华中农业大学脉动真空灭菌器项目竞争性磋商

环境温湿度、光照强度、水分、盐碱度、作物生理指标……这些参数关系农作物生长，现代农业通过农业信息智能感知技术便可轻松“一网打尽”。 然而实时监测这些指标需要电力驱动，电力无疑是智慧农业蓬勃发展的“源头活水”。田间地头常常难以铺设管线，而电池有限续航能力和污染风险又比较突出。因此发展农业信息“无源感知”是未来智慧农业一大趋势。 为更好地解决这一难题，浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组，提出了一种简便有效的方法，从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。首次将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中，并用于降雨时雨水能的收集，通过能量转化获取电能。 这项研究，近日发表在国际知名期刊《纳米能源》（ Nano Energy ）上，论文第一作者为浙江大学生物系统工程与食品科学学院2020级博士研究生姜成美 ，通讯作者为平建峰研究员。 功能化纱线的制备流程及其在农业中的应用场景把摩擦纳米发电机装进农用纺织品的纱线里 南方地区经常暴雨成灾，造成农业生产的巨大损失。农用纺织品在大棚设施中最为常见，它能够遮阴挡雨，保护农作物。 如何从农业环境中挖掘能源？ 浙大科研人员将这两者巧妙结合，通过纱线表面功能化，将摩擦纳米发电机依附在纱线上，织成智能化农用纺织品，利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流，源源不断地为智慧农业供能。装载摩擦纳米发电机的纱线可以说是智慧农业的“无源活水”。 这个研究灵感来自一场突如其来的大雨：仲夏时节，一场突如其来的倾盆大雨透过来不及关闭的窗户摧残了窗台边的绿植。这引起了研究人员的思考：“农作物所处的环境只会更恶劣，那么我们就想办法利用它的恶劣。”大棚不仅可以作为作物、动物的“保护伞”，还可以作为雨滴能的收集器。 实验数据显示，在9.5牛顿的连续力作用下，3厘米长的纱线就能产生7.7伏的电压。 平建峰介绍，未来通过连接储能设备，这些被改造的农用纺织品，不仅可以为种植业和畜牧业提供保护以提高农畜产品质量与产量，还可以为物联网感知器件源源不断地输送电能，从而开展农业信息的无源监测和实时提供天气状况。 功能化纱线在农用纺织品上的应用绿色能源在智慧农业中具有广阔应用 为什么雨滴的能量可以转化成电能呢？ 这是因为对农用纺织品的纱线进行了特殊改造。科研人员在其表面覆盖了两层特殊材料——导电的碳化钛纳米材料和不导电的聚二甲基硅氧烷（一种高分子聚合物）。 功能化纱线收集雨滴能的原理 该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极，不仅具有高导电性能，还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。因此在实现农用纺织品原有的农用保护材料、保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育基材的功能基础上，还能从农业环境中源源不断地获取能源，为智慧农业提供驱动力，实现农业信息“无源实时感知”。 平建峰说，这两种材料具有良好的生物相容性，而且整个制备过程易于规模化和工业化。

现有智慧农业企业主要的业务是信息服务，互联网管理、品种培育等信息获取及管理方面，而很少见到对生产流程中的硬件设施进行优化的企业，ISET将以此为切入点，完善智慧农业的各个环节。ISET以智慧农业为主线，打造以智慧导航转运机器人、智慧喷灌转运机器人、智能农作物识别采摘机器人，以及定制机器人辅助农业生产产品服务等为分支的产业链。

目前，生物法是工业废水处理的常用方法，但其在处理含盐高浓度有机废水时效果不理想。焚烧法是一种简单高效的化学处理方法。高浓度有机废液中的大分子有机物在高温下会氧化分解，转化为二氧化碳、水、氮氧化物等小分子物质，从而达到无害排放目的。 常见废水焚烧装置主要有三种：液体喷射炉、回转窑焚烧炉和流化床焚烧炉。这些焚烧炉的燃烧室大多由耐火材料砌成，对有机废水的盐分、pH要求较高，否则在焚烧过程中会产生低熔点共晶体，导致炉膛结焦、结渣以及造成炉膛酸碱腐蚀，严重影响焚烧炉使用寿命。 东南大学提供了一种含盐高浓度有机废水处理装置及方法，用于处理含盐高浓度有机废水。该工艺集蒸发除盐、喷射焚烧、废液浓缩、烟气处理等于一体，对于极难处理的苯环类、杂环类等各类含盐高浓度有机废水具有很好的处理效果，工艺简单，处理效率高，成本低。 本技术已申请国家发明专利2件（授权1件），发表学术论文8篇，获国家“973”、江苏省环保厅科技项目支持。

HSAN-C吹脱回收硫酸铵技术： 新型吹脱塔是氨氮废水在碱性条件和一定温度下，通过高频超声的空化作用和专用塔板，在空气的动力作用下，使废水中的游离氨最大程度进入空气中，从而降低废水中氨氮含量的新型设备，吹脱出的氨气进入高效回收塔，可回收25%的硫酸铵产品，也可通过分离装置直接回收高纯度的硫酸铵晶体。 经过我公司多年的研究、改进和优化，吹脱塔一次性吹脱效率可达92%以上，该设备目前已广泛应用于煤化工、有色金属、精细化工等行业，并已出口至台湾。 蒸发回收铵盐技术： 对于偏酸性高氨氮废水，氨氮均以铵盐形式存在，如采用吹脱、蒸馏等技术需将氨氮转化为游离氨，不仅需消耗大量的液碱，而且铵盐转化为钠盐，未能根本解决出水达标问题；而采用低温多效蒸发技术，使铵盐结晶回收，冷凝出水达到回用标准，从而实现高氨氮废水处理的零排放。 特点：（1）利用负压多效蒸发技术，提高了生蒸汽的利用率，从而达到节约蒸汽的目的，通常二效或多效蒸发每吨废水蒸汽消耗量为0.28-0.33吨；（2）可直接回收高纯度的硫酸铵、氯化铵、硝酸铵和硫酸钠晶体，出水可达回用标准，从而实现废水处理的零排放； 双效节能汽提脱氨成套技术： 技术特点：（1）采用双效汽提＋精馏复合工艺流程，对氨氮废水进行汽提及精馏得到浓度为10—20％浓氨水或者高浓度氨气。不仅可以实现废水氨氮含量达标排放（<15mg/L），而且实现其中氨氮的资源化回收利用。（2）在氨氮废水处理系统中采用双效节能技术有效利用系统热量，使处理氨氮废水蒸汽单耗在汽提精馏脱氨成套技术的基础上再降低45％左右，一般为90—110 kg/吨废水。

原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)，是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。 原子力显微镜主要由带针尖的微悬臂，微悬臂运动检测装置，监控其运动的反馈回路，使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件，计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测，当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时，检测该斥力可获得表面原子级分辨图像，一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM 测量对样品无特殊要求，可测量固体表面、吸附体系等。

自然水体受污水中氮素污染，富营养化日益严重。氨氮已经成为我国污染总量控制的限制性指标。高氨氮废水成分复杂，缺乏经济有效处理技术。厌氧氨氧化工艺是解决高氨氮废水脱氮难题的最佳方案。为高氨氮废水处理提供新途径，与现有技术比较，建设和运行费用分别降低 25%、35%以上。 厌氧氨氧化生物脱氮优点 : 电耗降低 60%左右 有机碳源需求为“0” 温室气体减排 90%以上 污泥产量降低 50%以上 根本改变现有高氨氮废水处理模式, 可持续的最佳生物脱氮模式 。

成果与项目的背景及主要用途： 随着经济的飞速发展和生活消费水平的提高，城市生活垃圾大量增加,垃圾 的堆放不仅占用大量土地，而且严重地污染环境，破坏生态平衡。 目前城市生活垃圾采用的处理方法多为：填埋处理、堆肥、焚烧与热解。综 合环境、经济、社会等各方面效益考虑，卫生填埋法工艺简单但占用大量土地， 而且周围环境恶劣，对复原土地的使用和填埋后可能的污染问题也值得推敲。堆 肥法只能处理垃圾中的有机质，垃圾必须经过分拣，肥料可以肥田植树,美化环 境。焚烧法处理垃圾速度快，无害化减量化彻底，但其排放污染情况严重，对人 类健康构成威胁。热解法可为人类提供清洁能源，方便生活，具有广泛前途，但 对垃圾热值的要求较高。 天津大学在天津市科委的支持下，研制的新型城市生活垃圾热解处理装置填 补了国内空白，国际上也刚刚开始研究。在长期实验的基础上开发出第三代垃圾 热解处理装置。 技术原理与工艺流程简介： 热解法也称为裂解法,是把有机废弃物在无氧或贫氧条件下加热 600～900℃, 用热能使化合物的化合键断裂,由大分子量的有机物转化成小分子量的可燃气体、 液体燃料和焦碳的过程。垃圾的热解处理是利用其中有机废物成分的热不稳定性， 在无氧或缺氧的条件下加热，使之在高温下分解，最终成为可燃气、液态焦油和 少量炭状残余物形式的过程。这是一种清洁的处理方法，且减量化程度高。这种 技术与焚烧法相比温度较低,无明火燃烧过程，重金属等大都保持原状在残渣之 中,可回收大量的热能。尤其是此种方式具有二恶英产生的逆条件,较好的解决了 垃圾焚烧技术的最大难题。 天津大学研制的新型垃圾热解资源化处理技术,其装置采用固定床炉型, 属 151天津大学科技成果选编 于上吸式热解制气。供给一定量的空气和水进入反应器,使废物部分自燃,生成热 量将支持热解反应。在垃圾热值足够高时，整个过程可以自动连续运行而无须外 界热量供应。工艺将氧化、还原、裂解及相关技术有机结合,垃圾依次经过干燥 层、干馏层、还原层和氧化层,与气体在逆向运动中进行充分热交换,在不增加烘 干设备和前分选处理设备的情况下对垃圾进行资源化处理,将有机废物在较高温 度下转变为气体燃料,热值接近城市煤气热值,经净化回收装置可加以利用。剩余 物仅为 5 %～8 %的无机灰。900 ℃ 的最高处理温度可基本消灭任何病菌,达到 无害化的处理效果。 成果水平及主要技术指标： 针对不同生活垃圾日处理量可定制不同处理能力的装置设备，以日处理量 15 吨生活垃圾的热解处理设备为例： 1．垃圾热解处理装置每日处理 15 吨生活垃圾，可产生约 2500~3000 立方米 可燃气（前期的试验已经获得此数据），热值约 2000 大卡/立方米（已经检验部 门验证）； 2．垃圾处理后产生 5-8%左右体积的固体无机物，拟用做为小区花草的养殖 土； 3. 垃圾处理过程产生的二恶英低于国际最低标准 0.1ng TEQ/m3，我国制定 的标准是 1.0 ng TEQ/m3。 应用前景分析及效益预测： 以 15 吨装置为例，设备每年产生的经济效益分析指标： 1．15 吨装置的全年生活垃圾处理量为 5,000 吨（按 330 天计算），可获得 825,000m3 的可燃气，折合人民币 40 多万元（按 0.5 元/m3 计）； 2．全年 5,000 吨垃圾就地处理可节省运输车辆 6,000 台次/年，节省交通费 用约 30 万元（按 50 元/台车计）； 3．全年节省垃圾处理费用 15 万元（按 30 元/吨垃圾计）。 每年总计产生经济效益约 85 万元。 主要设备：设备本体、控制系统、垃圾存储仓、垃圾上料系统及相应的附属 设备等； 152天津大学科技成果选编 153 主要原材料及来源：金属、自控； 设备投资：每台 15 吨垃圾处理量的设备约计价格 100 万元； 总投资：总计消耗费用约 116 万元，估计两年运行即可收回成本。 合作方式及条件：技术转让

项目简介 原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)，是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。原子力显微镜主要由带针尖的微悬臂，微悬臂运动检测装置，监控其运动的反馈回路，使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件，计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测，当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时，检测该斥力可获得表面原子级分辨图像，一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM 测量对样品无特殊要求，可测量固体表面、吸附体系等。a 传统的商业CAFM 针尖图  b 覆盖有石墨烯层的CAFM 针尖应用范围原子力显微镜(AFM) 在许多基础研究领域中得到广泛使用，是超微观察工具，特别是对于不具有导电性的生物样品和有机材料等，AFM 同样可以提供较高分辨率的表面形貌图像。同时，AFM 还具有操纵和改造原子、分子世界的手段。原子力显微镜为了避免加宽效应，一般通过电子束加工针尖使其曲率半径达到几个纳米，来提高图像的分辨率和准确度。但仍然存在着一些局限性，例如：针尖性质的变化很大，获得高分辨率的图像变得很难。另外，针尖扫描时的磨损对分辨率也有影响。AFM 能获得原子分辨率，主要是因为在其针尖的表面存在着原子级的突起，构成了与样品的实际接触。但是这些突起的尺寸形状和化学组成是未知的，而且在实验中经常发生改变，因此获得可信赖的针尖是成像过程中获得高分辨率的关键。不同的针尖适用于AFM 不同的应用领域。导电原子力显微镜（CAFM）采用固体金属作AFM 的针尖，对材料进行纳米尺度的电学表征依然存在着同样的困扰。 项目阶段北京大学工学院研究团队利用单层石墨烯包覆CAFM 金属针尖，发现石墨烯包覆的针尖保留了包覆前针尖的形状，并且包覆的针尖能承受非常高的电流和摩擦力。新型针尖具有稳定、耐磨、寿命长、图像失真度低等优点，很好的解决了现有AFM 针尖中存在的问题，提高了AFM 的仪器性能。知识产权该项研究已经申请了欧洲专利，纳米技术设备领域的诸多公司表现出了对该项研究成果的强烈兴趣。合作方式 技术转让、合作开发、技术入股。