纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景

纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景（共17篇）

1.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇一

超声波技术在污泥处理利用中的应用现状及前景预测

本文介绍低频超声波技术在城市污水厂污泥处理中应用的`原理以及可以带来的经济和环境效益.指出,对一定量的剩余污泥进行超声处理后进行发酵,或者将其回流到生化池进水,可以增加沼气产量,并使最终的泥饼数量减少.通过分析德国的应用实例,说明了超声波设备可以带来的运行成本方面的好处.

作 者：杨顺生 高晓勇 YANG Shun-sheng GAO Xiao-yong  作者单位：杨顺生,YANG Shun-sheng(西南交通大学土木工程学院,成都,610031)

高晓勇,GAO Xiao-yong(成都立德科技发展有限公司,成都,610041)

刊 名：四川环境  ISTIC英文刊名：SICHUAN ENVIRONMENT 年，卷(期)： 25(1) 分类号：X703.1 关键词：超声波   污泥   沼气   可再生能源  

2.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇二

1 纳米技术在造纸工业中的应用与发展前景

1.1 纳米技术在制浆中的应用

以现阶段的技术水平,对于绝大多数的树种都可以将其加工到微米级别,此时木材细胞的胞管已经全部破开,胞管内的粘性液体可以容易地流出。机械制浆后可以不必再用化学方法提取胞管内的有害液体,机械浆高得率的优点就可以得到完全实现;另外可以不必再用化学方法分离纤维,从而减少由于化学分离造成的污染和能源、水的浪费。如果将木材加工到纳米级,木材原来的细胞结构被破坏,纤维组织结构发生变化,纤维素、半纤维素和木素可在加工过程中用机械方法分离,这样就可以大大提高木素利用率,提高制浆得率,提高制浆造纸工业对环境的友好性[2]。

1.2 光催化纸浆漂白新技术

将纳米光催化技术和均相光化学氧化技术相结合应用到纸浆漂白中,可望代替氯漂和其他漂白技术。纳米光催化和均相光化学氧化技术是目前国际上前沿的高新环境技术,是国际研究开发的热点,我国在该领域的研究与开发处于国际前列,特别是对太阳光及可见光利用、光催化剂制备及光化学反应机理研究方面都取得了突破性进展。TiO2在紫外光照射下产生自由电子-空穴对,它们使空气中的氧活化,产生活性氧和自由基,活性氧和OH自由基具有很高的反应活性[3],当吸附在木素等有色物质表面时,就会与自由电子或空穴结合,发生氧化还原反应,从而达到漂白纸浆目的,并有杀菌、防腐浆的作用。

1.3 聚合物-纳米级微粒助留助滤技术

聚合物微粒助留技术是近年来发展最快的一种助留技术,目前的应用技术是利用一种阳离子聚合物首先吸附在填料、纤维、细小纤维的表面发生絮凝,再在高剪切力的作用下,破碎成小的絮团,然后利用改性膨润土或胶体硅的负电荷作用重新絮凝在一起。目前阴离子胶体硅、阳离子聚合物助留技术已发展到第5代[4],高聚合胶体硅粒径已可小到2~3nm,比表面积为900m2/g.。是典型的纳米级聚合硅;膨润土本身在一维结构上属于纳米结构,若能利用膨润土钠离子的交换性能,将一部分阳离子单体先插入到片层之间,再进行聚合制成纳米悬浮微粒助留剂,具有同样的助留效果,使用会更加方便。还可以利用纳米粒子的表面效应制成纳米复合阳离子颗粒助留剂,在填料、纤维等表面会有更好的吸附和絮凝效果。胡健等[5]的研究表明,纳米助留剂只要将稀释条件控制好,其在纸浆中易分散、稳定性好、溶液均匀,可以更有效地利用纤维和其他原料,大大提高造纸过程的留着率、滤水和干强度,有助于降低生产成本。

1.4 纳米级涂布乳液涂料的开发

目前,我国能用于改性涂料并已产业化的纳米材料有纳米TiO2、纳米SiOx、纳米CaCO3、纳米ZnO、纳米铁粉以及纳米氧化铁等。利用纳米TiO2、纳米SiOx、纳米CaCO3的结构特点,将这些层状、纳米级填料与乙烯基各种功能性单体进行悬浮乳液聚合制成纳米级悬浮乳液,可进行纸张的表面轻量涂布、用于纸张表面增强等用途,将会有更突出的表面性能如吸墨性、耐湿搽性、高光泽性、自洁性等特点,国内肖仙英等[6]进行了纳米碳酸钙用于造纸涂布涂料的探索,发现在同样胶乳、分散剂用量情况下,在普通涂料中加入少量纳米碳酸钙可以提高涂层强度、平滑度、吸墨性等性能,但纳米粒子分散是关键。

纳米级轻质CaCO3由于价格低廉、粒度细、在涂料中可以均匀分布而广泛采用[7]。由于纳米CaCO3粒子能够赋予涂料优良的切力变稀性能,大大提高了涂料的附着力等性能。马毅璇等[8,9]把纳米CaCO3应用于造纸涂料中,得到了很好的效果,可以提高涂层强度和平滑度,改善涂层的油墨吸收性。

纳米CaCO3可使紫外光固化涂料的硬度、耐刮擦性能得到提高。纳米硅基化合物(MN1P)有很好的紫外屏蔽作用(对紫外长波UVA(320~400nm)反射率达88%,对紫外中波UVB(280~320nm)反射率为85%,对短波UV (200~280nm)反射率仍在70%~80%),稳定性好,不变色,也不与涂料配方中的其他成分起化学反应。王宝等[10]利用MN1P作为造纸涂料的颜料,使纸张的白度、平滑度、光泽度和表面强度提高;纸张的油墨吸收性、表面吸收重量和颜色变化得到降低。

1.5 纳米级微粒增强剂的开发

部分纳米材料可以改变纸张增强剂的空间结构。曾有人利用电镜做过如下试验:对单一的丙烯酸树脂和利用一定量的纳米氧化物处理后的丙烯酸树脂进行观察,发现单一的丙烯酸树脂乳液中,丙烯酸树脂颗粒呈现杂乱无章状态,而利用一定量的纳米氧化物处理后的丙酸树脂乳液中,丙烯酸树脂颗粒井然有序,呈现出线型网状结构状态,同时物理性能得到较大改变。无机纳米粒子会产生增强、增韧作用。利用纳米材料提高塑料强度和改变黏度的研究成果,可对造纸增强剂和涂布纸涂料进行改造,大大提高涂布纸涂层的机械强度和韧性。

纳米填料表面具有很强的吸附性能,利用它对造纸填料进行表面改性处理,使原来疏水的颗粒表面变为具有活性基团的表面,加入到纸浆中,可达到与纤维的高强度结合,达到增强的作用。唐宏科等[11]利用阳离子聚合物对微米级碳酸钙进行改性研究,进行纸张增强试验,当改性后填料加至40%时,其纸张的强度仍保持原来水平。马毅璇等[8]研究了在纸张中加入纳米级CaCO3和纳米级ZnO2对纸张抗老化性能的影响,发现纳米级CaCO3在纸张中的加入能大大提高纸张的热老化性能,具有吸收紫外线的能力和较好的隔热性能,在纸张中加入纳米级ZnO2后纸张的抗自然老化性能更好。

1.6 抗菌、防臭生活用纸的研制

用于高分子材料的抗菌剂主要有两大类:即有机类和无机类。抗菌剂本身的抗菌机理取决于它们的结构,有机类抗菌剂一般是通过带有正电荷的活性成分基团与细菌表面细胞的负电荷相吸引,以物理方式破坏细菌的细胞膜,使细菌死亡.但多数有机类抗菌剂不耐高温。无机类抗菌剂(包括有机金属抗菌剂)的抗菌作用,是以从纤维中徐徐溶出的微量金属离子向抗菌细胞内扩散,与细胞内巯基结合,引起细菌代谢障碍而死亡。在水和空气的体系中,纳米TiO2和ZnO在阳光尤其是紫外线的照射下能够自行分解出自由移动的、带负电荷的电子和带正电荷的空穴,对细菌产生杀灭作用。利用这一特点可以研制对人体无害、具有优良吸附性能的生活用纸。纳米银离子具有抗菌作用,纳米CF3一硅氧烷、含氟表面活性剂、纳米氧化钛具有自清洁等特性。我们可以通过“嫁接”技术或通过表面技术使其均匀分散于涂布助剂中,使这些粒子均匀分散并牢固地固定在造纸纤维之间,同时对其进行保护。以达到具有长久抗菌、自清洁、吸附异味功能等特点,并对人体无伤害。然后采用分子设计理论,制备出层状化合物,再通过离子交换工艺将银离子固定于层状之间,形成纳米层状无机/有机纳米复合抗菌、吸菌、防臭功能一体化结构抗菌材料。据造纸信息、湖南造纸报道,中国纺织大学戴承渠教授利用30nm 的超微硅酸盐颗粒与纤维混合制得具有强大杀菌功能生活用纸。

1.7 多功能加工纸的研制

纳米技术研究的不断深入,提出了异质协同理论。异质协同的含义是2种或2种以上不同物质界面组合产生的奇异效果,该界面组合处于微观和宏观之间。例如,半导体领域中的PN结,材料领域中的不锈钢、超硬钢等。根据这一理论,科学家们已经研究出了超双亲和超双疏纳米材料,具有吸收远红外、紫外、自洁净功能等[3,12,13]。应用于农膜和纺织工业;研究出了在同一界面上的氧化还原极板,用于大肠杆菌的自动杀灭。

纳米TiO2、ZnO、MgO、A12O3、纳米氧化铁、纳米云母等,由于粒径细化,微粒尺寸与光波波长相当,在更宽的紫外范围有强的吸收和反射作用:例如向蒸馏水中分散0.1%的纳米TiO2对紫外线的吸收可达到接近100%。利用这些特性制备具有阻隔紫外功能的纸张和纸制品,一般有机紫外线遮蔽剂虽有一定遮蔽效果,但一经长时间紫外线照射就会分解,引起防紫外线性能的下降。目前发展的纳米无机紫外线屏蔽剂,具有反射和吸收的双重能,性能稳定,安全有效;特别是超微细化氧化锌粒子耐热性好,并具有抗菌、抗霉和消除异味的功能,是理想的紫外线遮蔽剂。以TiO2为代表的部分纳米材料不仅具有阻隔紫外功能,而且还具有耐紫外线功能。试验表明:利用—定量的纳米材料处理色浆,可以使色浆的耐紫外线功能大大提高,达到在750h紫外线照射下色度变化小于l级水平,可解决色纸的耐变色性问题。

将纳米TiO2、Cr2O3、ZnO、Fe2O3或SnO2等粉体以0.1%~0.3% 的量掺入浆中, 制作的特种纸即具有优良的耐磨、抗水、耐腐蚀作用和良好的静电屏蔽作用, 大大降低静电效应, 从而大幅提高了包装产品的安全系数[14]。

现代造纸还可用无机矿物纤维代替植物纤维来生产特种纸张。矿物纤维如云母纤维、玻璃纤维、硅酸盐纤维、石棉纤维等,具有植物纤维无法比拟的良好的尺寸稳定性、耐热性、抗化学性、阻燃性和电绝缘性等优点。但矿物纤维大多脆硬,经不起打浆,纤维之间无法粘结,成纸困难,一般要加入部分植物纤维配抄,且抄成的纸页脆弱。如果把矿物纤维的直径控制在100nm以下,就可以解决因其伸缩性小,柔软性差而导致成纸困难的现象,有利于纤维的互相交织成形,从而抄出强度良好的纸张[15]。

1.8 纳米技术在处理造纸废水中的应用

制浆造纸废水的处理一直是人们头疼的问题,纳米技术的出现可能会给制浆造纸废水处理带来新的希望。造纸废水中的悬浮物混合后一般为3000g/L升以上,并含有成分复杂的高浓度有机污染物木素、树脂等。除去悬浮物并尽可能多地在预处理中去除污水中有机成分是造纸废水处理中的一个关键技术难题,也是保证生化处理及后处理高效正常运转的重要因素。目前国内造纸工业中常用铝盐和铁盐作絮凝剂,有机高分子絮凝剂,处理效果差,用量大,成本高。利用废铁合成的纳米聚硫酸铁絮凝剂及纳米复合絮凝剂、有机高分子絮凝剂配合应用到造纸废水的絮凝处理中,不但处理效率高,用量小,成本低,而且无二次污染,水固分离快等优点。

纳米过滤技术是一种新的膜分离技术,它介于超滤和反渗透之间,并综合了两者的优点,只需很低的压力下操作,美国亚利桑纳大学的研究人员采用纳米过滤工艺,成功地处理了科罗拉多河水和污水处理厂的出水[16]。

利用纳米光催化技术进行造纸污水处理,造纸污水量大,成分复杂,浓度高。目前通过絮凝-生化处理后,色度、COD、BOD、氨和氮等指标很难达到国家排放标准。将纳米光催化技术和均相光化学氧化技术相结合应用到造纸工业污水处理中,与已有絮凝-生化技术结合,作为后处理技术,可望为我国造纸废水处理提供新的综合技术。目前利用半导体光催化降解染料的研究已有许多报道。国内游道新等报道选择适当的试验条件,对多种染料的去除率达95%。berry等[17] 利用环氧树脂将TiO2粉末粘附于木屑上,方佑龄用硅联剂将纳米TiO2粉末连在硅铝空心球上,制备了漂浮于水面上的光催化剂。他们还用浸涂-热处理的方法在空心玻璃球载体上制成漂浮型TiO2薄膜光催化剂,可控制负载量和晶型,是一种能降解油类和有机物的高效光催化剂。此技术的意义在于利用太阳能处理污水。目前,已经有人在实验室利用光催化技术处理低浓度农药废水及染料废水,并取得了很好的效果[16]。山东轻工业学院的汪媛媛、周国伟等以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,通过溶胶—凝胶法合成了纳米级的TiO2/SiO2 光催化剂,确定了催化降解造纸蒸煮黑液的最佳工艺条件[18]。

2 结 语

3.纳米技术在水处理中的应用 篇三

关键词 纳米技术；水处理；TiO2光催化剂

中图分类号 X703 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0163-01

纳米技术是20世纪90年代出现的一门新技术，介于纳米材料能够吸收水体中某些特殊的有机物，研究学者将纳米科技引入到现代水处理中，表现出良好的应用前景。

1 传统的污水处理技术

工业生产、生活废水中常常含有大量的有机物、泥沙、细菌等物质，甚至有些物质有巨大的毒性，为了除去这些有害物质，我国常用的传统方法有物理法、化学法和生物法。

1）物理法。物理法，顾名思义就是利用物理沉降、过滤等手段将污水中的悬浮污染物、泥沙等杂质除去，常用的物理法有沉淀法、过滤法、离心法、气浮法、蒸汽冷凝法等。

2）化学法。化学法就是在污水中加入某种化学试剂，利用化学反应来分离或者转化污水中的杂质及有毒物质，常用的化学法有中和法、吸附法、混凝法、化学沉淀法、化学氧化法、离子交换法等。

3）生物法。生物法就是利用某种微生物分解废水中的某种特定有机污染物，根据微生物的类别，生物法可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

上述污水处理方法是我国常用的污水处理技术，这类污水处理方法的效果差、成本高，有些处理手段可能出现二次污染等问题，降低了污水处理的效果。而纳米技术的出现，以及其在水处理中的研究发展，可以提高污水处理技术水平。

2 纳米技术和纳米材料在世界的发展情况

纳米材料和纳米技术的出现，给未来高新技术的发展提供了一个很好的研究手段，各个国家都非常重视纳米技术的研究。美国国家基金委员会（NSF）在1998年对纳米功能材料进行了大量研究，并对其加工和合成作为重要的基础研究项目；日本在近7年以来制定了大量的纳米科技研究项目，如Oglala计划、量子功能器件的原理研究等；德国科研技术委员会也制定了发展纳米科技的计划。这都说明国外对纳米材料的研究都非常重视，在今后一段时间内都是国际研究热点和方向。

我国从“八五”期间以来，对纳米材料的研究取得了非常丰富的成果：如：①大面积定向碳管阵列合成；②超长纳米碳管；③硅衬底上纳米管阵列等，但是我国纳米科技水平与国外还是有一些差距的，尤其是欧美国家，但是由于我国科研队伍梯队完善，基础研究在国际上也具有一定地位，为我国纳米材料研究奠定的基础。

3 纳米催化剂在水处理中的应用

1）纳米材料作催化剂的优点及光催化原理。纳米材料的尺寸非常小，1 nm=10-9 m，这么小的颗粒比表面积非常大，并且颗粒表面的键态与电子态与颗粒内部有很大区别，表面原子配位不全会导致表面的活性位置增加，表现出催化特性。对纳米材料表面特性进行研究发现，随着粒径的减少，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，提高了水处理中化学反应的接触面。研究学者对超微粒进行研究发现，其作为催化剂能够提高化学反应的效果。光催化材料具有无污染，使用方便、节约能源等优点，其中半导体的光催化效应是指：在光的照射下，价带电子跃迁到导带，价带的孔穴会将周围环境的羟基电子吸引过来，使得羟基变为自由基，成为强氧化剂，将酯类最终变成CO2，保证有机物能够完全降解，但是采用这种光催化剂在催化过程中半导体的能隙不能太宽也不能太窄，否者光催化效应的效果不好。

2）TiO2光催化剂的优缺点和纳米TiO2的优势。TiO2具有良好的光催化效果，是水处理常用的光催化剂，其主要特点为：催化条件简单，只需要太阳光即可，光催化剂吸收太阳光中的紫外线，表现出较强的氧化性；在酸碱性变化较大的污水中也能保证稳定性；污水处理中不产生有毒物质和有毒气体。

但是由于TiO2的禁带宽度为3.2 eV，只能吸收太阳光中波长＜387 nm的紫外线，光利用率低，另外TiO2的光量子效率也很低，有待进一步提高。研究学者发现纳米TiO2材料比一般的半导体材料的催化效果好，主要是因为：①由于量子尺寸效应使得导电和价带能级变成了分立级能，能隙变宽，导电电位变得更低，但是价带电位变得更高，使得纳米材料表现出更强的氧化效果和还原能力；②由于纳米半导体粒子的粒径非常小，能够通过扩展效应从粒子内迁移到表面，有利于得到或失去电子，保证氧化反应的正常进行。

3）纳米TiO2在水处理中的应用。纳米科技的发展为人类治理环境开辟了一条行之有效的新途径。

①有机污染物的处理。在太阳光的照射下，纳米TiO2通过产生的电子和空穴，表现出强还原性和氧化性，提高有机物降解的速度，氧化的产物为CO2、H2O等一些简单的无机物。目前纳米TiO2能够氧化一些脂肪酸、芳香酸和酚类等有机物，也能降解燃料、除草剂、杀虫剂和表面活性剂等一类物质。在利用纳米材料进行光催化过程中，纳米TiO2作为空心小球，当有机物通过这些小球时就会附着在上面，利用太阳光中的紫外线完成降解过程。

②无机污染物的处理。除有机物外，许多无机物在纳米表面也具有光化学活性，例如对Cr2O72-离子水溶液的处理，利用TiO2悬浮粉末经光照将Cr2O72-还原为Cr3+对含氰废水的处理，以TiO2光催化剂将CN-氧化为OCN-，再进一步反应生成CO2、N和NO3-；用Ti02光催化法可从Au(CN)4中还原Au，同时氧化CN-为NH3和CO2，该法可用于电镀工业废水的处理。不仅能还原镀液中的贵金属，而且还能消除镀液中氰化物对环境的污染，是一种有实用价值的处理方法。大量试验结果表明，纳米TiO2光催化反应对于工业废水具有很强的处理能力。但值得一提的是，由于光催化反应是基于体系对光能量的吸收，因此要求被处理体系具有良好的透光性。对于高浓度的工业废水，若杂质多、浊度高、透光性差。反应则难以进行。因此该方法在实际废水处理中，适用于后期的深度处理。

③微生物的灭杀。纳米TiO2微粒本身对微生物无毒性，当他们聚集在一起形成一定规模后才会对微生物造成一定危害。纳米TiO2光催化可以通过直接或间接方式消灭微生物，直接方式主要是利用太阳光激发TiO2，使得纳米材料出现光生电子和光生空穴，直接导致细胞壁、细胞膜破损，细胞因为功能性单元失活而出现细胞坏死。在悬浮液体中，TiO2颗粒可以吸附在微生物的表面，或者被生物体细胞吞噬，这些纳米TiO2颗粒利用产生的光生空穴和活性氧化直接与细胞内的组分发生化学反应，使得细胞失活。由于太阳光激发TiO2颗粒产生空穴具有非常强的氧化效果，并且生成的活性物质具有很强的反应活性。因此，不论是在悬浮液中还是在光阳极表面，太阳光激发TiO2颗粒均能够杀死乳酸杆菌、面包酵母菌、大肠杆菌以及海拉细胞、T24细胞等。

纳米技术作为21世纪前沿科学能够在环境保护中表现出极大的应用前景，可以预见，随着纳米技术研究的不断深入和实用化进程的加快，纳米水处理技术将在本世纪得到充分的发展，在污水处理中取得令人振奋的成果。

参考文献

[1]乔仁桂,崔德明,纳米技术的发展及纳米催化剂在水处理中的应用[J].能源与环境,2007.

[2]梁奇峰,曾育才.纳米技术及其在水处理中的应用[J].广州化工,2004.

[3]张洋.纳米技术在水处理中的应用[J].广东科技,2007.

4.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇四

从林火预防、扑救、调查及绘图等方面分析了GPS技术在森林防火中的应用现状及意义,并展望了GPS在森林防火中的.应用前景.

作 者：魏国良 游玮 WEI Guo-liang YOU Wei 作者单位：魏国良,WEI Guo-liang(青海大学,农牧学院,青海,西宁,810003)

游玮,YOU Wei(山阳县林业局,陕西,山阳,726400)

5.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇五

Xx

摘要：本文主要介绍了未来汽车新材料和相关技术的前景及其将会遇到的挑战

关键词： 汽车

铝镁合金

今天，人们在追求汽车乘坐的舒适性与个性化的同时，愈来愈强调汽车的环保性和经济性，对应的，对汽车材料的要求也越来越高。这是汽车工业发展的趋势之一。在一个关于新材料的会议上，通用汽车中国投资有限公司高级项目经理刘新宽在题为《汽车材料技术动向与挑战》的报告中认为，汽车工业持续发展对技术支持的需要表现为三点，即通过提高发动机效率和减轻重量来节省燃油；通过后处理和可再生的能源来改进排放；以机械、电子和智能材料的集成为代表的技改。而人们心目中理想的汽车则具有三个特征：利用低成本、可再生能源，且其尾气对环境没有影响；具有轻量化、低阻力的空气动力学性能；自身具有个性化且乘坐舒适。

减重的动力是效益

当前世界汽车材料技术发展的主要特征如下:(1)轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向；

(2)尽管近阶段钢铁材料仍保持主导地位, 但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化。主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长, 铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降,但载重车的用材变化不如轿车明显；(3)轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切, 汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向；

(4)更重视汽车材料的回收技术；

(5)电动汽车、代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。

今天，汽车材料的热门领域，主要是轻型结构材料和先进功能材料，前者应用于车身、底盘和动力系统，后者应用于内燃机和后处理、能量储存和转换、电子学及智能材料，如燃料电池用的材料、储氢材料和传感器。至于减轻重量的方法，刘新宽认为，首先是使用轻量化的材料，而通过ＣＡＥ模型工具也可以使材料的刚度、强度和厚度达到局部最优化，至于材料界，则需要发展低成本、稳定的生产工艺，以使复合材料结构件达到减重的目的。

如何在汽车制造中使用轻量化材料，通用汽车在实践中做了诸多尝试：一是激光拼焊板技术，即通过几块不同板材的焊接，在正确的位置设计使用正确的材料，从而优化重量的分配。液压成型钢结构也是一种有效的成型工具，采用这一技术生产的通用大卡车效果明显，如达到了两倍的扭转刚度，减轻了１５％的重量，安全性和乘坐性能得到了提高。

值得一提的是超轻车身用钢。据测算，如果车身完全采用这一材料，汽车的重量可以减轻３６％。通用汽车目前使用的超轻车身用钢不到车身的５％，刘新宽表示，通用汽车的目标是在未来３～５年内，使这一数字上升到２４％。应用铝板高温快速成型工艺可以大幅度降低铝板成型过程中产生的废品，通用汽车第一年就节约成本５００万美元，据估计，如果通用汽车整个公司都采用这一生产工艺，一年可以节约１０亿美元，并且减少废品的生产，达到减重与节约成本的目的。

谁将取代钢铁

汽车使用的轻量化材料主要包括铝合金、钛合金、镁合金和塑料材料。资料显示，２００２年，通用汽车平均每辆车使用了３００磅的铝合金，通用汽车生产的ＯＬＤＳＭＯＢＩ

ＬＦ每辆车使用了４９１磅铝，合２２３公斤。据刘新宽介绍，在使用铝合金的汽车零部件中，发动机、变速箱与动力传动、车轮三大部分占７０％以上，而刹车、底盘、悬架、方向盘系统及车身、保险杠、覆盖件、仪表盘的用量则很小。由于汽车的生产量非常大，所以尽管一辆车上某些零部件的铝合金用量不大，但总量巨大，刘新宽说：“以铝覆盖件为例，通用汽车一年就要消耗掉２６００万磅铝合金，而铝提升后舱盖一年则要消耗掉１２００万磅铝合金。”当然，要进一步采用铝材料，除了经济成本外，汽车工业也面临着其他一系列挑战，如技术挑战，包括合金改良和灵活的制造工艺，前者涉及车身的成型性、铸件的疲劳强度和结构件的可焊接性，后者涉及基于零件的制造工艺、可替代的制造业手段和大批量生产时的高速连接技术。此外，材料变换必然要求更换原有的生产设备，企业必须全面平衡，考虑是否真的值得。

镁合金是典型的轻量化材料，其在汽车上的应用不到铝合金的１／１０，远远低于铝合金的使用量。世界上最大的压铸镁零件是通用大面包车的镁仪表板，重２７磅，壁厚４毫米。刘新宽说：“如果能在发动机和变速箱上应用镁合金，那么这种材料的用量就会大得多了。”采用镁合金所面临的障碍，不仅有关于成型性与焊接性的技术挑战，而且价格问题更是不容忽视，镁合金加工成零部件产品后的价格要比钢贵得多。一位研究人士为此感叹道：“还没有一种材料像镁合金那样，实际应用与人们的期望值反差如此之大。”

此外，其他复合材料也开始应用于汽车制造，通用２００１年生产的皮卡复合车厢使卡车的总重减轻了５０磅，而且与钢相比，尾箱门减轻了１５磅，且开合更容易。纳米复合材料的应用更是异军突起，通用汽车在２００２年开发出了用纳米复合材料制成的踏板，与传统ＴＰＯ材料相比具有多项优点：重量减轻了２０％，刚度相当，低温冲击韧性更优异，易循环再利用，成本相当。

纵观汽车工业的发展史，在大约一个世纪前的１９０６年，汽车生产材料中居于优势地位的是木料，仅仅６年时间，到了１９１２年，钢铁就取代了木料在汽车生产材料中的优势地位。那么，人们不禁要问：“这种材料更换在未来汽车的发展中还会发生吗？如果答案是肯定的，那未来取代钢铁的将是什么材料呢？”

动力新也能减重

刘新宽在讲话中表示，通用汽车的技术战略由近及远，分别是提高汽车的燃油经济性、发展混合动力车、开发氢燃料电池。为此，通用汽车一直在做着不懈的努力，如他们生产的氢动３号，采用了新的改进型动力系统，组件更少，重量和体积也减小了；通用生产的“自主魔力”，大胆采用了与传统的支撑系统（底盘、车架）不同的车身与底盘分离技术，车身可以随需而换；线传操控燃料电池车则采用了航空业使用的线传技术。

事实上，汽车材料的变化影响非常广泛，例如，当通用宣布将燃料电池车作为公司发展的方向时，全球首饰业的白金价格立马下降了１０％。

那么，未来的车用燃料电池应该达到什么标准呢？通用汽车的要求是，能量密度增加２５％，尺寸重量降低１／１０，成本能够降低几十分之一。

6.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇六

Fenton氧化技术在造纸工业废水处理中的应用与发展

摘要：Fenton氧化技术是一种能有效处理难降解有机废水的新型工艺.介绍了Fe2+/H202体系的.反应机理及影响Fenton氧化反应的因素,对Fenton氧化、Fenton氧化-混凝、吸附-Fenton氧化、UV/Fenton氧化这几种工艺在处理制浆造纸废水方面的应用进行综述,并对其在废水处理中的优势、存在问题和发展趋势进行讨论.作 者：黄文九 作者单位：广西田园生化股份有限公司,广西,南宁,530007期 刊：广西轻工业 Journal：GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY年，卷(期)：,26(8)分类号：X793关键词：造纸工业废水 Fenton试剂 Fenton氧化-混凝 吸附-Fenton氧化 UV/Fenton氧化

7.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇七

1991 年, 日本电气股份有限公司 (NEC) 电镜专家Sumio Iijima (饭岛澄男) 在高分辨率透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时, 发现了一种具有特殊结构的一维量子材料——碳纳米管 (Carbon Nanotubes, CNTs) , 随后其将相关研究发表在Nature杂志上[1,2]。碳纳米管独特的化学结构, 使其一经发现, 就立即吸引了材料、物理、电子、化学等领域众多科学家的极大关注, 很快就成为了研究最活跃的纳米材料之一。

1 碳纳米管的结构与性能

碳纳米管具有一种新型的碳结构, 它可以看成是由单层或多层石墨片按一定螺旋度卷曲而成的直径为纳米尺度的中空无缝管, 每层纳米管均由碳原子以SP2杂化和周围三个碳原子相连所形成的六角形网络构成, 两端的“碳帽”由五元环或六元环封闭而成[3]。按照片层石墨的层数分类, 可分为单壁碳纳米管 (Single walled carbon nanotube, SWNT) 和多壁碳纳米管 (Multi-walled carbon nanotube, MWNT) [4], 其结构分别见图1 和图2。单壁碳纳米管的典型直径和长度分别为0.75~3 nm和1~50 μm。多壁碳纳米管的层数为2~50 不等, 其典型直径和长度分别为2~30 nm和0.1~50 μm。

碳纳米管具有最简单的化学组成及原子结合形态, 其格子的基本结构是碳碳双键, 格子沿管轴方向有序排列, 构成闭合的空间结构。当石墨片卷曲成碳纳米管时, SP2杂化轨道发生形变, 导致SP2趋向于SP3的再杂化或者 σ-π 键混合[5,6]。这种再杂化结构特点赋予碳纳米管特异的电学、热学和力学等性能。

1.1 电学性能

与石墨相似, 碳纳米管中的碳原子都是SP2杂化, 每个碳原子都有一个未成对电子位于垂直于层皮的P轨道上, 因此碳纳米管具有良好的导电性能。碳纳米管的电学性能与其螺旋性及直径有关, 它们的微小改变, 导电性就可由金属性转变为半导体性[7]。可以通过改变碳纳米管的螺旋角或直径, 来实现对其导电性能的控制。

1.2 热学性能

除了拥有良好的导电性能外, 碳纳米管还具有优异的导热性能。理论计算和实验测试显示, 单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的室温热导率变化范围为1800~6000 W/ (m·K) [8,9]。碳纳米管具有非常大的长径比, 大量的热能是沿着长度方向 (即轴向) 传递的, 垂直方向 (即径向) 的热交换性能较低。

1.3 力学性能

由于碳纳米管的碳原子之间是通过共价键结合在一起, 且碳纳米管的结构规整性很好, 赋予了碳纳米管极强的强度、韧性及弹性模量, 使得碳纳米管具有优异的力学性能。碳纳米管的弹性模量平均为1.8 TPa, 比一般碳纤维高一个数量级, 与金刚石的模量几乎相同;碳纳米管的抗拉强度达到50~200GPa, 是钢的100 倍, 而密度却只有钢的1/6~1/7[10]。碳纳米管还有极强的抵抗形变的能力, 即使发生了形变, 当外力消失后, 也会在极短的时间内恢复[11]。

1.4 其它性能

碳纳米管具有比活性炭更大的比表面积, 且具有大量的微孔, 因此具有良好的吸附能力。

此外, 碳纳米管还具有优异的磁学性能, 在磁场作用下, 碳纳米管会呈现出有趣的电响应特性。碳纳米管还具有卓越的光学性能, 特别是具有稳定的发射光谱、很高的发光强度以及优秀的波长转换功能, 是光学和光电子应用的理想材料[3,11]。

2 碳纳米管的制备方法

碳纳米管作为纳米材料中最具应用潜力的材料之一, 其制备工艺的研究得到非常广泛的关注[12]。碳纳米管的制备方法主要有电弧放电法[13]、激光蒸发法[14]和催化热解法[15]等。

2.1 电弧放电法

电弧放电可以产生3 000 ℃以上的高温, 以其来蒸发固体碳源 (石墨) , 在阴极表面形成碳纳米管沉积物。在电弧放电法的基础上, 往石墨电极上加入催化剂 (Fe、Co、Ni等) 就成了电弧催化法, 该方法常用于制备单壁碳纳米管。电弧放电法的特点:生长速度快, 工艺参数较易控制, 但生长温度相对高, 制备装置相对复杂, 所制备的碳纳米管杂质较多, 产率较低且很难纯化[16]。

2.2 激光蒸发法

激光蒸发法就是利用激光蒸发石墨和金属催化剂的混合物来制备碳纳米管。激光蒸发形成的气态碳和催化剂颗粒被气流从高温区带向低温区, 之后在催化剂的作用下形成碳纳米管。激光蒸发法的特点:制备得到的基本是单壁碳纳米管, 产率相对较低。

2.3 催化热解法

催化热解法就是先热解有机物碳源, 产生碳原子, 之后在催化剂颗粒上催化形成碳纳米管。催化剂一般使用过渡金属元素Fe、Co、Ni或其组合, 有时也添加稀土等其他元素及化合物。催化热解法特点:反应过程容易控制, 反应温度相对较低, 产品纯度较高, 成本低, 适用性强, 可规模化生产, 而且通过控制催化剂的种类, 可得到定向阵列的碳纳米管。该方法现已被广泛用于制备碳纳米管。

3 碳纳米管在皮革行业中的应用研究现状

由于碳纳米管具有优异的电学、热学和力学等性能, 自被发现以来, 就成为了研究热点, 在材料、电子、化工等行业中的研究也非常广泛, 但其在皮革行业中的研究报道非常少。2009 年, 王延青等[17]介绍了碳纳米管的结构和特性, 概述了碳纳米管在化工、印染等行业废水处理中的研究现状, 并对碳纳米管在制革废水处理和导电性皮革领域的应用前景进行了展望。他认为, 由于碳纳米管的吸附速度快, 且吸附容量大, 若用其吸附制革废水中的铬离子、二价硫以及表面活性剂等物质, 将会取得不错的效果。

随后, 刘俊莉等[18]也概述了碳纳米管的结构性能、制备方法以及聚合物碳纳米管复合材料的制备、性能与应用, 同时, 她还对聚合物碳纳米管复合材料在皮革涂饰中的应用前景进行了展望。她认为碳纳米管在提高丙烯酸树脂涂层的力学性能、耐热性和耐老化能力等方面具有广阔的应用前景。

2010 年, 孙友昌等[19]将不同酸化处理的多壁碳纳米管与铬粉鞣剂进行共混, 研究了碳纳米管改性铬粉鞣剂的鞣革性能。结果表明:与纯铬粉相比, 经过碳纳米管改性的铬粉鞣剂鞣制的革样增厚率和革中三氧化二铬的含量、革的崩破高度明显增加, 而革样的收缩温度提高不多, 抗张强度和撕裂强度则变化不大。

孙友昌等[20]还对碳纳米管改性丙烯酸树脂皮革涂饰剂的效果进行了研究。结果表明:碳纳米管对丙烯酸树脂薄膜有明显的增强增韧效果, 随着碳纳米管用量的增加, 丙烯酸树脂薄膜的抗张强度、断裂伸长率虽然有所增加, 但耐水性略有下降。采用物理共混法与原位乳液聚合法改性丙烯酸树脂乳液, 当碳纳米管的用量分别为0.04%和0.03%时, 改性丙烯酸树脂薄膜的综合性能最好。

4 碳纳米管在皮革行业中的应用前景

碳纳米管作为21 世纪的新型材料之一, 在生物复合材料、场发射材料、导电材料以及生物医药等领域有着广泛的应用, 但在皮革行业中的应用研究相对较少。根据碳纳米管的结构特性, 结合皮革制造的要求与特点, 笔者认为碳纳米管在下列工序中有着一定的应用前景。

4.1 在复鞣中的应用

碳纳米管具有非常大的长径比和比表面积, 其管间范德华力显著增强, 从而易聚集形成碳纳米管束或聚集体。已有研究表明, 碳纳米管在高温或强酸处理下, 表面会带有一定的羧基。凌新龙等[3]研究发现用浓硫酸/ 浓硝酸的混合浓酸处理碳纳米管时, 羧基的含量可达6.43 mmol/g。若将改性后的碳纳米管应用在皮革的复鞣工序中, 碳纳米管中大量的羧基不仅能与皮革胶原中的氨基、羟基等活性基团产生结合, 还可与铬鞣剂等金属鞣剂中的金属离子进行网状交联, 产生鞣制效果, 这将会大大提高皮革的力学性能和耐热性能。

4.2 在涂饰中的应用

可以采用物理共混法或原位乳液聚合法将改性后的碳纳米管应用在皮革涂饰剂中。碳纳米管优异的耐热性, 将会赋予皮革涂层良好的耐热性、耐老化能力, 同时还会提高涂层的阻燃性能;碳纳米管优异的力学性能, 则会大大提高涂层的抗张强度和撕裂强度。

4.3 制备功能皮革材料

高分子材料中只要加入少量的碳纳米管, 因碳纳米管良好的导电性能, 高分子材料的电阻就可以降低3 个数量级及以上, 因而获得抗静电功能。根据这一特性, 若将足够量的碳纳米管均匀分布在皮革的表面, 可获得具有抗静电功能的皮革材料。

同理, 碳纳米管具有优异的光学性能和磁学性能。若将碳纳米管应用到皮革中, 可获得具有良好的光学性能和磁学性能的功能皮革材料。

4.4 皮革废水处理中的应用

碳纳米管吸附速度快, 吸附容量大, 且具有耐酸、耐碱、耐高温等特殊性能, 若用来处理皮革工业废水中的铬离子、表面活性剂等物质, 将会有良好的处理效果。

5 结束语

碳纳米管作为一种新型的纳米材料, 其独特的结构, 优异的物理化学性能, 使得在众多行业中有着广阔的应用前景。虽然现阶段, 皮革科技工作者针对碳纳米管的应用研究还不多, 但随着碳纳米管研究的进一步深入, 其在皮革行业中将会发挥越来越重要的作用。

摘要：碳纳米管是一种新型的纳米材料, 具有优异的电学、热学和力学性能。本文介绍了碳纳米管的结构、性能特点和常用制备方法, 概述了碳纳米管在皮革行业中的应用研究现状, 展望了它在皮革行业中的应用前景。

8.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇八

关键词：农村土地经营权；土地确权；地基测绘；3S技术

一、3S技术的概述

3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）以及全球定位系统（GPS）的统称，是有机结合了空间技术、传感技术、卫星定位、导航技术以及计算机技术和通讯技术的现代信息技术，用以采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用空间信息。RS技术是指从高空或外层空间对来自地球表层各类地物的电磁波信息进行接收，并扫描、摄影、传输和处理这些信息，从而远距离控测和识别地表各类地物和现象的现代综合技术。GIS技术不仅对各种地理信息进行分门别类、分级、分层的管理，还能对其信息进行各种组合和分析，同时还具有查询、更新、输出、修改和检索的特点，除此之外，GIS也具有一个特殊的功能，即“可视化”，可以通过计算机将所有信息在地图上逼真的再现出来，进而将信息的规律和分析结果清晰、直观的展现出来，并且还能够完成对“信息”的变化进行动态的监测。而GPS测量技术则是可以高效、准确、快速的提供精确的三维坐标以及相关信息，而且因其所具有的众多显著特点，例如，高精度、自动化等。正是因为3S技术所具有的特征和优点，使其在农村土地经营权确权中得到广泛的应用，同时也为农村土地经营权确权工作的效益和质量的提高作出了巨大贡献。

二、RS技术的应用

RS技术通过对相应专业仪器设备的利用，能够在与研究对象不进行直接接触的情况下，完成数据的收集，并在分析处理后，进行有关对象信息的提取和应用，这是一种十分高效的信息采集手段，所具有的空间时间分辨率也是极高的。在确权项目中可以拍摄高分辨率的影像图，在进过正射纠正，这主要是将影像图影像化成诸多的微小区域，再结合相应参数后进行数据模型的建立，然后通过数字源高程模型纠正原始影像，进而转化为正射影像。但是因为土地确权外业指界的工作量较大，不能实现实地指界每块宗地，但是通过高分辨率的遥感正射影像图进行土地确权工作地图的制作，在与上一年度的土地变更调查资料相套合，就能够在室内对界线进行确认工作，同时也不需要对全部宗地实施实地指界，还能有效避免一些界线位置不容易判断的地方的指界工作。这无疑大幅度提升了外业指界工作的质量和效率，使得野外工作的时间得到有效减少，而且通过该技术的应用，还因为其遥感正射影像图具有的较高的精度，使其得到的底图中的环境、建筑等清晰可辨，完全满足相应规范的要求。而且宗地图也是基于遥感正射影像图进行制作的，与以往地籍图的宗地图相比，更具直观性，并且能清晰辨认出宗地位置及其范围等信息。

三、GPS界址点的测量

在项目的要求下，将界址点设立在多条权属接线交汇处以及重要转折点，复杂地段则根据具体情况进行界址点的设立，可以采取喷漆和木桩等方式将标识做好。即使是没有丰富控制点以及具有较差通视条件的偏远山区的测区，如果应用了GPS测量技术也能很好的解决这些问题，同时其工作效率和质量都会比常规测量更好、更高。针对完成了城市连续运行参考站系统（CORS系统）建设的城市来说，就可以将GPS接收机和手簿来作为流动站，并通过城市CORS系统，以GPS模式在其信号覆盖范围内开展GPS差分坐标的测量，也就是GPS流动站将其概略位置发送给运行GPS-Net-work的控制中心，其具体的发送方式就是将标准的NMEA位置信息通过GSM网途径向外发送，然后当控制中心接收到信息后，经过误差计算，再将改正后的RTCM信息重新发送给流动站，进而实现实时定位。在采取GPS-RTK进行测量的时候，需要连接仪器，再进行相关参数的设置，例如接入口、端口、IP地址等，然后进行拨号链接，进而进入到城市的CORS站。当然在进行测量值钱，还需要检测原有控制点，当各项限差与规范要求相符之后，才能开始测量界址点。

四、GIS数据管理

在农村土地经营权确权中应用GIS技术，可以对相应的数据库进行建立，这样就能快速便捷的實现数据的查询、输出，面积汇总以及编制图件等功能，进而有效提高了农村土地管理和规划水平。在开展外业调查数据的录入工作中可以采取南方CASS土地确权版，也就是在软件中输入相应的数据，例如界指点。界指线、宗地编号以及相应宗地权利人名称等，进而形成宗地图和地籍调查表等以便之后的登记发证，同时还需转换CAD格式文件，这主要是因为ARCGIS格式文件才能存入数据库中。再通过地基管理系统，严格遵守土地登记发证程序完成土地的申请和审批工作，并进行土地登记卡和土地归户卡的输出，最后进行土地所有权证书的打印。此外，数据库还具有数据统计分析、查询、编辑和浏览等诸多功能，与以往纸质文件的登记发证相比，更便捷，而且还简化了很多的麻烦手续，使得发证效率得到有效的提高，也为之后的农村土地管理工作的开展提供不少便利。

五、3S技术的发展前景

因为农民产权意识的逐渐增强，使得他们提高了对农村土地经营权确权工作的要求，所以也更看重权属调查的准确性。GPS的高精度定位功能，使得外业调查工作和指界的时候可以通过GPS RTK技术对实际位置进行及时、准确的定位，然后在进过GIS软件将各类准确的分析和统计信息输出，这无疑使得权属调查信息无论是在采集，还是分析处理方面的准确性都能得到保证。此外，因为该项工作的量很大，并具有很强的政治性、较高的技术要求等特点，让该项工作的开展变得有些困难，但是3S技术的应用，保证了该项工程的高效进度，同时还实现了内外业的一体化，提高了数据的精度和工作效率，也使得该项工作的信息化水平得到有效提高，进而促进了确权工作的顺利进行。而且在社会经济不断发展以及土地利用现状变更和权属变更越来越频繁的当前，有关部门还可以通过3S技术进行农村土地经营权确权数据库的建立和完善，这样就可以灵活的进行信息管理，为以后的所有权变更情况提供更便捷的途径。

参考文献：

[1]张水华. 3S技术在农村集体土地确权中的应用[J]. 测绘与空间地理信息，2014，02：148-150.

9.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇九

摘要：文章分析总结了活性污泥膨胀的假说与形成原因,阐明在污水处理厂建设工程实际中控制污泥膨胀的具体措施和方法,为污水处理厂运行和理论研究提供一定的经验指导.作 者：温国芬 李国良 作者单位：温国芬(河南石油勘探局)

李国良(河南油田工程咨询有限公司)

10.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十

超声波防垢技术现状及在舰船的应用前景

通过分析超声波防垢机理,介绍了超声波防垢技术在国内外的应用情况和效果,有效地证实了超声波在循环冷却水系统中的防垢、除垢效果.并探讨了该技术在舰船锅炉装置、热交换系统中推广超声波防垢技术的可行性和前景.

作 者：刘波 王贵利 LIU Bo WANG Gui-li  作者单位：刘波,LIU Bo(91872部队,山东青岛,266012)

王贵利,WANG Gui-li(92330部队,山东,青岛,266008)

刊 名：中国修船 英文刊名：CHINA SHIPREPAIR 年，卷(期)： 23(1) 分类号：U673 关键词：舰船   超声波   防垢  

11.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十一

关键词： 举例教学法 《金属材料与热处理》教学 概念教学

金属材料与热处理是中职院校机械专业非常重要的必修课程，其理论性和实践性较强，目的是为学生的专业课学习打下坚实的理论基础，帮助学生拓展就业渠道。但是由于金属材料与热处理的概念较多且比较抽象，学生不易于理解与掌握，因此，教师在课堂教学中需要多采用举例教学法，利用直观形象的事例帮助学生理解一些抽象概念，在激发学生学习兴趣的同时，提高课堂教学的质量与效率。

1.疲劳现象中的举例教学

疲劳现象是指在循环交变荷载作用下的机械零件，如轴承、弹簧、齿轮和曲轴等，在工作过程中的应力低于其制作材料屈服点时而发生的断裂情况。与静载荷的作用下发生断裂不同，机械零件的韧性材料或者脆性材料发生疲劳断裂的情况非常突然，其宏观的塑性变形没有任何征兆，所以危险性比较强。金属疲劳指机械零件或者结构件在反复受一定的变动力时，在金属表面孔洞或者尖角等应力的集中点或产生微小裂纹，随着承受力的反复作用，裂纹逐渐从小变大，在达到一定程度时会发生突然断裂。

在金属材料与热处理的教学中，教师在讲解金属疲劳时，很多学生对其发生原因难以理解，教师可以利用举例教学方法帮助学生理解金属疲劳的概念。如一座水坝，在其中间关键位置被白蚁蛀了一个洞，洞的表面坝体需要承受到水压作用，随着洞越来越大，在达到一定程度时，其表面坝体无法再承受水压作用，从而出现了溃坝情况。其原因即为蚁洞降低了坝体的承受力，使得其出现“疲劳”情况，酿成溃坝事故，这就是大家熟悉的成语“千里之堤溃于蚁穴”。通过浅显易懂的事例，学生很容易就理解和掌握了金属疲劳的概念及其产生的原因。

2.纯金属结晶过程中的举例教学

在一定过冷度条件下，液态金属结晶石会慢慢形成稳定的微小晶体，并以此为核心，随着过冷度的增加而逐渐变大，最终形成完整的晶粒，这一过程即为纯金属的结晶过程。教师在讲解纯金属结晶过程时，虽然教材中有示意图，但是一些学生仍然对其理解较为模糊，此时教师可以借助举例教学法，帮助学生正确理解纯金属结晶过程。

例如在一个村子里，刚开始有人进行大棚种植而收获颇丰，同村人看到后也会开始大棚种植，而最早开始大棚种植的农户技术相对成熟，如种植方法科学、大棚温度与湿度控制较好和虫害处理得当等，成为大棚种植农户中的佼佼者，以其为中心形成了大棚种植的团体，这一过程与纯金属的结晶过程非常相似。随着大棚种植规模的不断扩大，其他邻村也开始从事大棚种植，这时村子之间的竞争就会出现，每个村子就会采取措施保护自己的利益，这与纯金属结晶时的晶界相似。通过教师的通俗类比举例，学生对纯金属的结晶过程、晶核形成与晶界的理解自然加深，课堂教学效果事半功倍。

在金属材料与热处理教学中，教师结合教学内容选取贴近学生生活的事例，既可以提高学生的学习兴趣，活跃课堂氛围，又可以加深学生对教学内容的理解，教学效果相对于单纯的理论讲解显著强化。

3.晶格与晶胞中的举例教学

晶格是指将晶体中的原子看成固定的刚性小球，并用几何线条将原子中心连接起来，从而构成空间格架以表明晶体内原子的排列规律，这种抽象描述晶体中原子排列形式的空间格架即为晶格。晶胞是指从晶格中选取可以反映其特征的最小几何单元，以分析晶体中的原子排列的规则性与周期性，这个最小几何单元即为晶胞，晶格则是很多位形状与大小一样的晶胞在空间中堆积而成的。

在讲解晶格与晶胞时，一些学生不能正确理解其概念及两者之间的关系，教师可以举出学生熟悉的事例类比帮助学生理解。例如在班级中，每个学生的位置都不同，如果将学生位置用线连接起来构成网格，每个学生如晶体中的原子，其构成网格与晶格的结构就非常相像。晶格和晶胞之间关系则类似于学校和班级之间的关系，每个班级都是学校的一部分，并且基本情况一致，通过班级的情况，可以了解学校的情况。通过这样的举例说明，学生很容易就理解了晶格和晶胞的概念及关系。

4.晶体与非晶体中的举例教学

晶体有规则的几何形状，内部微粒在空间中按照一定规律进行周期性的重复排列，有固定的熔点，并且在光学特性、机械强度、力学性质和溶解性等方面，从不同方向测定时并不相同，如明矾、石英和云母等。非晶体没有规则的形状，内部微粒的排列杂乱无序，没有固定的熔点，从不同方向的测定其光学特性、机械强度、力学性质和溶解性时是相同的，如松香、玻璃和沥青等。

一些学生对晶体与非晶体的概念理解不清，总是无法正确区分两者之间的不同。教师可以通过学生军训时的情况举例说明，如其中一个班级非常团结，组织性和纪律性较强；一个班级自由散漫，学生组织性和纪律性较差。在进行队列练习时，前者很快可以整队完毕，布置的任务可以迅速完成；后者整队时间较长，布置的任务需要重复多次才能完成。这表明前者为有序、规则和团结的班集体，后者则为无序、无规则和不团结的班集体，这与晶体与非晶体概念及区别基本一致。通过两个班级军训时的特点举例，学生可以清楚理解晶体与非晶体的特点及区别。

5.结语

在金属材料与热处理教学中，教师需要合理运用举例教学法，将抽象深奥的知识通俗易懂地举例教学，化难为易，帮助学生理解与掌握概念，提高《金属材料与热处理》课堂教学的有效性和课堂教学效率，促进学生的全面发展。

参考文献：

[1]龚志华，定巍.金属材料与热处理教学兴趣探讨[J].科技资讯，2012（9）.

12.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十二

1 对水分子团簇进行纳米级处理的原理

1.1 水的理化特征

液态水是由水分子团簇组成的。由于O中负电荷的强活性,在与H结合形成H2O时,并不是完全的正负中和。水分子中仍带有一定负电荷的O会对其他水分子中的H发生吸引作用,形成氢键(见图1)。

通过氢键结合若干个水分子形成水分子团簇,即(H2O)n。水分子团簇由18个～30个H2O结合而成,且物理特性和化学反应性都趋于惰性(见图2)。欲将液态水变为气态水,首先需要断裂氢键,而断裂氢键需要消耗大量的热能。

1.2 对水分子团簇进行纳米级处理的技术

对水分子团簇进行纳米级处理的核心技术,是采用稀土硅铁合金、钕铁硼合金和钐钴铜合金材料按特殊配方制作的装置,运用其电子处于的亚稳定态,在缜密设计的环形交错磁路引导的磁场作用下,合金材料内部电子在激发态和基态之间不断跃迁,电子由激发态跃迁至基态时所释放出的能量,经反射壁的作用,工作区形成很强的自激发能量场。通过工作区的H2O在能量场的作用下产生共振内能,H2O运动速度增加,活性大幅增强;水分子团簇中的弱氢键在激发能量场的切割作用下瞬间弯曲、断裂,而交错磁场的极化作用又抑制了小团簇之间的再度结合,使流经工作区的水,最终被分解为由7～9个高活性H2O组成稳定的小分子团簇,我们称之为活性水(见图3)。

在分子分析仪拍摄的照片中可以清晰地看到H2O在纳米级上的变化(见图4、图5)。

1.3 活性水的理化特征

活性水的特征是水分子具有高活性,分子运动速度快,分子间作用也更为频繁。同时,水分子团簇直径更小,团簇中氢键角度的改变和经极化后氢键趋向脆弱,使活性水的物理热运动特性和化学反应性远强于普通水。

1.3.1 物理热运动特性

a) 布朗运动速度增加。活性水分子变小,分子热运动增加,与其他分子间的碰撞次数增多,在分子热运动中变得非常活泼;b) 水表面黏度降低。活性水表面黏力相比普通水明显降低,由于黏性得到解散,体系阻碍热运动的因数被排除,加速了热传递强度;c) 体系渗透压增加。 活性水特殊的电离子性能,致使水体渗透压增加,提高了热容速率的空间效应。

1.3.2 化学反应性

活性水的水分子,在化学反应中的活泼性极强,更倾向于参与同其他化合物进行反应,同等条件下相比普通水可承载更高的离子浓度。

2 节能原理

2.1 直接节能

火电机组运行中,在将液态的水分子团簇变成气态的单个水分子时,不仅要消耗水分子由液态变为气态时所消耗的热能,还有很大一部分热能被消耗在破化水分子团簇的氢键过程中。由于氢键会吸收大量的热能,在杂质较多、水分子团簇大时这部分消耗的热能,甚至远超过水分子态势改变时所消耗的热能。

活性水在化学上氢键数量要少于普通水,氢键也相等脆弱,破坏氢键使水分子团簇变成单个水分子时消耗的热能比普通水要低得多。同时,活性水物理热运动过程中更具活性,热传导系数大为提高,热能利用更为有效,综合起来使活性水由液态变为气态时所吸收的热量大为降低(见图6)。

经实验在循环的条件下相比普通水沸点降低0.4 ℃,在除盐水的条件下水的蒸发速率提高4.6%等一些理化特性变化,直接节能的效果非常明显。

2.2 抑垢节能

水垢的导热系数比金属的导热系数小几百倍。由于热阻大,造成热损失,浪费热能。由于受热面上结有水垢,会使金属管壁局部过热,导致管子鼓包,严重的会引起锅炉爆管事故。以前,采用化学方法清除水垢,不仅要停炉,消耗人力、物力,还会造成锅炉的机械损伤和化学腐蚀。水垢成分的90%以上由碱土金属类水垢组成,且分一次结垢和二次结垢。一次结垢系碳酸盐类物质在炉体上沉积而成,主要是CaCO3和MgCO3(见式(1)、(2))。二次结垢是一些碱金属类水渣物质附着在一次结垢垢体上形成的,主要是Mg(OH)2(见式(3)),

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undefined2↑ 。 (3)

由以上化学方程式可知,在水分子化学反应性增强后,方程式(1),(2)更趋于逆方向进行,且活性水可

容纳更高的离子浓度,使水中的Ca,Mg元素以可溶性的碳酸氢盐化合物存在,即以Ca2+和Mg2+离子形式存在,不是形成不可溶的碳酸盐类化合物沉积在炉体中形成一次水垢。没有了附着层,二次水垢就没有存在的基础,因此,可从根本上抑制水垢的形成。

2.3 除垢节能

在使用活性水后,由于活性水的分子团小,渗透力强,可穿越二次垢层,与一次结垢的碳酸盐物质发生反应,不断地使垢层变化成为可溶性的碳酸氢盐类。一段时间后,最终使垢层松散,变成松软的泥状物质,轻松达到除垢目的。

2.4 深度净化锅炉汽水品质 实现连排“零排放”

a) 大幅度降低炉水、给水、饱和蒸汽、过热蒸汽中的Na+含量和SiO2含量;

b) 锅炉定排减少50%,连排减少90%～95%。

3 案例剖析

某电厂已在20×104 kW火电机组的700 t/h锅炉,使用了水纳米处理技术,并经相关电力科研机构现场检测。现将运行工况数据采集和节能效果综述如下(数据为使用水纳米处理技术前后各3个月的平均值)。

3.1 发电煤耗 供电煤耗变化情况

运行工况的负荷分别为210 MW,180 MW,160 MW。所采集数据包括水纳米处理技术使用前后发电、供电的煤耗,并对其变化进行了对比分析,详情见表1。

3.2 负荷在200 MW运行工况时的情况

负荷在200 MW运行工况时,相关机组主要运行参数变化情况见表2。

分析:在使用水纳米处理技术后,a)各负荷段的用电设备电流都有明显的下降,给水泵压力比原来下降了0.3 MPa～0.5 MPa,给水泵电机电流下降了20 A～25 A,引风机电机电流下降了8 A～16 A,送风机电机电流下降了5 A～8 A。根据反平衡煤耗查定试验结果,厂用电量率下降了7.76%左右,同时,影响供电煤耗也降低了3.87 g/kW·h;b)排烟温度下降25 ℃～30 ℃。试验数据表明,排烟温度每降低20 ℃,影响锅炉效率提高约为1%,排烟温度每降低5 ℃,影响发电煤耗降低0.9 g/kW·h。

可见,由于排烟温度的降低,影响锅炉效率提高了1.25%～1.50%,发电煤耗降低4.5 g/kW·h～5.4 g/kW·h,主蒸汽温度提高了10 ℃～13 ℃。因为一般主蒸汽温度每提高1 ℃,发电煤耗约降低0.1 g/kW·h,故影响发电煤耗约降低1.0 g/kW·h～1.3 g/kW·h。

3.3 锅炉出力明显的提高

锅炉出力的变化情况见表3。

3.4 各种状态中的SiO2和Na含量日平均值统计及分析

3.4.1 给水

SiO2由初期平均1 840 ng/L降至相对稳定期平均 820 ng/L,降低55 %(见图7)。

3.4.2 炉水

SiO2由初期平均131 140 ng/L降至相对稳定期平均110 180 ng/L,降低16%(见图8)。

3.4.3 饱和蒸汽

Na由初期平均1 660 ng/L降至相对稳定期平均1 140 ng/L,降低31 %。SiO2由初期平均1 550 ng/L降至相对稳定期平均770 ng/L,降低50 %(见图9)。

3.4.4 过热蒸汽

Na由初期平均1 580 ng/L降至相对稳定期平均1 110 ng/L,降低30%。SiO2由初期平均1 650 ng/L降至相对稳定期平均 810 ng/L,降低51 %(见图10)。

3.4.5 分析

采用水纳米处理技术后,给水、炉水、饱和蒸汽、过热蒸汽中的SiO2和Na含量波动并趋于大幅下降,说明汽水系统管壁上的诟层在清除,起到抑和除垢的作用,且达到节能的效果。

4 结语

水纳米处理技术的技术路线合理。在火电机组的节能减排应用领域具有创新性。该技术装置在不改变现有锅炉构造的前提下,利用节能装置内特殊材料的自激发能量场对锅炉进水进行纳米化处理,有效地提高了锅炉热效率,并兼具除垢、阻垢功能,不仅节能效果十分明显,且经济、社会和环境效益也比较显著。该研究成果在同类研究中达到国内先进水平。

注:撰写该文时参阅了上海晋汾电力热能科技有限公司2009年编写的“锅炉节能水处理器介绍”、山西电力科学研究院2006年编写的“侯马晋田公司1号锅炉加装纳米水处理装置测试报告”、华能曲阜电厂2010年编写的“锅炉节能水处理器运行情况及节能报告”、山西电力科学研究院2008年编写的“漳电3号炉纳米水处理装置前后效率测试报告”以及山西省科技厅晋科鉴字2008第279号“锅炉节能水处理器科学技术成果鉴定证书”等。

摘要：叙述了对水进行纳米级处理技术的原理以及通过对火电机组炉水的纳米级处理,取得对其热转换效率和蒸发率的有效提高以及降低发电煤耗,减少厂用电量的明显效果。

13.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十三

就业方向：可在从事嵌入式系统开发的计算机与电子技术、IT 、通信、军工、工业控制、汽车电子、大型设备智能故障诊断、电子设备等领域进行产品的开发、生产、测试、维护、销售、技术支持、技术咨询等工作。具体就业岗位包括：

嵌入式软件开发工程师、基于ARM系统的研发岗位、Linux系统应用软件开发岗位、Linux下C/C++软件工程师、嵌入式Linux系统研发工程师。

本专业毕业生可从事面向行业应用的嵌入式操作系统开发、软件设计、技术支持、运营与维护、测试、教学及科研领域、技术推广、售后服务等相关工作。

14.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十四

【摘要】 EVA是从国外引入的一种全新业绩评价体系。作为弥补传统财务指标体系中忽略股权的资本成本的有效方法，EVA自其被发现以来就广受推崇。2010年国资委对中央企业全面引入经济增加值(EVA)考核，标志着国内的普遍认可和大力推广。企业应当把握EVA的核心理念，以求在经营管理的各个环节，实施价值管理，注重价值创造，实现企业价值和股东财富最大化。本文对EVA的作用及其在企业价值管理中的应用作简要阐述，并对EVA在我国的发展前景提出一些建设性意见。

【关键词】企业价值管理；EVA；业绩考核

一、EVA的作用：

(1)激励性功能。企业考核业绩时，EVA是重要的评价依据与指标。由于我国多数企业仍然以每股收益、投资回报率等传统财务评价指标作为奖励机制的基础，这些比率的操纵会影响到股东的利益或降低经济效益，因此在业绩考核时，以EVA为指标，可避免因追求短期利益，而有损长远利益的情况发生。同时，EVA强化了风险承担意识，有利于经营者目标与所有者目标趋于一致，让经营者成为所有者的一部分，两者目标才能趋于一致。

(2)理念更新功能。EVA不仅是一种计量方法，更是一种全新的管理理念和企业文化，给我国企业的价值管理注入了一股新的活力。根据国外实践经验,EVA要力求简便易行，经过长期培训，形成全体员工认同的EVA企业文化和组织氛围，企业才能与EVA与时俱进。（如果企业某一项目的加权平均资本成本低于投资的收益率，将导致企业总净资产收益率降低。但只要其加权平均资本成本低于净资产收益率，仍然会产生价值。当企业出售或关闭某一子公司或部门时，经济增加值将因资金投入的减少而增加。通过改变企业的资本结构，可以达到净资产收益率与E VA同比例提升的效果。）

（3）全面性功能。EVA理论提出了全面成本管理的理念，成本不仅包括在帐面上已经发生的经营成本，而且还包括极易被忽视的帐面上并未全部反映的资本成本，忽视权益资本成本就容易忽视股东利益和资本的使用效率。当一项营运业务的变革会增加经营成本，但要是它会减少资金占用从而以更大数额降低资本成本时，这一变革会减少会计利润。

（4）衡量指标。由于净现值与EVA在本质上是相同的，所以在业绩考核时，以EVA为衡量指标对保证投资决策与后续的业绩考核衡量标准的一致性有利。再者，EVA是衡量上市公司投资价值的重要指标，上市公司可通过EVA的排名，让投资者清晰、直接地了解到企业的投资价值。

（5）系统性功能。以EVA为核心构建的公司综合财务分析系统可替代至今广为流传的杜邦财务分析系统。其中所显示的目的手段关系链可以帮肋经营管理者理清思路，全面地指出为增加EVA可采用的对策和途径。基于经济附加值和可持续增长率的财务战略矩阵为公司战略性财务决策提供帮助，EVA系统是公司决策的有用工具。

二、EVA在企业价值管理中的应用：

国务院国资委已从2006开始对中央企业试行EVA考核，并准备逐步推进，国内北京、深圳、广东、山东等地国资委也开始了对下属企业 EVA考核的探索与实践。国务院国资委的推进计划是：1.在第一考核任期(2004—2006年)，先期调研总结，提出具体方案，并选择试点企业在 2006直接实施；2.在第二个任期(2007—2009年)，鼓励中央企业引入EVA考核理念。选择潜在目标企业模拟运行，在 2007正式实施；3.培训、推广理念，并建立股东价值导向，在第三个任期(2010 —2012年)全面引入EVA考核。目前，国内企业对EVA的应用主要集中于以下几个方面：

(1)企业业绩衡量。由央企牵头，EVA的考核评价理念在国内付诸实施，并且取得了一定的成效。不同于以往企业业绩的衡量——多数以传统的财务指标为依据，只反映利润的增加值，却忽视企业的资金成本，相反，EVA对企业业绩进行衡量，重点在于考核企业长期运营业绩，并把许多非财务指标整合到业绩评价中，对于企业管理决策有至关重要的作用。

（2）激励机制。由于所有权与经营权分离，企业所有者和经营者对企业财务管理的目标存在分歧，从而易使企业失去活力和竞争力。但EVA的应用可以使企业内部管理的激励机制更具科学性，从而使所有者与经营者的目标协调一致。

（3）战略目标评价。在企业制定战略目标与方案时，应优先考虑股东利益，以资金回报率与资金使用成本为前提，制定战略目标，其战略决策应是企业价值与股东利益最大化的体现。因此，企业在制定战略目标时，应引入EVA指标，对目标进行评价与指导。

（4）提升市场竞争力。企业以EVA为依据，对运营目标进行决策，可以有效地避免企业资本损失、减少风险。而EVA指标可以促进企业内部加强成本管理意识。由于EVA是企业纯利润部分的体现，企业针对新的投资项目能够进行更加科学、合理的管理，达到提升业绩、改善管理、扩大投资的目的同时，还可调整企业内部管理结构，从而提升企业在市场中的价值与竞争力。

三、EVA指标的局限性：

1.即时性。历史性的会计信息是EVA指标的出处，从而使经济增加值仅能反映企业当期业绩，是一种静态指标。

2.矛盾性。EVA很难长期地控制、反映企业的风险系数，股东的利润可能因经济增加值过高引发风险增加而削减。

3.复杂性。EVA指标所涉及的调整事项复杂、多样，由于企业情况各自不同，缺少调整项目选择的相关规定。因此，在公司单位选择调整项目时，存在很大的不确定性和主观性。

4.滞后性。EVA是以财务数据为导向的，本身无法摆脱会计数据滞后性的缺陷。由于企业权益成本与债务成本的确定需经债信评级机构、投资银行等相关机构核算，从而造成企业资本成本计算较为困难、时间花费长。

四、基于利用EVA指标全面提升价值管理的几点建议：

充分利用 EVA工具，牢牢把握提升企业价值的关键环节，提出各价值提升点的衡量指标、提升目标以及逐年改善的步骤和措施，并把它落实到公司战略目标、滚动规划和预算中，建立EVA提升的长效机制。

1.优化资源配置和加强预算管控，体现价值导向，2.优化资产结构，促进实务资产结构优化。以提升资产使用效率为核心，加大内部资源调配，做好闲置、低效益资产发现及处理盘活工作，对闲置设备进行优化调整，提高网络资源利用率，积极探索采取多种方式加大对闲置资产的处置，防范资产处置风险；逐步建立闲置资产信息平台，实时更新资产管理信息，形成有效的闲置资产自动发现、信息共享机制，实现对全区闲置资产的动态管理，在新建或扩容项目时，优先考虑闲置资产的利用价值，增加对闲置资产的调拨力度，提升资产再利用价值，提高资本周转率，建立和完善生命周期的资产价值管理体系。

3．优化成本结构，管控好付现成本。继续开展开源节流、降本增效工作

4.加强公司运营资本管理，尤其是应收账款的管理。

5.优化资本结构．进一步降低资本成本 资本成本是影响经济增加值(EVA)的重要因素之一，公司要在保持良好的银企关系的基础上，要合理调控长短期债务、内外部资金来源比例，进一步降低付息债务规模，优化债务结构，节约财务费用，促进公司资本结构优化。

6.深化EVA考核。自树目标，自我加压，在以后各年，将主要从控制投资、盘活存量资产、提高收入增长、降低成本等角度强化提升EVA；EVA有改善的单位，均可获得业绩考核加分，推进精确考核工作，结合开展分类考核，引导激励不同类别分公司发展的积极性，进一步提升企业价值；按照EVA价值结构，深化完善责任预算管理制度，建立“横向到边，纵向到底”的考核评价体系，将价值创造的责任传递到各级公司领导和员工。以价值创造决定生产经营活动是否适 当，以价值创造作为各部沟通协调的基础，持续深入贯彻全员价值管理理念，建立价值导向的企业文化氛围。

经济增加值-作用有：

EVA改变了会计报表没有全面考虑资本成本的缺陷，它可以帮助管理者明确了解公司的运营情况，从而向管理者提出了更高的要求。EVA具有强大的经济功能和实际应用价值，归纳起来，主要表现在以下几个方面:

激励性功能

:这是EVA的首要功能，也是关健性功能。以EVA为核心，设计经营者激励机制有利于规范经营者行为，以维护所有者和股东的合法权益。

它与传统的激励机制相比有如下优越性:

第一，有利于克服经营者行为短期化。这是因为从理论上讲，EVA扣除了资本成本，后者是一种预期成本、未来成本，它考虑了资金时间价值和风险因素，这就必然有利于经营者行为长期化。

第二，有利于加强监督力度，减少做假账的可能性。一方面，对财务报表的调整过程本身就是进一步加强审计和监督的过程，从中便于再次发现问题杜绝假帐。另一方面，合理调整目的之一在于为经营者提供更有用的决策信息扩考评目标已不再是会计利润，而是EVA,虚瞒伪报的必要性随之下降。正如开发研制费用的调整并非不利于经营者。

第三，强化风险承担意识，有利于经营者目标与所有者目标趋于一致。让经营者成为所有者的一部分，两者目标才能趋于一致。EVA奖励方式给我国上市公司的股权改革留下了巨大的想像空间。

全面性功能

EVA理论提出了全面成本管理的理念，成本不仅包括在帐面上已经发生的经营成本，而且还包括极易被忽视的帐面上并未全部反映的资本成本。忽视权益资本成本就容易忽视股东利益，忽视资本成本就容易忽视资本的使用效率。当一项营运业务的变革会增加经营成本，但要是它会减少资金占用从而以更大数额降低资本成本时，这一变革会减少会计利润。

系统性功能

以EVA为核心构建的公司综合财务分析系统可替代至今广为流传的杜邦财务分析系统。其中所显示的目的手段关系链可以帮肋经营管理者理清思路，全面地指出为增加EVA可采用的对策和途径。基于经济附加值和可持续增长率的财务战略矩阵为公司战略性财务决策提供帮助，EVA系统是公司决策的有用工具。

文化性功能

EVA不仅是一种计量方法，更重要的它是一种管理理念和企业文化。根据国外实践经验,EVA要力求简便易行，培训应渗透到每一员工，其考评至少落实到每一位部门经理。考评期不是一年一度，而是每季每月，然后只有经过长期不懈的艰苦努力，以形成全体员工认同的EVA企业文化和组织氛围，企业才能与EVA与时俱进!EVA是企业成功的标志!

采用EVA指标评价财务业绩，具有一定的优势：

考虑了权益资本成本

我国现行的财务会计只确认和计量债务资本的成本，没有将权益资本成本从营业利润中扣除，这样计算出来的会计利润不能真实评价公司的经营业绩。同时也会使经营者误认为权益资本是一种免费资本，不重视资本的有效使用。

EVA能将股东利益与经理业绩紧密联系在一起，同时，由于经济增加值是一个绝对值，所以，EVA的使用能有效解决决策次优化问题。因为，增加EVA的决策也必然将增加股东财富。例如，采用投资报酬率作为部门经理业绩考核指标时，部门经理将会放弃高于资金成本而低于目前部门投资报酬率的投资机会，或者减少现有的投资报酬率较低但高于资金成本的某些资产，以提高本部门的业绩，但却损害了股东的利益。EVA可以避免内部决策与执行的冲突，使各部门目标与整个企业目标一致。（见下表）

能较准确地反映公司在一定时期内创造的价值

传统业绩评价体系以利润作为衡量企业经营业绩的主要指标，容易导致经营者为粉饰业绩而操纵利润。而EVA在计算式，需要对财务报表的相关内容进行适当的调整，避免了会计信息的失真。EVA指标的创造者斯特恩•斯图尔特认为：调整的目的在于创造一种能使管理者像所有者一样行动的业绩计量方式，其具体目的包括：调整稳健会计的影响（如研发费用资本化、先进先出法）、防止盈余管理（如不提坏账准备）、消除过去的会计误差对决策的影响（如防止资产账面价值不实）等。

能较好地解决上市公司分散经营中的问题

公司下属的各部门均可根据各自的资本成本来确定部门的EVA财务目标，这些目标还应该通过部门间的而沟通来互相协调和互补。每个部门可同时制定长、中、短期目标，用于不同的财务目的。公司总部则可根据公司的总体规划和总资产以及部门的EVA指标，综合制定公司的EVA目标。因此，许多经营上的问题，如是否接受新的投资项目、公司的分散经营范围如何确定、是否放弃某个部门或某项投资，其答案都取决于股东的价值是否增值、EVA能否实现。

可作为财务预警指标

首先，EVA作为一种创值指标，由于它不仅考虑了公司使用的全部资本，充分利用了公司提供的全部公开信息，而且考虑了风险、含有企业外部的市场信息。而传统的创利指标完全依赖于企业内部的报表信息。所以相对于传统的财务指标，EVA更具有信息可靠性；其次，由于EVA针对现行的会计政策进行了一系列的调整，减少了企业通过改变会计政策的选择，改变资本结构，进行盈余管理的空间，相对于传统会计指标，它能更真实的反映企业的经营状况；第三，EVA相对于传统的创利指标，特别是企业处于规模扩张的情况下，能较早地发现企业的经营状况不佳。

一种有效的激励方式

目前国内大多数企业的薪酬制度是固定薪金制，不能对经营者形成有效激励。而EVA激励机制可以用EVA的增长数额来衡量经营者的贡献，并按此数额的固定比例作为奖励给经营者的奖金，使经营者利益和股东利益挂钩，激励经营者从企业角度出发，创造更多的价值，是一种有效的激励方式。

能真正反映企业的经营业绩

EVA与基于利润的企业业绩评价指标的最大区别在于它将权益资本成本（机会成本）也计入资本成本，有利于减少传统会计指标对经济效率的扭曲，从而能够更准确地评价企业或部门的经营业绩，反映企业或部门的资产运作效率。

注重公司的可持续发展

EVA不鼓励以牺牲长期业绩的代价来夸大短期效果，也就少不鼓励注入削减研究

和开发费用的行为。EVA着眼于企业的长远发展，鼓励企业经营者进行能给企业带来长远利益的投资决策，如新产品的开发研究、人力资源的培养等，这样杜绝了企业经营者短期行为的发生。因此，应用EVA不但符合企业的长期发展利益，而且也符合知识经济时代的要求，有利于整个社会技术的进步，从整体上增进企业的核心竞争力与加快社会产业结构的调整。

15.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十五

BIM建筑信息模型的简称,BIM技术将为建筑行业带来思想理念、工作方式、学习方式多方面转变与优化,称为建筑行业的第二次革命。

20世纪80年代后,芬兰学者,“Product Information Model”系统;1986年,美国学者Robert Aish,“Building Modeling”;2002年由Autodesk公司提出建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM),是对建筑设计的创新。“Building Information Modeling”,学术研究,无实践应用;进入21世纪,BIM研究和应用得到突破性进展;伴随着计算机信息技术软件和硬件水平的高速发展,全球三大建筑软件开发商,都相继推出了自己的BIM软件。

当前,建筑形体越来越复杂,对建筑的质量要求越来越高,同时对工期以及造价控制要求越来越严格,传统的二维图纸表达形式、施工过程中相对滞后的技术和管理水平,频繁的设计变更和错漏碰查已经无法满足当前建筑的要求。BIM正是在这种情况下应运而生的。

与传统管理模式相比BIM应用管理模式优势在于业主、设计院、承包商、分包商、监理、供应商等之间由原来错综复杂的交互交流联系方式改变为从一个建筑信息模型里获取信息、信息共享、模型一致、实体与成果一致。

2 BIM在国内外的发展现状

2.1 BIM技术国外研究现状

上世纪70年代,高污染能耗的建筑业发展模式使得资源造成极大浪费,BIM技术的出现使得建筑业的生产力水平大大提高。

BIM技术起源于美国,随后在欧洲、亚洲等发达国家得到广泛认同和普及,当前,在发达国家和地区,BIM的行业标准制定完善,BIM技术在发达国家的应用成熟。

据加拿大BIM协会2014年4月统计,与BIM相关的软件有79个之多,其中使用在施工阶段的约占到了三分之一,运营阶段的软件则不到9%,当前国外最常用到的建模软件以及运维软件是Autodesk Revit系列软件、sketch Up软件等。最常用的造价管理软件是Innovaa和Solibri软件

尽管BIM对建筑业有着非常重要的作用,尤其在拓展业务和改进流程上,但具备熟练使用软件和懂得BIM知识的专业人才远远不能满足市场的需求,已成为制约建筑业向BIM发展的瓶颈。

2.2 BIM在国内应用和发展现状

2.2.1 BIM技术在国内的研究现状

我国BIM技术于2002年由Autodesk公司引进,在初期仅仅应用在一些大型的项目或者是项目中的某一阶段,当前国内的BIM行业标准不完善,当前,大部分BIM技术仍局限在设计单位、建筑企业BIM咨询公司的模型展示上,BIM技术在实际中的应用有限,不过随着我国对建筑工程行业信息化的重视,水立方、鸟巢、杭州奥体中心、上海中心大厦等等大型项目的成功建设使得BIM应用逐步得到推广应用。

2.2.2 BIM技术在国内的应用

BIM技术的发展分为初级阶段、中级阶段、高级阶段三个阶段。初级阶段主要用于设计、建模中的造价算量、碰撞检测等专项应用,中级阶段主要应用于设计、施工一体化,管理、运维等系统性应用阶段;高级阶段则体现对智慧城市的建设和运维等智慧应用方面。当前我国BIM技术处在从认知理解、概念普及的初级阶段,逐渐过渡到系统性应用阶段的中级阶段。

2.2.3 BIM技术在国内的发展瓶颈

国内制约BIM技术的发展瓶颈主要体现在施工过程中的设计转换,具体体现在国内工程建设周期短于国际标准;国内外建筑师的责任认定制度不同;BIM本土构件缺失;BIM专业人才缺乏;BIM标准实行仍待细化。

3 BIM对建筑行业的影响及价值

BIM使得建筑更贴近现实,促进建筑行业精细化,BIM将项目各方都放到了同一个平台上,对沟通、协同管理提出了更高的要求。无论是设计方、业主、施工方、监理等还是建筑师、建造师、项目经理等都需要对建筑业重新定位,不仅仅只是依靠合同和会议协调。而是通过BIM进行动态、精准的精细化管理;项目运维管理方面以及对绿色建筑的要求的新工艺、新技术、新材料的低能耗。

3.1 BIM建筑模拟实现项目优化

模型建筑BIM的数据库信息可对建筑工程进行快速的工程量计算,快速提高工程造价的准确度与效率。

通过碰撞检测解决建筑、结构、设备之间的碰撞问题,预先解决图纸中存在的问题,避免因图纸造成后期项目返工、停工带来的人、机、料成本增加,同时降低后期管理成本,提高管理效率。

BIM技术的可视化可以将项目的设计意图、建筑结构功能通过BIM模拟软件将施工现场的工程形象进度、施工组织设计,模拟施工方式等通过5D管理实现项目进度从传统的网络计划图、横道图等转变为动态、直观的形象表达,通过对多种施工模拟方案比较,选择最优方案。

通过上述建筑模拟可以将整个项目进度、资源质量统一管理,有效降低成本,缩短工期、提高质量。

3.2 BIM在建筑运维管理中的应用

在建筑项目运维阶段,BIM的参数化、可视化、数字化表达,使得建筑建设的全过程信息数据完整并能达到实时协调,对建筑整体设备设施可以进行有效地维护,满足建设项目对运维管理阶段高质量的信息需求。例如,建筑项目中某设备什么时间维修更换、设备维修位置、高度,都可以通过模型快速发现,极大地提高了运维管理效率。

3.3 BIM在绿色建筑中的应用

绿色建筑注重生态与可持续发展,是对建筑的全寿命周期的整体性能的优化。通过BIM技术可以对绿色建筑强调的节能、节地、节水、节材、保护环境和减少污染,提供可靠的信息技术支持。[1]

绿色建筑重要的评价标准之一是节能,建筑能耗分析可以通过将BIM信息模型导入能耗分析软件来实现,比如利用BIM模型通过导入当地的气象信息来进行室外太阳辐射强度的分析,通过分析,对太阳能进行方案优化与设计。通过自然光分析,最大限度地利用自然光,降低人工照明能耗。

结合当地暴雨强度系数及计算公式,搜集当地的雨水信息,结合地貌、建筑、道路、绿地面积等对方案进行优化设计,达到节水的目的。

对于复杂项目,传统的计算很难对材料进行准确快速的计算,通过运用BIM技术的材料统计功能,可以快速地统计出材料的用量。使得建筑材料减少不必要的浪费,并可有效进行循环利用,达到节材的目的。BIM技术的碰撞检测,可以优化设计,指导材料配置,避免到施工阶段才发现的专业冲突,从而节省材料。

通过对室内的光环境分析,自然通风环境分析,噪声分析,通过导入相应的分析软件,统一室内的照度,明确室内的空气污染分布情况,判断噪声标准,有效保护环境,减少污染然实现建筑的生态性。

4 BIM技术的发展前景

4.1 BIM创新应用

在BIM的创新应用模式上,BIM技术结合云计算、三维激光扫描等技术发展,是BIM的又一发展方向,通过三维激光扫描,对建筑物等进行扫描,将激光产生的点集成平面或表面,导入到建筑模型中,可以对实体建筑进行准确定位,检修。另外,通过精准的数字测绘,BIM技术在古建筑以及其他文化遗产的应用,正成为BIM应用的又一发展方向,通过历史文献以及图像资料资料结合激光测绘数据模型,可以对历史文化遗产进行精准化的复原工作,这对历史文化遗产的修缮和保护意义重大。

4.2 BIM技术促进建筑行业向信息技术变革

随着行业规范与BIM标准的不断完善,BIM技术将会逐渐运用到建筑的全寿命周期中去,随着BIM技术信息技术的发展,施工企业通过BIM技术将建筑物的构件预制,实现建筑的标准化,装配化,极大提高的提高了建造效率,并降低了建造成本。利用云计算与BIM数据结合,可对整个城市进行仿真,实现管理智能化对于智慧城市的建设有重要意义。

5结语

当前,国际已经把BIM技术纳入到项目管理的应用模式中,对于建筑行业来说,BIM技术应用已经成为逐步被行业内人士重视,随着BIM技术应用在国内日趋增多,越来越多的企业机构、研究学者、行业协会等都对BIM各个方面进行不同方面的研究,拓宽BIM应用领域、创新其应用模式,提高BIM软件的自动化程度与集成管理,完善数据模型信息,建立行业标准,利用BIM为企业和社会创造更大的价值是BIM技术将来发展的趋势。

摘要：BIM给建筑业带来了建筑业的信息革命,本文阐述了BIM技术在国内外的研究发展及现状,分析了BIM技术在国内外的应用及发展瓶颈,并指出其对建筑行业的影响及价值,总结了BIM技术在我国的发展趋势。

关键词：BIM技术,建筑行业,发展,价值

参考文献

[1]孙薇莉.BIM在绿色建筑中的应用探析[J].重庆建筑,2015(02):5-7.

[2]张俊,雷雨.BIM技术在施工企业中的应用现状及价值分析[J].价值工程,2015(17):136-138.

[3]张晓菲,周寅超.基于IFC标准的BIM技术应用领域及其前景分析[J].建筑科学,2010(10):94-97.

[4]邹广宇,殷青,夏楠.浅谈绿色建筑技术中的BIM技术应用[A].数字建构文化——2015年全国建筑院系建筑数字技术教学研讨会论文集[C].2015.

[5]刘献伟,高洪刚,王续胜.施工领域BIM应用价值和实施思路[J].施工技术,2012(22):84-86.

16.纳米技术在体育中的应用与思考 篇十六

[关键词] 纳米技术 体育 应用 思考

随着科学技术的发展，如何将纳米科技真正应用于体育运动，使运动训练更加科学化，使运动员的运动能力和运动技术水平得到更充分的发挥，运动成绩的提高更加有保证已经成为研究重点。

一、体育与纳米技术

1.利用纳米技术进行运动员的科学选材。由于纳米科技推动了微观生物学的发展进程，运用人类基因组计划和纳米技术，有助于我们对人类基因组中与运动成绩密切相关的基因加以认识和了解。有研究表明，人类基因组中有某些与人类运动能力密切相关的基因，其多态性的差异，有可能是造成人们运动能力和训练效果巨大个体差异的最终原因。该领域的研究，为人们进行有效的基因选材提供了理论基础，也为提高运动成绩提供事半功倍的方法。例如在运动员的选材方面，利用纳米加工技术进行DNA的分离和提取，可以快速有效地决定其基因序列，在分子水平上对其遗传、发育进行研究，实现更高层次的基因选材。

2.利用纳米科技揭示人体对各项运动能力的适应度和对各项运动能力的遗传度，找到运动训练在人体生长发育过程中的关键阶段(如青春期)的影响及作用机制。通过开发一种可以植入皮下微型生物芯片，模拟健康人体内的葡萄糖检测系统监测机体在运动过程中血糖水平，然后根据人体需要，适时释放糖等物质，维持机体在运动过程中的血糖水平，有效地提高机体的运动能力。

3.利用纳米技术进行体育运动与健康关系的研究。利用纳米微粒技术，可以灵敏地检测各种组织的特异性蛋白，探讨某些运动性疾病的发病机制，有效地对运动员进行医务监督，维护运动员的健康。通过纳米级敏感器可以监视运动训练导致的细胞内结构的形态与数目的变化，以及这些变化所反映各器官功能结构的功能状态。纳米科技在中国传统医学中的应用，使传统中医药对运动损伤与运动性疾病的预防和治疗具有更好的效果。

4.利用纳米技术防止运动性疲劳和加快其恢复过程。关于运动性疲劳发生的机制，目前虽然有许多假说，但确切的疲劳机制还有待于进一步研究。由于纳米科技在医学上的突破，将对运动疲劳机制尤其是在中枢神经系统方面及其靶器官和靶细胞的研究将更加深入，人们可以利用纳米生物芯片直接研究机体在运动过程中骨骼肌、心肌、肝脏和神经等组织的代谢过程，探讨中枢和外周运动性疲劳及其恢复的生物学机制，并且可以通过某些手段(如纳米药物)抑制导致运动性疲劳的基因表达或诱导加速恢复的基因表达。

5.利用纳米技术防止运动损伤与运动性疾病的临床诊断与治疗。纳米医学材料的研制，对于人造器官、人造肌肉、骨骼、关节皮肤等成为永久性的非排斥性。用纳米机械潜入人体的血管和器官，对人体进行检查和治疗，并且可以进入毛细血管以及器官的细胞内，对损伤的细胞进行治疗和处理，甚至可以从细胞基因组中除掉“有害”的DNA，或把正常的DNA安装到细胞基因组中。

6.利用纳米技术对运动员进行机能评定。在人们全面了解运动引起机体产生适应性变化的基因调节机制后，人们可以通过基因工程技术和纳米技术对运动员的疲劳状态、运动训练的适应性及其免疫功能等进行基因诊断。这种诊断一般是在基因的转录水平上进行评定，可以较早地发现运动员在运动工程中的机能变化,具有较好的应用价值。

7.利用纳米技术了解控制运动营养水平，使运动员的营养代谢趋于更加合理和平衡。通过纳米级敏感器使运动员的营养代谢处于一个精细、准确、严密的监控中。运动员所需的营养素完全按照运动项目特点和个人的生理特点进行补充和调配，使运动员的营养变得合理化、科学化。

8.利用纳米技术对体育运动进行精确客观的定量分析。利用纳米技术对运动时人体的骨骼、肌肉、血液组织以及心血管系统、呼吸系统、消化系统等各器官系统对运动训练的适应性进行客观的精确的定量分析，不仅使运动訓练更具有科学性，也大大地提高运动员训练的成材率。

二、纳米技术在竞技体育中的作用

1.纳米相材料技术。这是一种通过控制结构纳米颗粒的大小而制造出强度、颜色和可塑性都能满足人们需要的相材料，这种纳米相材料除微观结构与普通材料完全不同外，在宏观上也表现出许多奇妙特征，如纳米相铜强度比普通铜高5倍，纳米陶瓷摔不碎等。这种纳米相材料技术已应用在体育器械、场地和服装的改进方面。就拿撑杆跳运动员使用的撑杆来讲，撑杆跳高最早使用的撑竿是竹竿，1942年美国运动员达姆首次在国际比赛中使用了轻合金撑竿而创下了4.77米世界记录。可以想象应用纳米相技术，将会生产出具有“个性化”(根据撑竿跳项目的特点和竞赛规则的要求及运动员自身的生理和技能特征的)撑竿，使该项目的世界记录再有突破。

2.纳米复合改进技术。少量纳米材料可以综合改善传统材料的性能。例如美国把AL2O3纳米颗粒加入到橡胶中提高了橡胶的耐磨性和介电特性。

3.纳米器件技术。利用纳米器件技术生产的分子自组织结构可用于电子记忆、数据接收、存储器和传递等，这种器件运用于体育训练将大大增加训练的效率和成绩。

三、纳米技术应用于竞技体育所引起的思考

综上所述，随着科学技术的发展，纳米技术在体育运动中的应用显得日益重要，同时，也会引起一些体育道德和伦理道德问题。同时我们要思考的是：器材的高科技化是否会削弱运动员在竞技体育中的主体地位，从而变相剥夺运动员的竞赛权利？若运动成绩的提高在较大程度上依赖于器械和服装的高科技化，这是否会带来一些新的不公平？器材作弊是否会成为兴奋剂的另一种表现形式？这些是我们必须考虑的。可以通过修改某些项目的器械的设计规则，加强一些项目的器械、服装的申报和检测程序，国际奥委会和各国际单项体育联合会要针对纳米技术等高科技的新成就加强新的检测手段，来杜绝运用器械作弊;通过对运动员、教练员、裁判员和科技工作者等进行个体道德教育，以保证竞技体育更好地弘扬奥林匹克精神。

参考文献:

[1]芸世纪之交的我国运动形态学研究.中国运动医学,2000,19(4):340～341

[2]王中林:纳米材料和纳米技术.中国科学人, 2001,4 9(4)

17.纳米材料与技术在废水处理中的应用及前景 篇十七

农业废弃物，是指人们在进行农业生产实践过程中所废弃的有机物质的总称。根据来源不同可将农业废弃物分为植物类废弃物（主要指废弃作物秸秆、枯叶残枝、果实废弃壳等）、动物类废弃物（即人类在组织牧、渔业生产实践过程中没法实现经济产值的残余物）、加工类废弃物（即在渔牧林农业加工过程中不能实现经济价值的部分）、生活垃圾类（其中包括人类的粪便与尿液）。一般认为农业废弃物主要是禽畜粪便与农作物秸秆。

农业废弃物利用存在的问题

据不完全统计，我国每年产生农业废弃物为：各种农作物秸秆多达6 亿吨（其中玉米1.2 亿吨、水稻1.7 亿吨、小麦1.1 亿吨），玉米芯每年产出约0.1 亿吨，稻壳每年产出约0.44 亿吨，畜禽粪便每年产出约20.1 亿吨，蔬菜类废弃物1 亿吨，日常生活垃圾2.5 亿吨，农产品加工中产生的废弃物及下脚料1.5 亿吨，林业生产中的废弃物0.5 亿吨，其他类有机废弃物0.5 亿吨。长期以来，在广大的农村作物秸秆主要有4 种去向：提供生活必须的热能、为畜禽提供饲料、作物秸秆还田、废弃（约占总量的35%）。种植业方面，随着我国农村经济的不断发展和人民生活方式的转变，电、煤炭、液化气等清洁、新型能源逐渐取代了炊事用秸秆，煤炭取代了取暖用秸秆，化肥的使用使得农家肥逐渐失去了肥料的主体地位，这些变化都使得秸秆的废弃量达到了空前，约占总量的65%左右。因而大量农作物秸秆被堆弃在房前屋后、沟渠边、村道旁，每至秋收过后，随处可见焚烧秸秆的情况，曾多次发生漫天烟雾导致高速公路车辆受阻、机场航班无法正常通航的现象，严重影响正常的交通秩序，给人们出行安全埋下隐患，且污染环境、危害人们的健康，造成诸多社会问题。养殖业方面，随着人们对畜禽肉类的需求量的激增，散户经营方式逐步被规模化养殖所取代，养殖场地大多依城市郊区而建，由此产生的一系列生态环境问题逐渐凸显，如禽畜粪便的肆意堆放，不仅污染周围的空气，而且影响附近水体质量，加之农民用有机肥料替代了传统的禽畜肥，使得对畜禽粪便的利用更难。有关统计表明，二十世纪九十年代末，我国畜禽粪便年产出量已达18 亿吨左右，其总量远超出其它废弃物总量，这些畜禽粪便中被作为肥料的仅占总量的20%，而80%的未采取任何无害化处理措施就进入公共环境，也给水体带来了污染，成为了我国水体富营养化的主要原因。

综上所述，我国农业废弃物的资源化利用程度极低，且造成的资源浪费、环境保护、生态平衡等社会性问题日益突出，严重影响了农业的可持续发展，影响了农村经济的快速发展。

农业废弃物在非耕地设施中的利用现状

目前，无土栽培技术在设施园艺中已被广泛应用，其克服了连作障碍、病虫害少、易于操作、环保且能产出高品质蔬菜。我国无土栽培以基质栽培为主，传统栽培基质以草炭、蛭石为主要原料，其价格昂贵，且草炭为不可再生资源，过量开采会破坏生态环境。因此，利用来源广泛、价格低廉的农业废弃物及本地可利用资源作为栽培基质原料的研究受到了国内外的重视。

随着设施农业可持续发展的需要和非耕地利用的推进，非耕地设施农业中已大量使用以农业废弃物为原料的栽培基质。日光温室基质栽培技术适宜生产的地域广，能够利用腐熟植物秸秆、畜禽粪便等废弃物复配基质代替土壤，被应用到荒滩、沙地、戈壁等一些不适宜进行传统耕作的地区，不仅节约了耕地资源，也为解决粮菜争地矛盾开辟了新的途径。

1990年以后，我国一些农业科研院所将目光投向了本地丰富、廉价、易得的有机资源并展开了相关研究。其中，中国农科院蔬菜花卉研究所采用有机废弃物（锯末、菇渣、玉米芯、玉米秸秆、向日葵秸秆等）作为原料复配有机生态型无土栽培基质来栽培蔬菜，获得了产量与品质双“丰收”；南京农业大学用药渣、稻壳和苇末等材料探索基质的产业化问题，取得了较好的效果；华南农业大学对当地丰富的农业废弃物甘蔗渣资源进行了系统深入的研究开发；新疆农科院海南基地针对蔬菜根系病害问题，利用椰糠作为栽培基质原料，有效解决了甜瓜的土传病害。

从2006年开始，酒泉市肃州区依托中国农科院蔬菜研究所的科技力量和开发形成的日光温室有机生态型无土栽培技术，立足大面积存在的戈壁、石滩、荒漠等非耕地资源开发，提出了“非耕地上建温室，无土栽培增效益”的设施农业发展思路，探索利用戈壁非良性土地不占耕地、规划易行、光照充足、无污染的优势，着力发展非耕地日光温室产业。经过多年的试验研究，成功开发出适合本地气候、地势特点的盐碱、砂石地类型的日光温室新结构和新的种植技术，多年来，不但建成了全国最大的非耕地日光温室有机生态无土栽培示范基地，而且为促进设施蔬菜生产的可持续发展趟出了一条新路子。

至目前，全区有机生态无土栽培蔬菜面积发展到8320 亩（555 公顷），其中非耕地设施蔬菜无土栽培面积达到6800 亩（453 公顷），建成了三个千亩以上非耕地日光温室示范园区，依托千亩园区，成立了10 个非耕地日光温室无公害蔬菜专业合作社，有力拓展了产销一体化的发展道路。2013年全区非耕地日光温室无土栽培蔬菜亩均产量和收入分别达到7708 kg和25652 元，较常规土壤栽培温室增产1238 kg，增收3974 元，增产增收幅度分别达到 13.2%和18.3 %。

依托西北非耕地日光温室产业化示范项目的实施，在非耕地日光温室生产基地，依靠中国农科院蔬菜花卉研究所、规划设计研究所、农业资源与区划研究所、甘肃省农科院、甘肃农业大学、甘肃省经作站、新疆农科院、浙江农业大学等科研院校技术力量，开展了各类研究。设施建造中，充分利用当地气候特点，设计建造了采光更加合理、跨度更大、利用面积更大的非耕地不同结构日光温室，并在前后屋面搭建材料上应用了不锈钢架、竹胶板等新材料，墙体用混凝土填充，延长了温室使用寿命，提高了保温性能。环境调控方面，引进安装了目前较为先进的智能化控制系统，实现了光、温、水、肥等气候因素及卷帘、通风的自动控制。基质料发酵方面，对不同微生物菌剂在牛粪、秸秆堆体温度及体积变化方面进行了科学测定，筛选出了适宜的发酵菌剂，为基质料发酵提供了理论依据。围绕基质料配方筛选，以当地生产原料（玉米秸秆、牛粪、河砂、菌渣）为主，引进蛭石、草炭等原料，复配12 个基质配方，筛选出适合当地蔬菜生产的基质配方5 个；引进6类94 个蔬菜品种，开展非耕地亚逆境设施栽培的蔬菜品种引进筛选研究，筛选出适宜不同生态区域、不同非耕地类型的蔬菜品种16 个。分别在番茄、辣椒、茄子、黄瓜等蔬菜上，按照不同生产茬口，定期取样化验，对非耕地栽培基质的理化性状开展了测试研究，对基质内养分含量进行详细的分析。同时对冬春茬番茄、茄子的养分供应与吸收特征和黄瓜氮钾追肥用量开展了校验试验，为非耕地蔬菜施肥量化提供了依据；围绕农废资源的合理利用，在总寨镇非耕地示范区建成面积1 万m2发酵场一处，利用农残废弃物玉米秸秆、菌渣、各类动物粪便、炉渣等原料、发酵复配栽培基质，年生产基质1.5 万m3，供应给肃州区非耕地日光温室生产基地和嘉峪关等周边县市。建成生物有机肥厂一处，对基地尾菜、动物粪便等农废产品进行再循环利用，有效提高了农废产品利用率。

农业废弃物应用前景

农业废弃物利用已成为世界各地普遍关注的问题。尤其是当今这个能源、资源被大肆开发利用，而新型替代能源又没有开发出来的尴尬时代，使得农业废弃物利用显得尤为迫切与重要。但面对市场的规模化、效益化要求，致使传统的“老三样”（贮藏、堆沤、还田）开发已不适应社会发展的需要。以高产值、低成本为目标，对农林牧渔业废弃物进行资源化、统筹利用，是今后发展的必然趋势。

随着人们对优质农产品需求的激增和国家农业现代化、产业化项目的实施，无公害绿色蔬菜的有机基质生产很快成为了热点，并且扩宽了基质原材料的可利用范围。可作为栽培基质的原料物质有：农、林业废弃物及副产品与自然界中可利用资源，如各种作物秸秆（麦秆、油菜秆、葵花秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆等）、农副产品（麦壳、稻壳、花生壳、玉米芯、椰子壳等）；木材刨花、锯末、树皮等；可重复利用的废弃物，如糖厂制糖过程中废弃的甘蔗渣、生产食用菌后的废弃的菇渣、造纸厂造纸过程中废弃的芦苇末、药渣、糠醛渣、木糖渣等；天然的优良基质草炭；禽畜粪便（马粪、牛粪、羊粪、鸡粪等）也被人们作为基质原料来复配栽培基质，而中科院蔬菜花卉研究所将营养丰富的禽畜粪便，通过发酵、消毒处理，复配成有机固态专用肥，并在有机生态型无土栽培系统中应用，替换营养液为作物提供营养。无机基质材料、尤其是惰性无机材料的研究、应用也比较成熟。

肃州区年产农作物秸秆约70 万吨，年产食用菌废料约1.12 万吨，利用率不到30%，而有机生态型无土栽培技术，改变了“万物土中生”的传统观念和土壤耕作方式，以作物秸秆、食用菌废料、炉渣等有机、无机物按一定的比例配制，装入特定的栽培槽中，直接移苗着床，代替土壤生产，在不宜耕作的地方如砂石，废弃地、荒滩地、盐碱地、不毛之地都可以栽培作物。

肃州区现有闲置非良性砂石、盐碱地面积达100 万亩（6.7 公顷）以上，利用率非常有限，但由于发展无土栽培不受地域限制，为开发利用这类地带提供了条件。近年来，在中国农科院蔬菜花卉研究所专家的指导下，肃州区依托甘肃农业大学、省农科院、省经作站等科研推广机构，全区主要开发形成了砂石、荒漠、盐碱三种类型的日光温室建造结构，并配套有机生态无土栽培技术。每667 m2温室可利用玉米秸秆40 吨；食用菌废料10吨；牛、鸡粪等动物粪便10 吨，非耕地日光温室建设以每年新增2000 亩（133 公顷）的速度递增，依托肃州国家级现代农业示范区建设，分别在总寨、银达、西洞规划了三处面积达5000亩（333 公顷），集现代农业高科技展示、现代设施蔬菜标准化生产、食用菌、特色林果、休闲观光、循环农业等为一体的3 个农业产业示范园，在今后的3～5 年内，肃州区非耕地日光温室面积将累计达到3 万亩（2000 公顷），按照“减排放、再利用、循环化”的循环经济发展理念，通过科学规划、合理布局、循环利用，构建生态养殖业、设施种植业、光伏发电产业、旅游观光农业为一体的循环经济产业体系，农废产品利用率将达到80%以上。