p   该技术手段毫无疑问会让机场安检变得更轻松,同时还能大大提高安检口的吞吐能力,改善旅客们的体验。我们也可以将该类型的装置置于机场航站楼或者其他公共设施的入口处,炸药一旦进入这栋建筑就可以立刻被探测到(而不是仅仅当炸药通过安检口时才能探测),这显然将大大提高公共场所的安全性。 /p p   通过增加一个扫描器可用的信息独立模块,该蒸汽探测性能也可以加强安全性。目前,包括X射线和毫米波成像等在内的大多数安检技术都是基于对异常状况的观测,也就是说TSA的工作人员们会从影像中找出那些看起来形状可疑的物体。而蒸汽探测技术可以为他们提供一个能够识别特定化学品的全新工具。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 5_副本.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/ddef1337-8871-4ed1-b9b3-de39ba4dee9c.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" span style=" FONT-SIZE: 14px COLOR: #0070c0" strong 同一地点、同一时间进行两种检测——利用质谱仪进行的蒸汽探测和利用目前部署的全身扫描仪进行的视觉成像 /strong /span /p p   两种技术的整合将为我们提供一种双管齐下的爆炸物探测手段:当检测一个人或者包裹时,我们既能够观察爆炸物的影像,又可以“闻”到它散发出的蒸汽羽流。就好比如果你想认出一个久未谋面的人,你很可能既需要看一看他的近照,同时还需要听一听他的声音,而不是只需要这两样信息中的一种。 /p p   受到了狗鼻子那强大探测能力的启发,我们已经在发展能与之比肩的探测技术的道路上取得了可喜的进展。这种以爆炸物为目标的蒸汽探测技术既可以有效提高公共场所的安全系数,又可以让安检环境变得不那么扰人。下一步的研究则是在继续优化这项技术的同时尽量降低其成本,最终目的是让这些探测器能够在你身边的每一座机场中大显身手。 /p p & nbsp /p
  • 应用麦克仪器,表征金属有机框架中的水蒸气吸附
    金属有机框架的混合特性提供了金属簇和有机配体之间几乎无限可能的组合,使这些多孔材料具有很大的应用前景,例如甲烷储存1、二氧化碳捕获2、氢气储存3和气体分离4。由于金属有机框架(MOFs)在空气除湿6、低湿度捕水7和储水8等方面的潜在应用,MOFs 的水吸附5引起了越来越多的关注。随着越来越多的具有动力学和热力学水稳定性的 MOFs9,10 的设计和合成,通过水蒸气吸附仪器对材料进行表征的需求变得至关重要。Micromeritics 的 3Flex 三站多用气体吸附仪是公认的气体吸附材料表征领域先进的仪器,广泛应用于研究型大学、政府实验室和私营部门的研发机构。除了惰性气体(如氮气、氩气和氪气)的物理吸附、静态化学吸附、动态化学吸附(TCD 或质谱仪作为检测器),蒸汽吸附是 3Flex 三站多用气体吸附仪上另一个广泛使用且值得信赖的选项。* Micromeritics 3Flex 三站全功能型多用气体吸附仪蒸汽吸附分析具有以下优点:1.实验速度更快:重量吸附分析仅需数小时或数天即可完成实验,而不需要数周;2.更高的吞吐量:3Flex 具有多达三个工作站,即使是不同的压力表,也可以同时分析三个样品;3.样品处理更容易:对于湿敏材料,只需使用手套箱里的密封块即可简单地将样品从瓶中转移到样品管中。样品无需暴露在空气中,这在重量吸附分析仪上很难实现。在此,我们给出了 HKUST-1(Cu-BTC)11 和 MIL-1019 这两种典型 MOFs 的水蒸气吸附等温线,该等温线在 Micromeritics 3Flex 三站多用气体吸附仪上获得。HKUST-1,Cu3[C6H3(COO)3]2,是由均苯三酸三阴离子连接的铜(II)桨轮二聚体组成,可商购。图1. HKUST-1的氮吸附等温线(红色),HKUST-1 的水蒸气吸附等温线(蓝色)图 2. MIL-101 的氮吸附等温线(红色),MIL-101 的水蒸气吸附等温线(蓝色)图 3. HKUST-1 在 77K 时的氮等温线对数图图 4. MIL-101 在 77K 时的氮等温线对数图MIL-101,Cr3XO[C6H4(COO)2]3 (X = F, OH), 具有三核铬(III)金属簇和对苯二甲酸二价阴离子。之所以选择这两个 MOFs,是因为 HKUST-1 和 MIL-101 都具有配位不饱和金属位点,在保持其结构完整的同时,对水分子具有很高的亲和力。在 298K 的温度下,在同一台 3Flex 仪器上,采用不同的压力表设置(P/P0 = 0.001- 0.90),同时进行两种材料的水蒸气吸附实验。HKUST-1 材料由 NuMat 科技公司的科学家提供,MIL-101 材料的结晶度由供应商确认。SEM 图像是在颗粒测试机构使用 Phenom ProX 台式扫描电镜获得的(图 5 及图 6)。样品在 170℃ 下进行真空脱气过夜。图 5. HKUST-1 的 SEM 图图 6.MIL-101 的 SEM 图HKUST-1 和 MIL-101 的 BET 比表面积分别为 1574 m2/g 和 1379 m2/g。图1中低 P/P0 区域的陡峭吸附和随后的氮气吸附等温线表明了 HKUST-1 的微孔性。图 3 中 HKUST-1 的氮气等温线对数图表现出阶跃特征,显示了 HKUST-1 与具有强四极性气体分子间的相互作用12,13。而图 2 的氮气吸附等温线表明,MIL-101 中存在两种类型的介孔,内径分别接近2.9 nm 和 3.4 nm9。在 3Flex 上精确注气 10 cm3/g STP 后,HKUST-1 在配位不饱和金属位点和随后的微孔吸附在图 1 的水蒸气吸附等温线(P/P0 0.35,这与其介孔性质相一致。MIL-101 在 P/P0 = 0.3 时的水容量为 96.2 cm3/g STP (7.7 wt. %),在 P/P0 = 0.90 时 的水容量为 850.5 cm3/g STP (68.3 wt. %)。尽管 MIL-101 可能不适合于低湿度环境下的水捕集应用,但它可以用于静态条件下的除湿,例如用于干燥剂中。回滞环是由于毛细管凝聚引起的孔填充造成的。在 P/P0 = 0.35 到 0.5 的较窄的相对湿度范围内,630cm3/g STP (50.6 wt. %) 吸水量的巨大差异揭示了其在吸附式热泵或冷水机的潜在应用14。在较高的压力和温度下,可以消除滞后现象,从而产生更窄的相对湿度范围,使其更适合上述应用。除了典型的水蒸气吸附和解吸等温线外,带有蒸汽选项的Micromeritics 3Flex 配备了广泛的常用蒸汽的流体性质的数据库,用于进行吸附剂的再生性和循环性研究、吸附热研究等。Micromeritics 3Flex 三站全功能型多用气体吸附仪是广大高校及学术机构的可靠合作伙伴。想以更具优势的价格体验领先的气体吸附技术,欢迎关注 Micromeritics 2023 学术奖助计划。
  • 美国康塔仪器公司推出高温型动态蒸汽吸附仪——Aquadyne DVS-2HT
    美国康塔仪器公司很高兴地宣布Aquadyne DVS水蒸汽吸附分析仪高温型问世,它的温度分析范围能够从10~85℃。Aquadyne DVS-2HT 高温型是继Aquadyne DVS - 1 单天平型以及Aquadyne DVS- 2双天平型后加入这一精密水吸附分析仪系列的最新成员。   Aquadyne DVS水蒸汽吸附分析仪是用于精确测量样品水蒸汽吸附量的仪器,它可以测定被吸附和解吸的速率。其原理是通过重量分析法监测进程,同时精确地控制在非反应性流动气体中的含水量。这即是动态蒸汽吸附(DVS)的技术。该仪器使用安置在温度控制箱内的精密微量天平,测量样品重量在微克范围内微小变动。随着精确的温度和湿度控制,这种高灵敏度保证了每一次结果的精确性和可重复性。   在分析过程中完全控制相对湿度(RH )和温度允许,使得研究者可以调查产品长期暴露在实际湿度环境下的条件。将样品暴露于极端的温度或湿度环境下,可被用来模拟在正常水平的长期暴露或确定在该样品的结构开始降解的点。Aquadyne DVS- 2HT扩展了暴露样品的温度范围。   水吸附分析仪通常用于在各种工业应用中,包括医药,食品加工,陶瓷等。Aquadyne DVS- 2HT的新高温范围对于燃料电池和建筑材料的应用特别重要,因为预测材料的寿命需要暴露于高温和高湿的条件。   美国康塔仪器公司成立于1968年,专注于多站分析仪器和最先进的技术,是世界领先的设计、制造以及销售和服务支持多孔材料和粉末的性质表征的仪器公司。康塔仪器公司不仅获得了ISO 9001认证,并且还以提供科学应用程序支持而著称。美国康塔仪器公司拥有遍布全球的超过50个销售,服务和分销办事处,竭诚为您提供最优质的科学仪器和产品支持!   欲了解更多信息,请联系qc.sales @ quantachrome.com ,或致电800-810-0515 美国康塔仪器北京代表处http://www.quantachrome.com/vapor_sorption/aquadyne_dvs.html
  • 测定燃料油饱和蒸汽压的意义
    ①根据蒸气压,可以判断液体燃料蒸气性大小。 通常发动机燃料的饱和蒸气压越大,表明燃料中轻质成分含最较多,蒸气 性越强,在燃烧时易与空气形成可燃混合气而易于燃烧,发动机容易启动 与加速,并减少磨损,降低油耗。因此,液体燃料要求具有良好的蒸发性。②根据蒸气压,可以判断发动机燃料在使用时有无形成气阻倾向。 发动机燃料的蒸气压愈大,则在高温或低压情况下,形成气阻的可能性就 愈大,气阻的产生会造成供油不足或中断,导致发动机工作不正常或停止 工作。因此,对发动机燃料特别是航空燃料都要求有一定的饱和蒸气压, 我国国家标准规定车用汽油的蒸气压夏季不大于 66.7kPa,冬季不大于 80.04kPa,航空汽油为 27.0-48.OkPa。SH8017B 自动饱和蒸汽压测定仪山东盛泰仪器有限公司研发生产③根据蒸气压,可以估计燃料在储存和运输过程中的损失程度。 燃料在储存、加注及运输过程中,轻质馏分总会损失。通常蒸气压越大, 馏分越轻,损失越大,形成火灾危险性也越大。 纯物质的饱和蒸气压只与物质性质和温度有关,由于石油产品化学组成复 杂,无法准确测定,通常采用 GB/T8017 石油产品燕气压测定法(雷德法) 测定。本方法是将经冷却的试样充人蒸气压测定器的汽油室,并将汽油室 与 37.8℃的空气室相连接。将测定器浸人恒温浴(37.8℃±0.1℃)中,并定期 振荡,直至安装在测定器上的压力表的压力恒定,压力表读数经修正后即 为雷德蒸气压。
  • 炼油厂使用在线型蒸汽冷凝水分析仪确定锅炉污染源,恢复生产
    案例背景近来在美国德克萨斯州,一家大型炼油厂的锅炉发生蒸汽冷凝水污染和严重结垢,导致意外停产。锅炉受损、非常规维修、停产等带来的经济损失,迫使炼油厂开始评估现行的冷凝水监测技术。评估小组得出的结论是,现行的有机污染物浓度测量方法经常报数偏低,而且定期吸样的取样方法不足以实现立即警报操作人员发生污染事件。评估小组确定了以下两点:在改进冷凝水监测方法时,应改进取样方法,提供更具代表性的油污染冷凝水样品,从而更好地保护资产设备、延长生产运行时间;应采取更加频繁的、连续的、实时的有机物监测方法,使其能够立即对操作人员发出污染警报。炼油厂还要求,他们在在线型监测技术上的投资必须从实实在在的生产延长时间中得到补偿。挑战以前,工厂蒸汽冷凝水的监测,是通过收集吸取的样品,并送到现场实验室,进行有机碳分析。实验室测定结果通常报告结果是,碳含量低于1 ppm。调查显示,吸取样品的方法无法为分析提供具有代表性的样品。在运送样品和等待分析的过程中,样品会冷却;在取样过程中,结垢的主要成分烃类会通过挥发与分相丢失。解决方法炼油厂的评估小组评估了能够以冷凝水应用中常见的温度来采集和分析样品,以证明在碳分析中充分反映了实际烃污染的方法。他们还评估了用在线型分析仪来达到上述目的,从而为生产提供不间断保护的方法。在线型仪器的生产厂家通常为了保护仪器部件而冷却要进入的样品,但炼油厂可以使用Sievers分析仪研发的在线型取样器,该取样器能够处理温度高达 85℃(185° F)的冷凝水样品。炼油厂和Sievers® 分析仪联合验证了连续的在线型有机物分析技术方案完全能达到预期目标,因此决定采取此技术方案。评估小组采集并评估了两个月时段的数据(见图1)。数据显示,有机碳的典型浓度约为2 ppm,时而发生的污染事故时浓度达20-40ppm。连续监测还就一次严重的有机物污染事件向操作人员发出警报,当时碳浓度飙升到400 ppm以上。此类监测就无法在实验室分析中完成,这是因为污染事件的偶然性,以及吸取的样品冷却后,基体发生变化。图一:两个月时段的有机物数据炼油厂的维修人员通过数据确定了主要泄漏源,并进行维修。在线数据确认了维修成功,有机物平均浓度降到了2 ppm碳。持续的监测确认了偶尔发生的来源不明的有机物污染。炼油厂决定,将冷凝水流经颗粒活性炭(GAC,granulated active charcoal)床,以消除较小的偏差。操作人员将分析仪的配置改为双样品流模式,分别测量流进和流出GAC床的样品流。分析仪通过有机物百分比去除率计算来提供确定GAC床有效性的连续数据。重复利用来自工业过程的冷凝水,会带来有机物污染的风险。用在线型有机物监测系统来监测返回冷凝水质量,能够降低有机物污染的风险,减少因锅炉结垢而造成的经济损失。准确测量冷凝水质量,不但能降低结垢风险,而且能帮助用户做出再利用或者弃置冷凝水的正确决定。再利用冷凝水能降低工厂对补充水的需求量,从而降低生产成本,减少废水处理开支。技术选择此应用选择的分析仪采用了超临界水氧化(SCWO)技术,氧化样品中的有机物。SCWO技术是一种用高温高压来分解有机物的废水处理技术。有机物分析仪所采用的SCWO技术提供了强劲的氧化能力,能处理高浓度盐、油及其它物质,而此类物质曾对工业应用中的在线型分析仪的可靠性造成损害。当SCWO技术同高温取样系统一起使用时,就能可靠地、连续地分析含有高浓度烃污染的难以对付的两相样品。这就使炼油厂能够改进监测方案,即时收到冷凝水污染警报,从而保护设备资本,延长生产运行时间。◆ ◆ ◆联系我们,了解更多!
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