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【關(guān)鍵詞】生物制藥廢水 生物安全性 檢測方法 深度處理
1 概述
在制藥過程中,主要的污染物都在生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中,其中包括洗滌廢水、冷卻廢水、廢母液等。生物制藥行業(yè)的廢水含有大量具有生物毒性的有機(jī)污染物,并且較難降解。其中殘留發(fā)酵基質(zhì)、萃取廢液、蒸餾殘存廢液、染菌倒罐廢液中含有高濃度的COD、硫酸鹽和懸浮物,另外廢水中還會(huì)有抗生素、反應(yīng)中間體等具有生物毒性的物質(zhì)殘留,并且菌株發(fā)酵時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些具有生物毒性的發(fā)酵衍生產(chǎn)物,都會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大危害。
本文從制藥行業(yè)現(xiàn)狀出發(fā),對(duì)現(xiàn)今較為普遍的廢液處理方法以及生物安全性的監(jiān)測方法進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)述和分析,通過對(duì)比各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了現(xiàn)存問題的解決方法,并對(duì)未來的發(fā)展方向做了展望。
2 廢物處理現(xiàn)狀
追溯至上世紀(jì)70年代,我國制藥行業(yè)對(duì)廢水的處理方法主要有活性污泥法和厭氧法,經(jīng)過將近十年發(fā)展,廢水處理技術(shù)突飛猛進(jìn),處理方法也層出不窮,到上世紀(jì)80年代已有SBR法、生物流化床法、生物接觸氧化法和UASB法等方法。這幾種方法各有各的優(yōu)勢(shì),可針對(duì)不同的廢水情況有針對(duì)性地選用,其中SBR法COD去除率高,生物流化床法運(yùn)行穩(wěn)定、效果明顯,生物接觸氧化法COD和氨氮的去除率皆較高,UASB法效果穩(wěn)定,副產(chǎn)物具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。總體來說,目前生物制藥廢水處理難度依然較大,處理后的廢水依然存在著一定的生物安全隱患,所以在生物制藥過程中需要建立生物安全性分析的工藝環(huán)節(jié),進(jìn)而針對(duì)分析數(shù)據(jù)和結(jié)果,采用合適的處理方法和工藝,對(duì)廢水進(jìn)行有效的深度處理。
3 生物安全性檢測方法
3.1生物毒性檢測
生物毒性是指生物在某種物質(zhì)的影響下發(fā)生生物體生理活動(dòng)不良改變,主要包括急性毒性、慢性毒性和可遺傳性毒性。其中急性毒性是指廢水中有機(jī)污染物對(duì)生物機(jī)體在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生不良影響,對(duì)環(huán)境污染防治具有更為直接的指導(dǎo)意義,應(yīng)用較為普遍。在急性毒性檢測中,通常選用魚類、浮游生物和微生物作為測試樣本生物,通過采集和分析污染物對(duì)測試樣本生物產(chǎn)生損害的數(shù)據(jù),進(jìn)一步評(píng)定污染物的生物毒性。雖然以魚類和浮游生物為測試樣本生物,對(duì)制藥工業(yè)廢水的生物毒性檢測靈敏度和準(zhǔn)確度高,但其工作量大,測試周期長。以微生物作為測試樣本生物,具有高自動(dòng)化、誤差小、檢測速度快等優(yōu)點(diǎn),目前應(yīng)用最為廣泛。
3.2抗生素殘留檢測
微生物的基因會(huì)由于抗生素的存在而改變,隨食物鏈傳遞,人類生命健康也會(huì)受其危害,所以對(duì)抗生素殘留進(jìn)行檢測是十分必要的,目前采用的方法主要有微生物法、酶聯(lián)免疫法、液相色譜-紫外熒光法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。其中,微生物法和酶聯(lián)免疫法具有較高的檢出限,應(yīng)用不太廣泛。起初,液相色譜-紫外熒光法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的檢測步驟繁瑣、重復(fù)性差、檢測限低,所以應(yīng)用受限。近年來,這兩種方法的由于其靈敏度高,具有良好的特異性,并且與萃取技術(shù)組成串聯(lián)工藝使得檢出限變低,從而在食物和飲用水的抗生素殘留檢測中應(yīng)用較多,但是受檢測條件限制較大,一般在不同色譜柱和不同萃取技術(shù)下的檢測效果皆不相同。
4 深度處理技術(shù)
在處理生物制藥廢水的過程中,常規(guī)工藝難以徹底除去其中具有生物毒性的污染物,所以需要研發(fā)深度處理技術(shù),以去除廢水中的生物安全危害因素,目前的深度處理技術(shù)主要包括物化法、氧化法和組合法。
4.1物化法
物化法是指物理法和化學(xué)法相結(jié)合的方法,其中以混凝沉淀法、吸附法和透析法為主。
混凝沉淀法是在廢水中加入混凝劑,懸浮物和膠體凝聚,通過吸附其他的污染物進(jìn)一步形成更大的沉淀,從而將污染物從廢水中出去。常見的沉淀劑有三氯化鐵、聚丙烯酰胺、硫酸鋁、水合氯化鋁等。
吸附法是采用具有吸附作用的吸附材料來吸附廢水中的有害物質(zhì),從而達(dá)到凈化目的的一種方法。使用吸附法之前通常先利用常規(guī)方法對(duì)廢水進(jìn)行處理,這是因?yàn)槲讲牧显诟呶廴疚餄舛鹊膹U水中容易達(dá)到吸附容量飽和,并且吸附材料再生復(fù)雜、損耗巨大。最為常見的吸附材料為活性炭。
透析法一般是利用具有選擇透過性的透析膜來處理廢水,從而將有害物質(zhì)從廢水中隔離出去。這種方法的深度處理效果顯著,但是需要選用合適的透析膜材料,并且成本相對(duì)較高。透析法還可以實(shí)現(xiàn)廢水中抗生素的回收,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科技發(fā)展,透析膜成本降低后,該方法將會(huì)成為一種具有發(fā)展前景的方法。
4.2氧化法
氧化法處理廢水的原理是利用自由基的氧化性將廢水中的還原性物質(zhì)氧化,生成二氧化碳和水,對(duì)具有生物毒性的物質(zhì)進(jìn)行破壞,從而達(dá)到凈化廢水、消除廢水對(duì)環(huán)境和人類生命健康造成危害的目的。按照產(chǎn)生自由基的方法和原理的不同,通常包括光催化氧化法、電化學(xué)氧化法和化學(xué)氧化法。
4.3組合法
對(duì)于某些高濃度污染物含量的廢水,單獨(dú)使用一種處理方式已經(jīng)不能滿足國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求,采用多種處理方法的組合工藝可以在很大程度上提高污染物的處理效果,提高制藥廢水排放的生物安全性。一般的組合工藝都采用預(yù)處理技術(shù),對(duì)高污染物含量的廢水進(jìn)行預(yù)處理,除去大部分污染物,然后再利用深度處理技術(shù),對(duì)難以去除的部分物質(zhì)進(jìn)行深度處理。
5 結(jié)語
本文簡單介紹了現(xiàn)今生物制藥行業(yè)的廢液處理現(xiàn)狀,并從生物毒性檢測和抗生素殘留檢測兩方面評(píng)析了生物安全性檢測方法。另外本文也從物化法、氧化法和組合法三個(gè)方面介紹了目前較為常用的廢水深度處理技術(shù),通過比較和分析,組合法是未來廢水處理發(fā)展的方向。
參考文獻(xiàn):
[1]殷智.抗生素廢水處理工藝中生物安全隱患[大連交通大學(xué)工學(xué)碩士論文].大連:大連交通大學(xué),2007.
關(guān)鍵詞:醫(yī)藥工業(yè);制藥廢水;工程實(shí)例
中圖分類號(hào):X787文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16749944(2013)04015903
1引言
醫(yī)藥工業(yè)是我國工業(yè)體系中的重要產(chǎn)業(yè)之一,但大多數(shù)企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)含量低、新藥開發(fā)能力低、經(jīng)濟(jì)效益低、污水治理設(shè)施及運(yùn)行管理投入小,導(dǎo)致制藥行業(yè)成為國家環(huán)保規(guī)劃重點(diǎn)治理的12個(gè)行業(yè)之一。
制藥廢水通常成分復(fù)雜,有機(jī)污染物種類多、濃度高、含鹽量高和NH3-N濃度高、色度深且具有一定生物抑制性,相對(duì)其他有機(jī)廢水,處理難度更大。
結(jié)合制藥業(yè)生產(chǎn)工藝和排污特點(diǎn),可將制藥廢水分為生物發(fā)酵類、化學(xué)合成類、提取類、生物工程類、中藥類及混裝制劑類等廢水。本文通過工程實(shí)例,介紹某項(xiàng)目化學(xué)合成制藥廢水的處理工藝。
2項(xiàng)目簡介
2.1項(xiàng)目概況
某企業(yè)主要從事藥物及其關(guān)鍵中間體和抗腫瘤藥物原料的生產(chǎn)和銷售, 承接醫(yī)藥原料及中間體和抗腫瘤藥物原料領(lǐng)域的研發(fā)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
2.2設(shè)計(jì)原則
(1)嚴(yán)格執(zhí)行國家及當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)規(guī)定,確保各項(xiàng)出水指標(biāo)達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn);
(2)針對(duì)廢水水質(zhì)特點(diǎn),選用技術(shù)先進(jìn)可靠、工藝成熟穩(wěn)妥、處理效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、操作管理方便的處理工藝,以節(jié)約投資,降低運(yùn)行費(fèi)用,確保達(dá)標(biāo)排放;
(3)設(shè)備選型做到合理、可靠、先進(jìn)、節(jié)能;設(shè)備布置合理,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積少,投資小;
(4)操作管理方便,技術(shù)要求簡單,維修簡便,適宜于長期使用;
(5)在設(shè)計(jì)中適當(dāng)考慮處理設(shè)施運(yùn)行的自動(dòng)化操作,以減少勞動(dòng)力,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.3設(shè)計(jì)范圍
該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)范圍從污水處理站進(jìn)水口到總排口,與廠方水、電等交接點(diǎn)為設(shè)計(jì)界區(qū)外1m。不包括站外至污水處理站的供水、供電、污水管渠、車間污水管的分流及干化污泥的外運(yùn),污水外排去向。
3項(xiàng)目產(chǎn)品工藝分析
3.1項(xiàng)目產(chǎn)品工藝
該項(xiàng)目的主要產(chǎn)品為硝苯地平控釋片、卡左雙多巴控釋片、甲磺酸二氫麥角堿緩釋片等。主要產(chǎn)品的制作工藝如下:
3.1.1硝苯地平控釋片制造工藝
(1)將藥物與促滲劑等藥用輔料混合均勻、干法制粒。
(2)將促滲劑、滲透壓活性物質(zhì)藥用輔料混合均勻后濕發(fā)制粒。
(3)制備雙層片芯。
(4)制備控釋層包衣液。
(5)包控釋層。
(6)打孔。
(7)包薄膜衣。
3.1.2卡左雙多巴控釋片制造工藝
(1)依次將左旋多巴、卡比多巴、微晶纖維素、羥丙甲纖維素混合。
(2)勻速加入粘合劑、制粒。
(3)粒粒過篩。
(4)干燥。
(5)粒粒過篩整粒,備用。
(6)確定片重。
3.1.3甲磺酸二氫麥角堿緩釋片制造工藝
(1)將處方中的聚維酮溶于處方量的乙醇作為粘合劑、備用。
(2)將主藥中的甲磺酸二氫麥角堿溶于粘合劑中、備用。
(3)混合。
(4)制粒。
(5)干燥。
(6)整粒。
(7)終混。
(8)中間體含量確定。
(9)壓片。
3.2項(xiàng)目廢水來源、產(chǎn)生量以及水質(zhì)
該項(xiàng)目生產(chǎn)廢水主要來源于固體制劑車間設(shè)備沖洗水、研發(fā)中心研發(fā)廢水、純化水制備濃水、員工生活污水、循環(huán)水池排水等。
3.2.1車間設(shè)備沖洗廢水
根據(jù)工藝流程分析,需定期對(duì)混合機(jī)、流化床、造粒機(jī)、整粒機(jī)等設(shè)備進(jìn)行沖洗產(chǎn)生沖洗廢水,先用自來水沖洗,后用純化水沖洗。原料桶沖洗之前先用專用抹布將粘在桶壁上的物料擦拭下來收集作為固廢, 然后將桶進(jìn)行機(jī)械清洗。清洗過程中約有 0.1%的原輔料進(jìn)入清洗廢水中。根據(jù)同類型企業(yè)的調(diào)查結(jié)果,廢水中殘留部分輔料及原料藥,水質(zhì)為CODCr約1500~2500mg/L,按平均水質(zhì)CODCr約2000mg/L、氨氮50mg/L,SS 400mg/L。
3.2.2研發(fā)中心研發(fā)廢水
主要為研發(fā)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備沖洗水、地面沖洗水及研發(fā)人員生活污水,主要污染物為有機(jī)雜質(zhì)、氮有機(jī)物。根據(jù)類比同類規(guī)模醫(yī)藥研發(fā)實(shí)驗(yàn)室用水量統(tǒng)計(jì)情況,實(shí)驗(yàn)室地面每周沖洗一次,沖洗水量按 5L/m2·次計(jì),外加各類研發(fā)設(shè)備沖洗,預(yù)計(jì)研發(fā)廢水產(chǎn)生量為12.4t/d;廢水水質(zhì)為CODCr約1500mg/L,氨氮 60mg/L,SS 600mg/L。
2013年4月綠色科技第4期
潘 莉:制藥廢水治理工程實(shí)例環(huán)境與安全
3.2.3純化水制備濃水
該項(xiàng)目配套有純化水制備設(shè)施。項(xiàng)目純化水用量約 6t/d,主要用于設(shè)備沖洗及研發(fā)設(shè)備用水。根據(jù)二級(jí)反滲透裝置的制水原理及同類裝置的實(shí)際運(yùn)行情況,純化水制備濃水產(chǎn)生量約1.5t/d,直接排入下水道,平均水量約1.5t/d,廢水水質(zhì)狀況為:懸浮物≤80mg/L,Ca2+120mg/L。
3.2.4生活污水
該項(xiàng)目勞動(dòng)定員350人,生活用水量按100L/人·d計(jì),生活污水產(chǎn)生量按生活用水量的80%計(jì),則生活污水產(chǎn)生量約28t/d,按250d計(jì)為7000t/年;一般生活污水COD濃度約300mg/L,氨氮濃度約35mg/L。
3.2.5循環(huán)水池排水
根據(jù)工程可研報(bào)告,冷卻塔循環(huán)水池排水18m3/h,288m3/d,全部作為清水排入雨水管網(wǎng),不計(jì)入廢水總量。
4廢水處理工藝
4.1設(shè)計(jì)規(guī)模
根據(jù)環(huán)評(píng)和業(yè)主提供的水量數(shù)據(jù),該處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量為200t/d。
4.2設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)
根據(jù)環(huán)評(píng)和業(yè)主提供的水質(zhì)數(shù)據(jù),考慮一定的安全系數(shù)(Kz=1.1),確定設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。詳見表1。
表1設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)
名稱pH值CODcr/(mg/L)氨氮/(mg/L)SS/(mg/L)數(shù)值6~91820100420注:由于廢水中含有有機(jī)氮,在水解過程中會(huì)形成氨氮,故設(shè)計(jì)值放大。
4.3設(shè)計(jì)出水指標(biāo)
根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局和污水處理廠進(jìn)水要求,該項(xiàng)目的出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),具體標(biāo)準(zhǔn)限制如表2。
表2設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)
項(xiàng)目pH值SS/
(mg/L)CODcr/
(mg/L)BOD5/
(mg/L)NH3-N/
(mg/L)TP/
(mg/L)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)6~915015030251.0
4.4廢水水質(zhì)情況分析
該企業(yè)利用外購原料藥生產(chǎn)片劑或膠囊,整個(gè)生產(chǎn)過程中,沒有化學(xué)合成過程,因此沒有工藝廢水產(chǎn)生,只有生產(chǎn)線上的容器清洗水和料桶清洗水,因此項(xiàng)目所產(chǎn)生的廢水相對(duì)濃度較低,污染較輕。
該企業(yè)使用的主要原輔料包括:左旋多巴、卡比多巴、甘露醇、硝苯地平、羥丙甲基纖維素及其他類型纖維素。其中硝苯地平不溶于水;左旋多巴及卡比多巴屬于帶苯環(huán)的芳香族類氨基酸,水中溶解度為5000mg/L,無生物毒性,苯環(huán)雖難以打開,但經(jīng)過較長時(shí)間的污泥馴化,還是可生物降解;甘露醇溶于水,易生物降解;羥丙甲基纖維素及其他類型纖維素在水中溶漲,多以膠體形式存在于水中,難生物降解。上述物料只在清洗容器或料桶時(shí)會(huì)進(jìn)入廢水中,按 0.1%的流失量計(jì)算,上述物料在廢水中的濃度只有幾十ppm,對(duì)CODcr的貢獻(xiàn)并不大。在生產(chǎn)過程中,丙酮作為溶劑大量使用,丙酮溶于水,因此我們分析 CODcr的貢獻(xiàn)主要來自于丙酮,低濃度丙酮可生物降解。
該企業(yè)設(shè)有獨(dú)立的研發(fā)中心,研發(fā)中心廢水具有不確定性,建議單獨(dú)收集并預(yù)處理。根據(jù)上述分析,該企業(yè)廢水特點(diǎn)如下。
(1)廢水主要是設(shè)備及車間清洗水,污染程度相對(duì)較輕,污染因子主要是 CODcr、氨氮及懸浮物。
(2)廢水的COD濃度不高,組成COD的成分以丙酮、甲基纖維素、甘露醇左旋多巴等為主,除甲基纖維素外,其他均可生物降解,其中丙酮、甘露醇可生化性較好。
(3)甲基纖維素在水中溶脹,以膠體形式存在,硝苯地平不溶于水,這兩類物質(zhì)均可混凝沉淀去除。
(4)廢水中不含生物毒性物質(zhì)。
(5)廢水中氨氮以有機(jī)氮形式存在,有機(jī)氮會(huì)逐漸降解為氨氮,造成廢水中氨氮不降反升。
(6)研發(fā)中心廢水量小,但水質(zhì)多變,需特別予以關(guān)注。
4.5處理工藝的選擇
根據(jù)對(duì)該企業(yè)的廢水的分析,廢水主要含有部分原輔料及溶劑,表現(xiàn)為有機(jī)污染和氨氮污染,無生物毒性,因此考慮以生化處理工藝為主體。廢水中含有較多懸浮物和膠體物質(zhì),該部分物質(zhì)難生化降解,考慮通過混凝沉淀去除。 廢水中可溶COD組成以丙酮、甘露醇等可生化性較好成分居多,但也含一定的左旋多巴等可生化性較差物質(zhì),因此考慮采用水解+好氧的組合工藝。設(shè)置單獨(dú)水解沉淀池,保持一定濃度的、有針對(duì)性的兼氧水解菌,將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物,提高廢水的B/C比為提高廢水的可生化性,同時(shí)將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮。
好氧工藝的選擇需要考慮生物脫氮。生物脫氮主要通過硝化-反硝化實(shí)現(xiàn),A/O工藝是一種成熟的生物脫氮工藝,并通過前置反硝化段,利用廢水中有機(jī)物作為反硝化段的碳源,避免了外加碳源,減少了運(yùn)行費(fèi)用。
研發(fā)中心廢水水量小,但水質(zhì)難以確定,難以排除高濃、有毒有害廢水的排放,因此,為保險(xiǎn)起見,將研發(fā)中心廢水單獨(dú)收集,單獨(dú)預(yù)處理。預(yù)處理工藝采用Fenton氧化工藝,F(xiàn)eSO4和H2O2通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng),生產(chǎn)羥基自由基,為強(qiáng)氧化體系,能對(duì)苯環(huán)進(jìn)行破環(huán),降解廢水中的難降解污染物,消除廢水的毒性,并提高廢水的B/C比,該工藝具有廣泛的適用性,且操作方便。通過 Fenton氧化處理,基本可以消除廢水的毒性,并提高廢水可生化性,避免因不可預(yù)料的排放對(duì)生化處理系統(tǒng)的沖擊。
經(jīng)過上述組合工藝處理的廢水,能滿足連續(xù)穩(wěn)定的出水排放要求。
4.6處理工藝流程
處理工藝流程見圖1。
圖1處理工藝流程4.7工藝說明
研發(fā)中心的實(shí)驗(yàn)廢水自流到集水槽,通過泵提升到Fenton反應(yīng)槽,反應(yīng)槽內(nèi)加酸,將pH值調(diào)節(jié)至3~4,加入FeSO4和H2O2進(jìn)行反應(yīng)。Fenton反應(yīng)過后的廢水加堿調(diào)節(jié)pH值至 8~9,并加入PAM,上清液排入調(diào)節(jié)池,污泥排到污泥池。
車間清洗廢水及生活廢水自流到調(diào)節(jié)池,在調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后通過泵提升到反映池,反應(yīng)池內(nèi)投加PAC、PAM,通過攪拌機(jī)攪拌發(fā)生絮凝反應(yīng),形成大顆粒絮體,然后自流到混凝沉淀池,通過重力作用實(shí)現(xiàn)泥水分離,上清液自流到水解池,污泥排到污泥濃縮池。廢水進(jìn)到水解池后,通過潛水?dāng)嚢铏C(jī)實(shí)現(xiàn)泥水的充分混合,水解池后設(shè)置一道水解沉淀池,在沉淀池內(nèi)泥水分離,上清液自流到A/O池,污泥回流到水解池前端,保持水解池內(nèi)的生物量,剩余污泥排到污泥池。廢水進(jìn)入A/O池后,首先在A池與回流混合液及回流污泥混合,通過反硝化菌發(fā)生反硝化反應(yīng),將NO2-、NO3-轉(zhuǎn)化為N2,混合通過潛水?dāng)嚢铏C(jī)實(shí)現(xiàn)。在O池設(shè)置曝氣裝置,通過好氧菌降解有機(jī)物,同時(shí)通過硝化菌發(fā)生硝化反應(yīng),將 NH3-N轉(zhuǎn)化為NO2-、NO3-。O池末端進(jìn)行混合液回流,將硝化液回流到A池,進(jìn)行硝化反硝化作用去除氨氮。O池的泥水混合液自流到生化沉淀池,實(shí)現(xiàn)泥水分離,上清液達(dá)標(biāo)排放,污泥部分回流到A池,保持A/O池內(nèi)的生物量,剩余污泥排放到污泥池。Fenton反應(yīng)槽、混凝沉淀池、水解沉淀池和生化沉淀池的剩余污泥排入污泥池中,通過壓濾機(jī)將污泥壓濾成泥餅,濾液回流至調(diào)節(jié)池,泥餅委托有資質(zhì)的單位外運(yùn)填埋處置。
5項(xiàng)目總投資預(yù)算
該投資未包括場地平整、地基處理、綠化、圍墻道路、化驗(yàn)設(shè)施及COD在線儀等工程費(fèi)用,土建費(fèi)用約70萬元、工藝設(shè)備約46萬元、儀表14萬元、管道及配件10.8萬元、電氣及控制6萬元、安裝費(fèi)和運(yùn)雜費(fèi)5萬元,外加設(shè)計(jì)費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、工程管理費(fèi)及稅金等總投資約178萬元。
6運(yùn)行費(fèi)用測算
該項(xiàng)目勞動(dòng)定員2人,每人每月1500元,則人工費(fèi)用為0.5元/m3廢水,電費(fèi)為0.78元/m3廢水,藥劑費(fèi)為0.80元/m3廢水,運(yùn)行成本為2.08元/m3廢水,運(yùn)行費(fèi)用為624元/d。
7結(jié)語
該項(xiàng)目工藝簡單、操作簡便、成本低廉,而且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。項(xiàng)目實(shí)施后,該企業(yè)廢水能達(dá)標(biāo)排放,真正做到環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。
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關(guān)鍵詞 泡沫陶瓷,制備工藝,性能,分類
1 前言
自20世紀(jì)中期,陶瓷材料越來越受到人們的重視,尤其是1940年后出現(xiàn)的新型陶瓷,隨著對(duì)材料要求的進(jìn)一步提高,人們逐漸認(rèn)識(shí)到陶瓷所具有的很多優(yōu)良特性,如其它材料無法比擬的耐蝕、耐熱、高硬度特性。進(jìn)入21世紀(jì),各國政府高度重視新能源和新材料的開發(fā)、減少能源與材料的浪費(fèi)和消耗,泡沫陶瓷材料的開發(fā)就是在這種大背景下提出的,特別是全球經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展后,世界工業(yè)的發(fā)展和變革,為泡沫陶瓷的發(fā)展和應(yīng)用提供了巨大的舞臺(tái)。
泡沫陶瓷的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代,它是一種氣孔率高達(dá)70~90%,體積密度只有0.3~0.6g/cm3,具有三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架和相互貫通氣孔結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷制品。作為一種新型的無機(jī)非金屬過濾材料,它除了具有耐高溫、耐腐蝕等一般陶瓷所具有的性能外,泡沫陶瓷還具有質(zhì)量輕、氣孔率高、比表面積大、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、對(duì)流體自擾性強(qiáng)、再生簡單、使用壽命長及良好的過濾吸附性等優(yōu)點(diǎn),與傳統(tǒng)的過濾器如陶瓷顆粒燒結(jié)體、玻璃纖維布相比,不僅操作簡單、節(jié)約能源、成本低,而且過濾效果好。泡沫陶瓷被廣泛地應(yīng)用于冶金、化工、輕工、食品、環(huán)保、節(jié)能等領(lǐng)域。
2 泡沫陶瓷的應(yīng)用現(xiàn)狀
2.1國外的發(fā)展情況
1978年,美國人Mollard F R和Davidson N等利用氧化鋁、高嶺土等陶瓷漿料制作出了泡沫陶瓷,并將其應(yīng)用于熔融金屬鑄造過濾,顯著地提高了鑄件質(zhì)量,降低了廢品率。之后,英、日、俄、德、瑞士等國競相開展了研究。生產(chǎn)工藝日益先進(jìn),技術(shù)裝備越來越向機(jī)械化、自動(dòng)化發(fā)展。已研制出多種材質(zhì)、適合于不同用途的泡沫陶瓷過濾器,如堇青石、莫來石、Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4等高溫泡沫陶瓷,產(chǎn)品已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化,形成了一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。
目前,國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的鑄造行業(yè)。已普遍采用金屬熔體過濾工藝。這些國家的使用表明,運(yùn)用泡沫陶瓷過濾技術(shù)可使鑄件夾雜物含量大幅降低、合格率大幅度提高(可提高50%以上),可提高鑄件的機(jī)械性能、延長金屬切削加工的刀具壽命。據(jù)報(bào)道,在生產(chǎn)生鐵鑄件時(shí),采用泡沫陶瓷過濾器,可使產(chǎn)品的合格率提高到80%。當(dāng)灰口鐵和可鍛鑄鐵采用泡沫陶瓷過濾器進(jìn)行凈化、生產(chǎn)汽車用曲軸時(shí),僅機(jī)械加工車間的廢品率就從35%降低到0.3%。在連續(xù)鑄鋼中,采用泡沫陶瓷過濾,能使不銹鋼中非金屬夾雜物的含量大約減少20%。英國Foseco公司研制的泡沫陶瓷過濾器可消除比10μm小得多的夾渣,經(jīng)過濾的鋁合金壓鑄件比過濾前的鑄件在機(jī)加工時(shí)刀具磨損量減小50%,過濾使鐵素體球鐵的疲勞強(qiáng)度提高10%左右,道具磨損減少0.04~0.1mm。
2.2國內(nèi)的應(yīng)用進(jìn)展情況
在國內(nèi),隨著對(duì)金屬制品純度、性能等要求的提高,泡沫陶瓷過濾技術(shù)及其產(chǎn)品的應(yīng)用日益重要。泡沫陶瓷過濾技術(shù)在冶金鑄造工業(yè)方面的應(yīng)用也越來越廣。
我國在80年代初開展泡沫陶瓷的研究工作,哈爾濱理工大學(xué)于1982年最早研制出用于鋁合金過濾的泡沫陶瓷過濾器。此后,該校又陸續(xù)開發(fā)出可用于黑色金屬過濾的泡沫陶瓷過濾器。在此期間,沈陽鑄造研究所、上海機(jī)械制造工藝研究所、湖北省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院、南昌航空工業(yè)學(xué)院、東風(fēng)汽車公司等單位也先后開展了泡沫陶瓷過濾器的研究工作,并均取得豐碩成果。
近20多年來。已先后有多家科研機(jī)構(gòu)和廠家進(jìn)行了泡沫陶瓷制品的探索研究。熔融金屬過濾用泡沫陶瓷國產(chǎn)產(chǎn)品已基本上可滿足日益增長的國內(nèi)需要,有的品種還大量出口,只有少數(shù)高端產(chǎn)品尚需進(jìn)口。
3 泡沫陶瓷的分類和性能
3.1泡沫陶瓷的分類
泡沫陶瓷有多種分類方法。按孔隙之間關(guān)系可分為:閉口氣孔和開口氣孔兩種。閉口氣孔是指陶瓷材料內(nèi)部微孔分布在連續(xù)的陶瓷基體中。孔與孔之間相互隔離:開口氣孔包括材料內(nèi)部孔與孔之間相互連通和一邊開口、另一邊閉口形成不連通氣孔兩種。
泡沫陶瓷按材質(zhì)又可分為以下幾種:
(1)鋁硅酸鹽材料。以耐火粘土熟料、燒礬土、硅線石和合成莫來石質(zhì)顆粒為骨料,具有耐酸性和耐弱堿性,使用溫度達(dá)1000~C。
(2)高硅質(zhì)硅酸鹽材料。主要以硬質(zhì)瓷渣、耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷顆粒為骨料生產(chǎn),具有耐水性和耐酸性,使用溫度達(dá)700~C。
(3)陶質(zhì)材料。組成接近高硅質(zhì)硅酸鹽材料,是一種主要以多種粘土熟料顆粒與粘土等混合而得到的微孔陶瓷材料。
(4)硅藻土質(zhì)材料。主要以精選硅藻土為原料,加粘土燒結(jié)而成,用于精濾水和酸性介質(zhì)中。
(5)剛玉和金剛砂材料。以不同型號(hào)的電熔剛玉和碳化硅顆粒為骨料,具有耐強(qiáng)酸、耐高溫特性,耐高溫可達(dá)1600~C。
3.2泡沫陶瓷的性能
3.2.1氣孔率
泡沫陶瓷的氣孔率為70~90%,對(duì)多孔陶瓷來說,這是最高的。蜂窩陶瓷的氣孔率約為60%,陶瓷顆粒燒結(jié)體的氣孔率約為30~50%。
3.2.2抗彎強(qiáng)度
泡沫陶瓷的強(qiáng)度主要依賴于陶瓷材質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)骨架的粗細(xì)。骨架的粗細(xì)可以用泡沫陶瓷的體積密度來表示。若使骨架變粗可以提高體積密度,增加制品的機(jī)械強(qiáng)度。但提高得過多,氣孔孔隙會(huì)被料漿堵塞,壓力損失變大。對(duì)于蜂窩陶瓷來說,在格子平行的方向、垂直方向和斜度方向強(qiáng)度相差很大,而泡沫陶瓷是一種三維方向一致的結(jié)構(gòu)體,其強(qiáng)度沒有方向性的變化。
3.2.3熱震穩(wěn)定性和網(wǎng)眼孔徑
當(dāng)泡沫陶瓷作為熔融金屬的過濾材料時(shí),由于其使用于溫度驟變的場合,必須具有良好的抗熱震穩(wěn)定性。另外,由于金屬熔體的粘度、密度及流動(dòng)性不同,應(yīng)選擇不同大小的濾板網(wǎng)眼孔徑。泡沫陶瓷的網(wǎng)眼孔徑一般可控制在0.2~3mm范圍內(nèi),通常分為粗、中、細(xì)孔三個(gè)等級(jí)。
而且,泡沫陶瓷材料微孔的表面化學(xué)特性和微孔的尺寸特性對(duì)泡沫陶瓷的性能有著重大的影響。而決定微孔的表面化學(xué)特性的因素有陶瓷的組成、狀態(tài)和微孔的表面處理等方面。如:吸附性能是由微孔表面物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)晶構(gòu)造、非晶質(zhì)的有無來決定的。微孔的尺寸特性中,微孔直徑、分布、形式、比表面積等對(duì)其過濾、分離性能有很大的影響。
4 泡沫陶瓷的制備工藝
泡沫陶瓷材料的制備方法有很多種,其中應(yīng)用比較成功的有:有機(jī)物燃燒法、添加造孔劑法、發(fā)泡法、有機(jī)前驅(qū)體浸漬法及溶膠一凝膠方法等。
4.1發(fā)泡法
采用反應(yīng)發(fā)泡的方法,可以制備出形狀復(fù)雜的泡沫陶瓷制品,以滿足一些特殊場合的應(yīng)用。在陶瓷粉料中加入適當(dāng)?shù)奶沾衫w維,有望改善這一工藝,有效增加坯 體在燒結(jié)過程中的強(qiáng)度,避免粉化和塌陷。發(fā)泡反應(yīng)法的工藝較復(fù)雜,不易控制,且制備出的泡沫陶瓷易出現(xiàn)粉化剝落現(xiàn)象并且含有大量閉氣孔,因此在實(shí)際制備中較少被采用。
4.2溶膠一凝膠法
溶膠一凝膠法作為低溫或溫和條件下合成無機(jī)化合物或無機(jī)材料的重要方法,在化學(xué)合成中占有重要地位。在制備玻璃、陶瓷、薄膜、纖維、復(fù)合材料等方面獲得重要應(yīng)用,更廣泛用于制備納米粒子。溶膠一凝膠法的化學(xué)過程首先是將原料分散在溶劑中,然后經(jīng)過水解反應(yīng)生成活性單體,活性單體進(jìn)行聚合,開始成為溶膠,進(jìn)而生成具有一定空間結(jié)構(gòu)的凝膠,經(jīng)過干燥和熱處理制備出納米粒子和所需要的材料。
溶膠一凝膠法主要用來制備孔徑在納米級(jí)的微孔陶瓷材料,本方法經(jīng)改進(jìn)后也可以制備高規(guī)整度的泡沫陶瓷材料。運(yùn)用溶膠一凝膠技術(shù)制備泡沫材料。在溶膠向凝膠的轉(zhuǎn)化過程中,體系的粘度迅速增加。從而穩(wěn)定了前期產(chǎn)生的氣泡,有利于發(fā)泡。該工藝與其他工藝相比有其獨(dú)特之處,現(xiàn)在正成為無機(jī)薄膜制備工藝中最為活躍的研究領(lǐng)域。
4.3添加造孔劑工藝
此工藝是通過在陶瓷配料中添加造孔劑,利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間,然后經(jīng)過燒結(jié),造孔劑離開基體從而形成氣孔來制備泡沫陶瓷。雖然在陶瓷工藝中。采用調(diào)整燒結(jié)溫度和時(shí)間的方法可以控制產(chǎn)品的孔隙度和強(qiáng)度,但對(duì)于多孔陶瓷,溫度太高,會(huì)使部分氣孔封閉或消失。溫度太低,則產(chǎn)品強(qiáng)度低;而采用添加造孔劑的方法則可以避免上述缺點(diǎn),使產(chǎn)品既有好的孔隙度又有好的強(qiáng)度。這種工藝方法的關(guān)鍵在于造孔劑種類和用量的選擇。
4.4有機(jī)泡沫浸漬法
有機(jī)泡沫浸漬工藝是Schwartzwalder在1963年發(fā)明的,該方法利用有機(jī)泡沫體所具有的開孔三維網(wǎng)狀骨架的特殊結(jié)構(gòu),將制備好的料漿均勻地涂覆在有機(jī)泡沫網(wǎng)狀體上,干燥后燒掉有機(jī)泡沫體從而獲得一種網(wǎng)眼多孔陶瓷。該方法通過控制漿料性能,優(yōu)化無機(jī)粘結(jié)劑體系,嚴(yán)格控制漿料浸漬工藝過程,可制備出高性能的泡沫陶瓷制品,是目前泡沫陶瓷最理想的制備方法。用這種成形方法制備的泡沫陶瓷已在多個(gè)領(lǐng)域獲得大量應(yīng)用。
4.5自蔓延高溫合成工藝
1967年,蘇聯(lián)科學(xué)家Mazhanov AG發(fā)明了自蔓延高溫合成工藝(SHS),又稱為燃燒合成法。該方法高效、節(jié)能,可以制備出性能優(yōu)良的陶瓷材料,其產(chǎn)品具有較高的孔隙率,因此常用該方法制備具有聯(lián)系網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的陶瓷材料。其基本思路是:當(dāng)溫度高于必要的點(diǎn)火溫度時(shí),誘發(fā)體系產(chǎn)生局部的化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)是放熱反應(yīng),在持續(xù)放熱下,燃燒將涉及到整個(gè)體系。SHS的本質(zhì)是一種高放熱無機(jī)化學(xué)反應(yīng),近年來該SHS技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。
4.6凝膠注模工藝
美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室首次提出了凝膠注模工藝,它是一種被廣泛應(yīng)用的新型成形方法。這種新的成形技術(shù)采用非孔模具,利用料漿內(nèi)部或少量添加劑的化學(xué)反應(yīng)使陶瓷料漿原位凝固形成坯體,獲得具有良好微觀均勻性和較高密度的素坯,從而顯著提高材料的可靠性。該工藝可以使懸浮體泡沫化。而且能使液體泡沫原位聚合固化。作為制備多孔陶瓷的一種新方法,懸浮體泡沫化顯然最經(jīng)濟(jì),原位聚合固化所形成的素坯具有內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),強(qiáng)度較高。Pilarsepulveda使用該工藝制備的多孔氧化鋁陶瓷,其抗彎強(qiáng)度高達(dá)26MPa,孔隙率高達(dá)90%。
關(guān)鍵詞:紡織行業(yè);染整生產(chǎn);節(jié)能;環(huán)保
中圖分類號(hào): TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
紡織印染行業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)了重要地位,但紡織印染行業(yè)又是一個(gè)能源、資源消耗較大,對(duì)環(huán)境污染也是較大的行業(yè)。染整生產(chǎn)節(jié)能節(jié)水、降耗減排是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程,牽涉到國家的行業(yè)政策、總體規(guī)劃與設(shè)計(jì)、企業(yè)管理、原材料和染化料及設(shè)備的選用以及新工藝和新技術(shù)的應(yīng)用等諸多方面,從產(chǎn)品來看,涉及到印染產(chǎn)品的整個(gè)壽命周期;從印染加工過程來看,涉及到印染加工的各道工序。因此,染整生產(chǎn)節(jié)能節(jié)水、降耗減排具有全員參與的、全面的和全過程的“三全”屬性,必須從綠色生態(tài)紡織纖維、印染半制品、染料和助劑的選用以及采用節(jié)能節(jié)水、降耗減排的染整設(shè)備和染整新技術(shù)等幾方面進(jìn)行全面的考慮,才能達(dá)到染整生產(chǎn)節(jié)能節(jié)水、降耗減排的綜合效果。
1 采用綠色生態(tài)的染料
生產(chǎn)紡織品和服裝的國家在使用過程中對(duì)磨損和安全的生態(tài)方面提出了更高的要求,先后出臺(tái)了一系列新的,更嚴(yán)格的法律,法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),禁用和限用的越來越廣泛,更嚴(yán)格的目標(biāo)范圍內(nèi)。應(yīng)按照環(huán)保和生態(tài)的要求,因此可以使用,減少水,能源,各種原材料消耗,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,檔次和附加值的染料。染料是理想的環(huán)保天然材料,它可以自然降解,大部分無毒性和副作用、不污染環(huán)境。主要來源是植物的根、莖、葉、花、果,動(dòng)物、微生物或天然彩色礦石等。如以天然礦粉作著色劑,可以在沸水或常溫中染色,不使用任何化學(xué)合成助劑,不需要特殊設(shè)備,對(duì)人體和生態(tài)均不會(huì)造成危害。天然染料也存在一些不足,如天然染料的來源、產(chǎn)量和牢度等問題。因此,開發(fā)了許多新型的綠色生態(tài)合成染料,以替代非環(huán)保的合成染料。
2 采用節(jié)能的染整設(shè)備和設(shè)施
染整設(shè)備和設(shè)施是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排染整的重要手段,節(jié)能減排是在染色的重要因素,精加工產(chǎn)業(yè)能繼續(xù)前進(jìn)。先進(jìn)的染色技術(shù)必須有先進(jìn)的染色和后整理機(jī)械及設(shè)備以實(shí)現(xiàn),所以印染機(jī)械及設(shè)備,確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,重現(xiàn)性,實(shí)現(xiàn)節(jié)能,降耗,低成本,安全可靠,不污染清潔生產(chǎn),提高企業(yè)的整體技術(shù)實(shí)力和印刷企業(yè)的市場競爭力的關(guān)鍵。在染整生產(chǎn)應(yīng)盡快淘汰高能耗,低效率的設(shè)備,使用更先進(jìn)的設(shè)備,這應(yīng)該是一個(gè)淘汰機(jī)制。近年來出現(xiàn)的一些新的設(shè)備,優(yōu)良的性能,能夠適應(yīng)高效率,高速,連續(xù)化,自動(dòng)化,低能耗的生產(chǎn)要求和環(huán)保要求。例如,一些染色設(shè)備,能養(yǎng)活,加熱和在線監(jiān)測等方面的定時(shí)自動(dòng)高度控制,使得生產(chǎn)的小樣本,控制較大的誤差。又如濕短蒸染色流程工藝設(shè)備,可以紡織加工,染整之前使用的多功能設(shè)備。在織物中,蒸煮,漂白前處理工藝的背面,該織物后填充化學(xué)品,而不在反應(yīng)溫度和濕度的預(yù)干燥,直接控制該反應(yīng)室中,只有6分鐘,以完成織物背面煮,漂白前處理工藝,大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間,節(jié)約能源,提高.產(chǎn)品質(zhì)量。另一個(gè)例子是空氣噴射染色機(jī),不僅降低了水的需要,而且還可以大大提高能量轉(zhuǎn)換。總之,這些新的染整設(shè)備的出現(xiàn),為生產(chǎn)節(jié)能提供了條件。
3 采用染色新工藝
隨著計(jì)算機(jī)染料和染整設(shè)備和應(yīng)用的發(fā)展,染色技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步,出現(xiàn)了許多新的染色技術(shù)。新的技術(shù),可減少污染的能源消耗,節(jié)約染料和水資源,加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)中的應(yīng)用。冷軋堆染色用的活性染料就是這樣一種新技術(shù)。所謂冷軋堆染色是在低溫下的堿水解和浸染織物,然后打卷堆積一些時(shí)間在室溫下完成了染料吸附,擴(kuò)散和固著處理。與傳統(tǒng)工藝相比,冷軋堆染色工藝流程短,設(shè)備簡單,固色率相對(duì)于傳統(tǒng)工藝提高15%至20%。由于無需烘干和汽蒸染色過程,從而節(jié)約能源,并且沒有染料遷移等問題產(chǎn)生。
活性染料染色工藝,以及新的受控染色,染色,濕短蒸染色的交聯(lián)技術(shù)。所謂控制染色,是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用,建立了嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控體系和染色修復(fù)系統(tǒng)。這種染色技術(shù)大大提高了染色時(shí)間,成功率,降低成本,減少污染,節(jié)約染料和能量。所謂的濕蒸汽染色短,是浸染色織物溶液,不進(jìn)行干燥,蒸汽箱直接進(jìn)入固斑。該工藝的特點(diǎn)是工藝流程短,你不能尿素,固色率,透氣性染料勻染性好,節(jié)能效果更好。所謂的交聯(lián)染色是使用交聯(lián)劑,在染色過程中,在纖維上的固著染料的水解活性染料,從而提高了染料的效率,而且提高了染料的色牢度也降低了水的污染。
快速色素染色也是一個(gè)新的發(fā)展。在傳統(tǒng)工藝中,涂層用于紡織品印刷。用粘合劑,添加劑,提高性能,對(duì)涂料染色質(zhì)量越好。功能涂料染色工藝簡單,流程短,一般清洗和皂洗沒有其他治療后,和廣泛的對(duì)各種纖維的應(yīng)用可染。據(jù)預(yù)測,應(yīng)用涂料在織物上的染色會(huì)越來越普遍。
4 無水或非水前處理技術(shù)
無水或非水前處理工藝技術(shù),如:極小浴比或泡沫浴精練工藝、溶劑精練工藝、低溫等離子體前處理技術(shù),超臨界二氧化碳退漿技術(shù)、其它離子濺射前處理技術(shù)、激光前處理技術(shù)、超聲波前處理技術(shù)和紫外線輻射前處理技術(shù)等。合并或縮短工藝流程的工藝技術(shù),如退煮漂一浴法、退煮一浴+漂白法、退漿+煮漂一浴法、練漂-染色一步法技術(shù)、染色-整理一步法技術(shù)等。低堿或無堿退煮漂技術(shù),如生物酶退漿技術(shù)、生物酶煮練(精練)技術(shù)、蠶絲和麻纖維的生物酶脫膠技術(shù)、生物酶漂白技術(shù)、生物酶的減量處理技術(shù)等其它生態(tài)環(huán)保的前處理工藝技術(shù),如冷堆前處理技術(shù)、氣相漂白技術(shù)、光照漂白新技術(shù)、低溫活化漂白技術(shù)、針織物平幅連續(xù)前處理技術(shù)、松堆絲光技術(shù)、濕布絲光技術(shù)、熱堿絲光技術(shù)、短流程打卷直輥絲光技術(shù)、生態(tài)環(huán)保的滌綸堿減量技術(shù)等。
5 水洗新技術(shù)
在織物染整加工的后處理工藝中,大多數(shù)都有水洗工藝。常規(guī)水洗工藝消耗了大量凈水,產(chǎn)生了大量污水。為了節(jié)水減污,除了應(yīng)改進(jìn)水洗設(shè)備外,還應(yīng)采用新的水洗技術(shù)。這種新的水洗技術(shù)有以下幾點(diǎn):(1)將大浴比水洗改為小浴比水洗或超小浴比水洗;(2)將大流量冷水洗改為熱水洗,但水流量應(yīng)精確控制;(3)將緩流式水洗改為快速液流水洗;(4)將經(jīng)驗(yàn)式水洗改為受控水洗;(5)將常規(guī)水洗助劑改為高效鰲合劑幫助水洗。采用這種水洗新技術(shù),可縮短流程,降低用水量,將少污水,提高效率。在采用這種水洗新技術(shù)的基礎(chǔ)上,再通過廢水凈化回收利用,循環(huán)用水,重復(fù)用水等方法,則節(jié)水減污的效果會(huì)更好。
結(jié)束語
紡織品染整是紡織品生產(chǎn)加工過程中十分重要的環(huán)節(jié),可賦予紡織品豐富美麗的色彩、花型和高貴典雅的外觀風(fēng)格,提高紡織品的附加值。但紡織品染整同時(shí)也是高耗能、高污染的行業(yè)之一。能源危機(jī)的不斷惡化,已經(jīng)使人們意識(shí)到染整生產(chǎn)要想持續(xù)發(fā)展就必須要做出改變,加強(qiáng)節(jié)能節(jié)水、降耗減排,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的全面提升。
參考文獻(xiàn):
[1]李翼,熊曉云.紡織服裝產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖[M].北京:中國紡織出版社,2010.
【關(guān)鍵詞】機(jī)械加工 精密加工技術(shù) 應(yīng)用研究
1.引言
在當(dāng)今時(shí)代,科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),提高了社會(huì)生活質(zhì)量。而與此同時(shí),人們對(duì)于各種商品要求也更加嚴(yán)格,尤其是商品的精細(xì)度、舒適度以及便捷度等。機(jī)械制造工藝是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)工藝,隨著制造業(yè)的發(fā)展,也在不斷地發(fā)展進(jìn)步。因?yàn)閭鹘y(tǒng)機(jī)械制造工藝已經(jīng)不能滿足時(shí)代的需要和機(jī)械制造工藝的需求,因此不得不提高對(duì)機(jī)械制造工藝的要求。只有將先進(jìn)的精密加工技術(shù)以及機(jī)械制造技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械制造領(lǐng)域,才不斷適應(yīng)當(dāng)今機(jī)械制造的技術(shù)的發(fā)展需要。
2.精密加工技術(shù)的特點(diǎn)
2.1精密加工技術(shù)體現(xiàn)出全球化的特點(diǎn)
一體化的進(jìn)程拉近了世界各國之間距離,從而也使國與國之間的競爭也變得異常激烈。為了在全球化的環(huán)境下獲得優(yōu)勢(shì)競爭地位,就必須不斷創(chuàng)新現(xiàn)代化機(jī)械制造技術(shù)和精密加工技術(shù),提高機(jī)械制造水平,這樣才能夠在世界舞臺(tái)上嶄露頭角。
2.1精密加工技術(shù)具有系統(tǒng)性的特點(diǎn)
一種技術(shù)之所以能夠在某個(gè)領(lǐng)域運(yùn)用,是因?yàn)樗軌驖M足該領(lǐng)域的生產(chǎn)需求。在運(yùn)用中,他們并非單獨(dú)存在,而是其他技術(shù)共同運(yùn)用,形成一個(gè)系統(tǒng)。比如在機(jī)械制造中的自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、新材料技術(shù)等。而且在產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到銷售整個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中都會(huì)綜合應(yīng)用各種技術(shù)。再者,具有關(guān)聯(lián)性的特點(diǎn)。關(guān)聯(lián)性體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:(1)在產(chǎn)品生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié),包括了從市場調(diào)研到最終的銷售環(huán)節(jié),都有現(xiàn)代機(jī)械制造工藝的使用,而且各個(gè)環(huán)節(jié)之間聯(lián)系緊密,如果任何一點(diǎn)出現(xiàn)問題,或是缺少了任意一個(gè)環(huán)節(jié),現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的作用就會(huì)受到限制,無法實(shí)現(xiàn)最大效益。(2)與其它學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性,如果機(jī)械制造中單純以機(jī)械加工作為加工手段,有時(shí)會(huì)遇到加工瓶頸,但是如果把化學(xué)合成或電解技術(shù)并綜合機(jī)加工技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用就能達(dá)到單純機(jī)加工無法達(dá)到的高度。所以,在實(shí)踐當(dāng)中,必須關(guān)注各個(gè)環(huán)節(jié)與各學(xué)科之間的技術(shù)關(guān)聯(lián),才能達(dá)到更加理想的效果。
3.現(xiàn)代機(jī)械制造工藝與精密加工技術(shù)的應(yīng)用分析
3.1 現(xiàn)代機(jī)械制造工藝的應(yīng)用分析
按照現(xiàn)代機(jī)械制造工藝包括的內(nèi)容分析,其包括車、鉗、銑、焊等許多內(nèi)容。本文僅就其中應(yīng)用最廣泛的焊接工藝加以探究。
(1)氣體保護(hù)焊工藝。該工藝是把電弧作為主要熱源之一進(jìn)行焊接操作。其主要特點(diǎn)是將氣體作為焊接物之間的保護(hù)介質(zhì),進(jìn)行焊接操作時(shí),電弧周圍會(huì)產(chǎn)生有效的氣體保護(hù)層,從而實(shí)現(xiàn)電弧、熔池和空氣進(jìn)行分離的目的。這樣即可避免有害氣體影響焊接操作,從而保證焊接電弧能夠有效燃燒。通常情況下,二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊應(yīng)用較多,因?yàn)槎趸汲杀据^低,所以在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)里應(yīng)用最為廣泛;
(2)電阻焊工藝。該工藝是把焊接物置于正電極、負(fù)電極之間進(jìn)行通電操作,當(dāng)電流通過時(shí),就會(huì)在焊接物之間的接觸面及其周圍形成“店長效應(yīng)”,從而焊接物達(dá)到熔化并融合的效果,實(shí)現(xiàn)壓力焊接的目的。該工藝的特點(diǎn)是焊接質(zhì)量較好、工作生產(chǎn)效率較高、充分實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作、且需要時(shí)間較短、氣體及噪聲污染較小等,優(yōu)點(diǎn)較多。電阻焊工藝目前已在航空航天、汽車和家電等現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用較廣。但其也存在缺點(diǎn)和不足,即焊接設(shè)備的成本較高、后期維修費(fèi)用大,并且沒有有效的無損檢測技術(shù)等;
(3)埋弧焊工藝。該工藝是指在焊劑層下燃燒電弧而進(jìn)行焊接的一種焊接工藝。其分為自動(dòng)焊接以及半自動(dòng)焊接兩種焊接方式。進(jìn)行自動(dòng)焊接時(shí),通過焊接車把焊絲以及移動(dòng)電弧送入從而自動(dòng)完成焊接操作。進(jìn)行半自動(dòng)焊接時(shí),則是由機(jī)械完成焊絲送入,再由焊接操作人員進(jìn)行移動(dòng)電弧的送入操作,因此增加了勞動(dòng)成本,目前應(yīng)用較少。以焊接鋼筋為例,過去經(jīng)常采取手工電弧焊的方法,即半自動(dòng)埋弧焊,而如今電渣壓力焊取代了半自動(dòng)埋弧焊,該焊法生產(chǎn)效率較高、焊縫質(zhì)量好,并且具有良好的勞動(dòng)條件。
(4)螺柱焊工藝。該工藝是指首先把螺柱與管件或者板件相連接,引入電弧使接觸面熔化在一起,再對(duì)螺住施加壓力進(jìn)行焊接。其分為儲(chǔ)能式、拉弧式兩種焊接方式。其中儲(chǔ)能式焊接熔深較小,在薄板焊接時(shí)應(yīng)用較多,而拉弧式焊接與之相反,在重工業(yè)中應(yīng)用較多。該兩種焊接方式都為單面焊接方式,因此具有無需打孔、鉆洞、粘結(jié)、攻螺紋和鉚接等諸多優(yōu)勢(shì),特別是無需打孔和鉆洞,能夠確保焊接工藝不會(huì)發(fā)生漏氣漏水現(xiàn)象,現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用極廣。
3.2 精密加工技術(shù)的應(yīng)用分析
精密加工技術(shù)種類多樣,主要有:精密切削技術(shù)、超精密研磨技術(shù)、納米技術(shù)模具、成型技術(shù)以及微細(xì)加工技術(shù)等。現(xiàn)集中研究超精密研磨技術(shù)和精密切削技術(shù)。
首先是精密切削技術(shù)。精密切削技術(shù)比較常見的技術(shù)便是直接切削。但在實(shí)際使用期間,必須要保證切削出的產(chǎn)品表面精度能夠完全符合生產(chǎn)所設(shè)定的粗糙要求,那么在這樣的情況下,在生產(chǎn)期間就需要保證工件、機(jī)器、外在因素等多個(gè)方面不會(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品造成影響。
其次是超精密研磨技術(shù)。這一技術(shù)是在各項(xiàng)精密加工技術(shù)基礎(chǔ)上所衍生出的更加精密的加工技術(shù),例如有些加工表面粗糙度達(dá)到了1-2mm 之后,為了能夠進(jìn)行原子級(jí)的研磨處理,而進(jìn)行拋光的硅晶片。過去使用的拋光、磨切等技術(shù),事實(shí)上已不能適應(yīng)一些超高精度的生產(chǎn)要求。
3.3微機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用分析
微機(jī)械傳感技術(shù)、微機(jī)械驅(qū)動(dòng)技術(shù)、微機(jī)械的制造工藝技術(shù)、微機(jī)械使用的材料技術(shù)等微機(jī)械技術(shù),都是微機(jī)械技術(shù)應(yīng)該進(jìn)行分析的技術(shù)。
(1)微機(jī)械傳感技術(shù)。微機(jī)械的傳感器需要微型化,在數(shù)據(jù)密度、靈敏度和分辨率上也有更高的要求。現(xiàn)在,經(jīng)過集成電路技術(shù)可以生產(chǎn)出壓力加速度傳感器、壓力傳感器、觸覺陣列傳感器等微型傳感器。
(2)微機(jī)械驅(qū)動(dòng)技術(shù)。現(xiàn)代的微機(jī)械驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求包括易于操作、精度高、動(dòng)作響應(yīng)快等,含有優(yōu)點(diǎn)的有壓電元件制成的微驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)用的靜電動(dòng)機(jī),因此得到了較廣的應(yīng)用。
(3)微機(jī)械的制造工藝技術(shù)。為了完成組裝和三維加工,另外還要研究制造立體新工藝,加工、光造型法工藝等微機(jī)械技術(shù)的研究與能量、控制技術(shù)傳輸?shù)认⑾⑾嚓P(guān),通過多學(xué)科的協(xié)作,才可以形成微機(jī)械的技術(shù)體系。
(4)微機(jī)械使用的材料技術(shù)。剛開始使用的硅材料容易斷裂,但這一缺點(diǎn)被鎳可所克服,因此現(xiàn)在一般使用鎳來進(jìn)行微型齒輪的制作。如今,金屬、壓電陶瓷、多晶硅、記憶合金和高分子材料等材料,都可以制作成為微機(jī)械。
4.總結(jié)
只有不斷提高機(jī)械制造技術(shù)和精密加工工藝的發(fā)展并拓展新工藝應(yīng)用領(lǐng)域,才能促進(jìn)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)前,我國機(jī)械制造業(yè)必須重視對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究,也要注意各個(gè)學(xué)科的應(yīng)用的關(guān)聯(lián)性。加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的攻關(guān),促進(jìn)機(jī)械精密加工工藝水平的提高,讓機(jī)械制造能夠生產(chǎn)出更多精密產(chǎn)品,提高競爭力,滿足社會(huì)的需求。
【參考文獻(xiàn)】
[1]賈文佐.李曉君.精密和超精密加工的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)[J].科技與企業(yè). 2012(3).
關(guān)鍵詞:噴墨打印;陶瓷顏料;工藝進(jìn)展
1 前言
隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展與普及,噴墨打印技術(shù)正突破常規(guī),進(jìn)入到了我們所熟悉和不熟悉的領(lǐng)域,例如:辦公室文件打印、戶外廣告噴繪、數(shù)碼照片沖印、紡織品噴墨印花等,還有生物技術(shù)、生物工程、法學(xué)、金屬沉淀學(xué)、微結(jié)構(gòu)制造、電子制造、網(wǎng)絡(luò)連接、制藥、玻璃、陶瓷裝飾及顯示器制造等各個(gè)領(lǐng)域。
陶瓷噴墨打印技術(shù)作為一種數(shù)字化技術(shù),是將小墨滴從直徑為數(shù)十微米的噴嘴噴出,以每秒數(shù)千滴的速度沉積在載體上,可以實(shí)現(xiàn)無機(jī)材料表面的隨意裝飾,可以將任意復(fù)雜花色的圖案像彩色打印一樣打印到陶瓷以及玻璃的表面上。打印機(jī)的工作類型有兩種:需求噴墨打印機(jī)和連續(xù)噴墨打印機(jī)。噴墨打印頭有三類:一是使用壓電陶瓷元件將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變成墨水壓力波,從而排出墨滴的系統(tǒng);二是使墨水驟然加熱而產(chǎn)生氣泡,從而通過氣泡壓力波排出墨滴的系統(tǒng);三是吸取墨水,并通過靜電力使其定向飛揚(yáng)的系統(tǒng)。
在陶瓷產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期,陶瓷噴墨技術(shù)以其“資源化、低碳化、數(shù)字化、個(gè)性化、功能化、智能化”發(fā)展的特點(diǎn),在陶瓷行業(yè)掀起了一股“巨浪”。自2009年中國引進(jìn)第一臺(tái)噴墨打印機(jī)開始,中國噴墨市場就在被逐漸地打開,其分別經(jīng)歷了國產(chǎn)化第一階段的“萌芽期”和第二階段“青澀期”。至此,噴墨市場進(jìn)入完全的“成熟期”。具體來說,從2011開始就進(jìn)入了一個(gè)全面開啟的“井噴期”,這個(gè)“井噴期”還將繼續(xù)持續(xù),在未來的某個(gè)時(shí)候,市場容量可能達(dá)到1000臺(tái)。
2 陶瓷噴墨打印的優(yōu)勢(shì)
陶瓷噴墨打印技術(shù)具有以下明顯的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。
(1) 個(gè)性化
能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)與制造,既節(jié)省時(shí)間,又提高效率。
(2) 精細(xì)化
幾何形狀由計(jì)算機(jī)軟件控制,圖像分辨率高,可制作各種復(fù)雜圖案。
(3) 高速化
如:在紙品印刷上,印刷速度可達(dá)6~10m/s。
(4) 網(wǎng)絡(luò)化
適應(yīng)面廣,機(jī)械化、自動(dòng)化程度高。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制,從圖案設(shè)計(jì)到噴墨程序再到執(zhí)行步驟,印刷圖案可在短短的幾秒鐘內(nèi)迅速變換,并可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳輸。
(5) 無接觸
和絲網(wǎng)印花相比,它屬于無接觸印花。它沒有絲網(wǎng)作為介質(zhì),與被裝飾的形狀復(fù)雜半成品表面相接觸的只是油墨。能突破現(xiàn)有裝飾手段中的一些人為因素的制約,進(jìn)一步提高陶瓷裝飾效果。
(6) 低碳化、資源化
與陶瓷其他裝飾方法相比,大大減少了色料、釉料的浪費(fèi)。
(7) 智能化、功能化
陶瓷噴墨打印技術(shù)可應(yīng)用于固體氧化物電池的制造、多層顯微電路制造、結(jié)構(gòu)或壓電有序陶瓷復(fù)合材料制備,以及小體積高復(fù)雜的整體陶瓷元件的制造等。
3 陶瓷墨水的組成與性能
陶瓷噴墨技術(shù)的核心組成材料——陶瓷墨水通常由陶瓷粉料(色料、著色劑、釉料)、溶劑、分散劑、結(jié)合劑、表面活性劑及其它輔料構(gòu)成。陶瓷粉料(色料、著色劑、釉料)是墨水的核心物質(zhì)。要求其顆粒度小于1μm,平均粒徑為0.5μm,顆粒尺寸分布要窄,顆粒之間不能有強(qiáng)團(tuán)聚,具有良好的穩(wěn)定性,受溶劑等其它物質(zhì)的影響小。溶劑是把陶瓷粉料(色料、著色劑)從打印機(jī)輸送到受體上的載體,同時(shí),又控制著干燥時(shí)間,使墨水粘度、表面張力等不易隨溫度變化而改變。溶劑一般采用水溶性有機(jī)溶劑,如:醇、多元醇、多元醇醚和多糖等。分散劑是幫助陶瓷粉料(色料)均勻地分布在溶劑中,并保證在噴印前粉料不發(fā)生團(tuán)聚。分散劑主要是一些水溶性和油溶性高分子類、苯甲酸及其衍生物、聚丙烯酸及其共聚物等。結(jié)合劑是保障打印的陶瓷坯體或色料具有一定的強(qiáng)度,便于生產(chǎn)操作,同時(shí),可調(diào)節(jié)墨水的流動(dòng)性能,通常樹脂能起到結(jié)合劑和分散劑的雙重作用。表面活性劑是控制墨水的表面張力在適合的范圍內(nèi)。而其它輔助材料主要有墨水pH值調(diào)節(jié)劑、催干劑、防腐劑等。
陶瓷墨水的性能要求為除普通墨水的顆粒度、粘度、表面張力、電導(dǎo)率、pH值以外,根據(jù)陶瓷應(yīng)用特點(diǎn)還要求一些特殊性能。如:要求陶瓷粉料(色劑)在溶劑中能保持良好的化學(xué)和物理穩(wěn)定性,經(jīng)長時(shí)間存放,不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)變化和顆粒團(tuán)聚沉淀;要求在打印過程中,陶瓷(色料)顆粒能在短時(shí)間內(nèi)以最有效的堆積結(jié)構(gòu)排列,附著牢固,獲得較大密度的打印層,以便煅燒后具有較高的燒結(jié)密度;要求打印的色劑具有高溫?zé)珊蟮姆€(wěn)定性能、良好的呈色性能,以及與坯釉的匹配性能。
4 陶瓷墨水的制備
目前,行業(yè)內(nèi)陶瓷墨水常用的制備方法主要有溶膠法、反相微乳液法及分散法,三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)[19-21]。其中,溶膠法具有較高的分散穩(wěn)定性,物化性能容易調(diào)節(jié)而備受關(guān)注。但另一方面,溶膠液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系,所以,當(dāng)其長時(shí)間放置時(shí),會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象;反相微乳液法雖然具有良好的分散穩(wěn)定性,但由于墨水中固含量偏低,所以限制了其發(fā)色性能,而且不適合組成復(fù)雜的顏料;分散法制備工藝簡單、成本低廉,但其分散穩(wěn)定性較差,在分散過程中,其顆粒形貌難以控制。因此,在噴墨打印時(shí),容易堵塞噴頭,而且當(dāng)墨水濃度較高時(shí),容易出現(xiàn)絮凝、觸變等現(xiàn)象,從而影響打印效果。
除了以上三種方法外,隨著噴墨技術(shù)對(duì)顏料的要求越來越高,新的制備技術(shù)值得研究。如:化學(xué)共沉淀法、水熱法、蔓延燃燒法、微波加熱法、機(jī)械化學(xué)合成法、聲化學(xué)法等。對(duì)這些工藝技術(shù)的組合,如:超聲-共沉淀、共沉淀-水熱、微波-溶膠凝膠、微波-水熱、微乳液-水熱、自蔓延燃燒-水熱技術(shù)等。借助這些新工藝,使得陶瓷顏料的制備技術(shù)和性能會(huì)有新的突破。
4.1 化學(xué)共沉淀法制備陶瓷墨水
所謂化學(xué)共沉淀法即采用可溶性金屬鹽類與氫氧化物相互作用,生成沉淀的水合絡(luò)合物或形成復(fù)雜的多核絡(luò)合物,然后將沉淀物煅燒得到結(jié)晶產(chǎn)物。此法可以通過溶液中的各種化學(xué)反應(yīng)直接得到化學(xué)成分均一的超微粉體,使得各種成分的混合程度達(dá)到分子、原子級(jí)水平。此方法已在陶瓷顏料制備中得到廣泛應(yīng)用,目前,已用此法制備出著色力強(qiáng)、顆粒分布范圍窄的一系列陶瓷顏料。如:鈷鋁尖晶石顏料、鉻鋁鋅紅顏料、硫硒化鎘顏料、硫硒化鋅基顏料及透明氧化鐵黃顏料等。俞康泰等人采用化學(xué)共沉淀法制備了高品位、高溫穩(wěn)定的鉻錫紅色料。
近年來,超聲波技術(shù)在材料制備中發(fā)揮了越來越大的作用,借助超聲在溶液中產(chǎn)生的“空化效應(yīng)”,具有瞬時(shí)高溫高壓特性,可以合成粒度小、粒徑均勻、無團(tuán)聚的納米陶瓷粉體。超聲技術(shù)與共沉淀技術(shù)結(jié)合,出現(xiàn)新技術(shù)——超聲-共沉淀技術(shù)。水熱法制備的粉體高結(jié)晶度、低缺陷密度。水熱技術(shù)與共沉淀技術(shù)結(jié)合,出現(xiàn)了新技術(shù)——共沉淀-水熱技術(shù)。
4.2 微波照射-溶膠凝膠法制備陶瓷墨水
微波照射-凝膠溶膠法具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。吳東輝等在晶體生長劑存在下,用微波照射溶膠凝膠兩步法制備了紡錘體α-Fe2O3,其產(chǎn)率高達(dá)100%。
4.3 微波水熱法制備陶瓷墨水
微波技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)體系升溫快、反應(yīng)速率快、反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)選擇性高等。水熱法制備具有特定晶形、顆粒分散性好的納米顆粒,反應(yīng)需要在相對(duì)高的溫度和壓力下進(jìn)行。微波場輻照作用與水熱反應(yīng)相結(jié)合,發(fā)展出了一種新的水熱合成方法——微波水熱技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是,對(duì)反應(yīng)體系加熱迅速、均勻,不存在溫度梯度,對(duì)很多反應(yīng)體系具有加速化學(xué)反應(yīng)的效果。
4.4 微乳液-水熱法制備陶瓷墨水
微乳液法制備納米粒子具有實(shí)驗(yàn)裝置簡單、操作容易,以及產(chǎn)物組分和粒徑可控等優(yōu)點(diǎn),在制備單分散、細(xì)粒度納米粒子方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)和廣泛的適用性,是理想的反應(yīng)器。微乳液法和水熱法結(jié)合,利用各自的優(yōu)點(diǎn),出現(xiàn)了新技術(shù)——水熱-微乳液技術(shù)。
4.5 自蔓延-水熱法制備陶瓷墨水
自蔓延法利用原料自身的燃燒放熱,即可達(dá)到合成反應(yīng)所需的溫度,從而快速合成出氧化物粉體;水熱法制備粉體的主要驅(qū)動(dòng)力是氧化物在不同狀態(tài)下溶解度的不同,制備的粉體結(jié)晶度高、缺陷密度低,集燃燒合成與水熱處理的優(yōu)點(diǎn)于一體——自蔓延-水熱法。如,具有反應(yīng)時(shí)間短、顆粒細(xì)小、均勻、分散性好、結(jié)晶完善等優(yōu)點(diǎn)。
5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
5.1 國外噴墨打印用陶瓷墨水的研究現(xiàn)狀
噴墨打印用陶瓷墨水的研究在國外起步較早,大量文獻(xiàn)報(bào)道主要集中在功能陶瓷墨水方面,包括以ZrO2、TiO2、CeO2、SiO2、SnO2、Al2O3、BaTiO3及PZT等為核心物質(zhì)的特種陶瓷墨水。在制備方法上主要采用直接分散法和溶膠法兩種。該類墨水屬于微型制造或快速原型制造用的陶瓷墨水,主要用于固體氧化物電池、多層顯微電路、壓電有序陶瓷復(fù)合材料,以及小體積高復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)陶瓷元件的制造。隨著噴墨打印技術(shù)在陶瓷裝飾方面的應(yīng)用,陶瓷裝飾墨水也隨之產(chǎn)生。1975年7月7日,美國的A.B.Dick公司申請(qǐng)了“用于玻璃的噴墨打印墨水混合物(Jet printing ink composition for glass, patent number US 004024096)”的專利。這是有關(guān)陶瓷裝飾用噴墨打印墨水最早的報(bào)道,該專利介紹了一種用于玻璃或涂釉陶瓷表面的噴墨打印墨水。其組成為:20wt%的酚醛清漆樹脂、3wt%~7wt%的防揮發(fā)劑(乙二醇乙醚或乙二醇酯)、乙醇、水(水是乙醇的50 wt%)、能電離的可溶性鹽(使得墨水電阻率超過2000Ω/cm)。1992年2月26日,美國Airey等人公開申請(qǐng)了名為“用于陶瓷或玻璃表面打印的噴墨打印機(jī)墨水(Ink jet printer ink for printing on ceramics or glass)”的專利[7],此墨水的穩(wěn)定性及著色能力均較差。針對(duì)以往專利的不足,2000年1月7日,西班牙Ferro公司向美國專利商標(biāo)局提交了一份名為“用于陶瓷釉面磚(瓦)和表面彩色噴墨印刷的獨(dú)特油墨和油墨組合”(Inks for the marking or decoration of objects,such as ceramic objects,patent number US 005273575)”的專利,該專利系統(tǒng)闡述了非水溶性陶瓷墨水的制備方法和多種中間顏色的組合,為陶瓷噴墨打印技術(shù)在建筑陶瓷磚中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。2004年8月24日,以色列的DIP Tech Ltd.公司申請(qǐng)了“用于陶瓷表面的墨水(Ink for ceramic surfaces,patent number US 007803221 B2)”的專利。該專利介紹了一種在陶瓷和玻璃表面噴墨打印的墨水,包含納米二氧化硅和色料。2004年10月12日,意大利的Colorobbia Italia S.P.A.公司申請(qǐng)了“納米懸浮液形式的陶瓷著色劑(Ceramic colorants in the form of nanometric suspensions, patent number US 007316741 B2)”的專利。該專利介紹了由納米級(jí)顆粒所組成的懸浮液狀陶瓷著色劑,以及它們的產(chǎn)品和用途。2006年5月21日,以色列的SIMON KAHN-pYI Tec,Ltd.公司申請(qǐng)了“適用于陶瓷產(chǎn)品的著色墨水及其制備方法(Pigmented inks suitable for use with ceramics and method of producing same,patent number US 2008/0194733)” 的專利。該專利介紹了一種生產(chǎn)陶瓷裝飾用噴墨打印墨水的方法。目前,F(xiàn)erro公司已成為全球主要的陶瓷裝飾墨水生產(chǎn)商之一。同時(shí),西班牙的Esmalglass-itaca、Torrecid、Colorobbia、Fritia、Salquisa、Bone公司和意大利的Smalticeram、Metco、Sicer公司也具有大規(guī)模生產(chǎn)陶瓷裝飾墨水的能力[8]。此外,A.Atkinson等人[9]采用溶膠法制備了連續(xù)式噴墨打印用陶瓷裝飾的Cr-Al紅墨水和Ni-Al藍(lán)墨水,采用陶瓷噴墨打印機(jī)對(duì)坯體進(jìn)行裝飾,在900℃條件下燒成,效果良好。S.Obata等[10]人采用分散法制備了黃、紅、藍(lán)、黑四種陶瓷裝飾墨水.同時(shí),對(duì)色料的粒度及分布、分散劑的種類及添加量、粘度、pH值等對(duì)墨水性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并確定了各參數(shù)的最優(yōu)值。
總之,在國外,隨著功能陶瓷墨水制備技術(shù)的研究與發(fā)展,其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)開始逐步走向公開化,詳細(xì)的研究報(bào)道(包括:制備方法、配方等)很多。但是對(duì)于裝飾用的陶瓷墨水而言,可供參考的研究性文獻(xiàn)極少,其關(guān)鍵技術(shù)主要被掌握在少數(shù)西班牙陶瓷色釉料公司。我國要徹底突破此項(xiàng)技術(shù),創(chuàng)出自己的民族品牌,需要企業(yè)家和科技工作者共同付出巨大的努力,必須基礎(chǔ)理論、材料制備與表征、工藝技術(shù)等各方面深入的研究。
5.2 國內(nèi)噴墨打印用陶瓷墨水的研究
國內(nèi)噴墨打印用陶瓷墨水的研究始于2000年。近年來,部分高等院校、研究所及企事業(yè)單位紛紛對(duì)噴墨打印用陶瓷墨水進(jìn)行了研究報(bào)道[11-15]。目前,國內(nèi)已有部分研究單位申請(qǐng)了陶瓷墨水相關(guān)的發(fā)明專利。2004年1月8日,中科院化學(xué)所申請(qǐng)了《一種無機(jī)顏料水溶膠及制備方法和應(yīng)用》的專利,專利號(hào):200410001432.0。2006年7月20日,中國制釉股份有限公司(臺(tái)灣)申請(qǐng)了《高色濃度微細(xì)化無機(jī)顏料其制法及無機(jī)顏料墨水組合》的專利,專利號(hào):200610106160.X。2009年12月19日,廣東道氏制釉申請(qǐng)了《一種陶瓷噴墨打印用黑色顏料及其制備方法》(專利號(hào):20091031 1821.6)和《一種陶瓷噴墨打印用棕色顏料及其制備方法》(專利號(hào):200910311865) 的專利。2009年12月22日,廣東道氏制釉申請(qǐng)了《一種陶瓷噴墨打印用鋯鐵紅顏料及其制備方法》的專利,專利號(hào):200910311976.X [21]。2010年2月1日,廣東科信達(dá)申請(qǐng)了《一種Mn-A1紅陶瓷色料的制備方法》的專利,專利號(hào):200910311976.X。2011年7月5日,佛山歐神諾和博今科技聯(lián)合申請(qǐng)了《一種使用于噴墨打印的陶瓷滲透釉及其用于陶瓷磚生產(chǎn)的方法》的專利,專利號(hào):2011101872456。截止到目前,國內(nèi)總共有8篇有關(guān)噴墨打印用陶瓷墨水的發(fā)明專利,其中 4 篇關(guān)于陶瓷裝飾墨水用超細(xì)粉體制備和4篇有關(guān)陶瓷裝飾墨水制備。
據(jù)報(bào)道,廣東博奧科技是國內(nèi)首家自主研發(fā),并批量生產(chǎn)陶瓷噴墨打印用墨水的企業(yè)。2011 年,該企業(yè)在廣州陶瓷工業(yè)展覽會(huì)上展出了九種顏色的陶瓷墨水和一種面釉,引發(fā)了媒體和觀展商的高度關(guān)注。據(jù)稱,該公司從兩年前開始研發(fā)陶瓷噴墨墨水,2012年3月就已宣布成功研制出陶瓷噴墨打印用墨水。目前,博奧的陶瓷墨水正在積極地開拓市場用戶。另外,道氏制釉、大鴻制釉、金鷹顏料、華山制釉、萬興色料等企業(yè)也均在研發(fā)陶瓷噴墨墨水。同時(shí),可以看到,國內(nèi)陶瓷墨水的研發(fā)和生產(chǎn)主要集中在廣東省佛山市,一些色釉料企業(yè)積極投入到陶瓷墨水的研發(fā)與生產(chǎn)中,在國內(nèi)處于相對(duì)領(lǐng)先的水平。
6 噴墨打印用陶瓷墨水所存在的問題
6.1 陶瓷色釉料顆粒的大小及其分布情況
陶瓷色釉料顆粒的大小及其分布對(duì)其發(fā)色有較大的影響,粒度太大或太小、粒度分布太寬均不利于發(fā)色[22]。對(duì)于陶瓷噴墨用無機(jī)顏料,其最大尺寸要小于 1μm,且顆粒尺寸分布要窄,顆粒間不能有強(qiáng)團(tuán)聚。因此,在色料微細(xì)化過程中,控制其粒度及分布,防止發(fā)色變?nèi)醴浅jP(guān)鍵。
6.2 無機(jī)陶瓷色料的微細(xì)化與分散穩(wěn)定性[23]
陶瓷墨水拉線經(jīng)常出現(xiàn)大面積深色噴墨打印的情況,這是由于每若干組噴頭只負(fù)責(zé)一種顏色,當(dāng)大面積深色噴墨打印時(shí)(尤其是接近于單色),這幾組噴頭的噴墨量加大,會(huì)造成噴頭阻塞(噴頭不出墨)和表面附著污染物(污染物可能引起濺射),噴射不到的地方即為拉線缺陷。除了噴頭本身的原因外,噴頭的位置也是一個(gè)影響因素。對(duì)于無機(jī)陶瓷色料分散型墨水,顆粒尺寸和形狀可能引起噴頭磨損,墨水的沉淀可能引起堵塞或粘附噴頭。因此,制備單分散、高分散穩(wěn)定性的陶瓷納米顆粒尤為關(guān)鍵。
6.3 分散劑溶劑的選擇[24]
在陶瓷墨水研發(fā)過程中,溶劑及其他添加劑的物化性能對(duì)墨水的性能影響較大。美國專利(US5273575)和歐洲專利(EP0572314A1)均為水溶性陶瓷墨水,對(duì)于建筑陶瓷釉面磚,其釉料通常采用水的懸浮液涂覆,水溶性油墨在坯體上容易產(chǎn)生擴(kuò)散。因?yàn)橛湍谶吘壧幍母稍锼俾蚀笥谥行奶帲诟稍锏倪^程中,中心處的墨水將向邊緣流動(dòng),使得干燥后邊緣處的厚度比中心處的厚,影響分辨率及發(fā)色的均勻性。因此,對(duì)于陶瓷釉面磚需要將研發(fā)的重點(diǎn)集中在非水溶性陶瓷墨水上。
6.4 發(fā)色效果的問題
陶瓷色料的發(fā)色效果主要取決于微觀結(jié)構(gòu),即離子的結(jié)構(gòu)、電價(jià)、半徑、配位數(shù)及離子間的相互極化。陶瓷色料的著色主要可分成三大類:晶體著色、離子著色和膠體著色。其中,晶體著色最穩(wěn)定,如:剛玉型的鉻鋁紅、金紅石型的釩錫黃、鋯英石型的釩鋯藍(lán)、尖晶石型的鈷鐵鉻鋁黑、石榴石型的維多利亞綠等。在陶瓷色料結(jié)構(gòu)體系中,尖晶石型陶瓷色料的晶體結(jié)構(gòu)致密、發(fā)色穩(wěn)定、氣氛敏感度小,特別是其高溫穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好,且飽和度隨細(xì)度的降低反而增大。如:鈷藍(lán)系列、棕黃系列和黑色系列。因此,陶瓷墨水最好選擇尖晶石等結(jié)構(gòu)類型的陶瓷色料[25]。
6.5 花色品種單一
盡管目前已研發(fā)出大約 12~14 種陶瓷墨水,包括 7 種不同顏色[16-18]。其中,藍(lán)色發(fā)色力最強(qiáng);黃色發(fā)色力較弱,現(xiàn)有的黃色墨水帶有綠色調(diào);棕色居中;鮮艷的紅色仍然很難發(fā)色,且白色墨水的白度也不高。此外,現(xiàn)有陶瓷墨水一般為3色(藍(lán)、棕、黃)、4色(藍(lán)、棕、黃、黑)及5色,其中,在瓷磚生產(chǎn)中使用 3~4 色組合的較多,5色正在推廣,6色組合較少。從已成功應(yīng)用噴墨打印裝飾技術(shù)的陶瓷企業(yè)生產(chǎn)情況來看,現(xiàn)有的墨水生產(chǎn)淺色瓷磚具有優(yōu)勢(shì),而生產(chǎn)深色瓷磚仍需改進(jìn),此外,紅色系瓷磚生產(chǎn)也需改善。從另一個(gè)角度來講,現(xiàn)有陶瓷墨水生產(chǎn)淺色的內(nèi)墻陶質(zhì)有釉磚具有優(yōu)勢(shì),而生產(chǎn)色深的瓷質(zhì)仿古磚仍有不足。
7 結(jié)語
(1) 陶瓷噴墨打印技術(shù)是陶瓷裝飾技術(shù)的一場革命,該項(xiàng)技術(shù)將導(dǎo)致陶瓷行業(yè)的重新洗牌,把陶瓷行業(yè)帶入一個(gè)嶄新的時(shí)代。它涉及了化學(xué)、材料學(xué)、納米粉體制備技術(shù)、表面改性理論及流變學(xué)理論等眾多領(lǐng)域。因此,需要企業(yè)家和科技工作者付出巨大的努力,共同深入研究、探索,才能走的更遠(yuǎn)。
(2) 在噴墨顏料制造工藝方面,隨著噴墨技術(shù)對(duì)顏料的要求越來越高,新的制備技術(shù)值得研究。除了固相分散法、溶膠法和微乳液法外,如:化學(xué)共沉淀法、水熱法、自蔓延燃燒法、微波加熱法、機(jī)械化學(xué)合成法、聲化學(xué)法等,以及對(duì)這些工藝技術(shù)的組合,如:超聲-共沉淀、共沉淀-水熱、微波-溶膠凝膠、微波-水熱、微乳液-水熱、自蔓延燃燒-水熱技術(shù)等。借助這些新工藝,各取所長、相互補(bǔ)充,既能使顏料顆粒達(dá)到納米級(jí)別,又能使晶體結(jié)構(gòu)充分發(fā)育完善,減少結(jié)構(gòu)缺陷,提高發(fā)色能力。新技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善將會(huì)使噴墨陶瓷顏料的制造和性能得到新的突破。
(3) 采用在油性分散介質(zhì)中,以高分子聚合物納米微粒為模板,制備核殼型結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合納米膠囊,該膠囊不但具有核殼型結(jié)構(gòu)、高分散穩(wěn)定性,而且可獲得顆粒表面形貌規(guī)則、結(jié)構(gòu)缺陷少、發(fā)色能力強(qiáng)的噴墨打印墨水顆粒。進(jìn)而通過調(diào)控在油性分散介質(zhì)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)移率,使得陶瓷墨水中固含量變?yōu)榭煽兀@有望徹底解決噴墨打印用陶瓷墨水穩(wěn)定性的問題,并大幅度提高發(fā)色性能。
(4) 陶瓷噴墨技術(shù)的功能化是陶瓷裝飾的又一發(fā)展方向。通過噴墨技術(shù)在陶瓷表面噴涂功能化、智能化涂層,會(huì)賦予建筑陶瓷全新的功能。如:對(duì)陶瓷賦予抗菌、自潔,以及熱、聲、光、濕、電、磁、氣、輻射等敏感功能,將會(huì)對(duì)城市噪音,城市或家居空氣環(huán)境包括:熱污染、氣體污染、噪聲污染、濕度污染、光污染和輻射污染等可以起到抑制與控制作用。智能時(shí)代少不了智能陶瓷墨水的妝點(diǎn)。
(5) 隨著陶瓷噴墨技術(shù)的日益成熟和迅速擴(kuò)張,新一代的“陶瓷激光打印技術(shù)”將會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。這將對(duì)陶瓷顏料提出更加嚴(yán)格的要求,如:納米顏料粉體的固態(tài)分散性能、電性能以及磁性能等。可以預(yù)計(jì):“陶瓷激光打印技術(shù)”將會(huì)使陶瓷裝飾檔次更上一個(gè)新臺(tái)階,是陶瓷計(jì)算機(jī)(數(shù)字化)裝飾的又一次革命。
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特點(diǎn)之一:持續(xù)發(fā)展增實(shí)力。
公司目前擁有資產(chǎn)28億元,年產(chǎn)量近60億片,主要產(chǎn)品劑型為中西藥片劑、硬膠囊劑、顆粒劑、滴丸劑,以及原料藥等,日常生產(chǎn)品種70-80個(gè),產(chǎn)品銷售覆蓋全國,部分產(chǎn)品出口日本、澳大利亞、韓國、歐美、東南亞等國家和地區(qū)。公司先后被列為“中國500家最大工業(yè)企業(yè)及行業(yè)企業(yè)”、“中國100家最大醫(yī)藥工業(yè)企業(yè)”和“100家最佳經(jīng)濟(jì)效益工業(yè)企業(yè)”;在“八五”、“九五”、“十五”期間獲得立功先進(jìn)單位榮譽(yù)稱號(hào);2003年榮獲“全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”,并連續(xù)三年榮獲“天津市五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”。公司還多次被評(píng)為天津市優(yōu)秀企業(yè)、重合同守信用單位、科技進(jìn)步先進(jìn)企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)。在2012年化學(xué)制藥行業(yè)年度峰會(huì)上,公司蟬聯(lián)“工業(yè)企業(yè)綜合實(shí)力百強(qiáng)企業(yè)稱號(hào)”,拳頭產(chǎn)品“壽比山”再次被評(píng)為“心腦血管類產(chǎn)品品牌之十強(qiáng)”。在醫(yī)藥行業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤排名中,1994年為第41名,2001年為第33名,2012年為第19名。公司2004年通過高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證,實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)藥品生產(chǎn)企業(yè)到高新技術(shù)現(xiàn)代化制藥企業(yè)的轉(zhuǎn)變,進(jìn)一步提升了市場競爭能力,成為制藥行業(yè)的支柱企業(yè),為高速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2012年經(jīng)濟(jì)效益持續(xù)穩(wěn)步增長,連續(xù)第十七年創(chuàng)歷史最好水平。
特點(diǎn)之二:質(zhì)量管理創(chuàng)一流。
縱觀半個(gè)多世紀(jì),力生人堅(jiān)持以產(chǎn)品質(zhì)量為企業(yè)生命線,始終站在患者的角度審視產(chǎn)品質(zhì)量,在經(jīng)營中堅(jiān)持“言必信、行必果”的誠信原則,始終如一地貫徹“以德經(jīng)商、以德興企、以德為本”的道德理念,憑良心做藥,做好藥,做放心藥,為藥品質(zhì)量奠定牢固的基石。“好的產(chǎn)品是生產(chǎn)出來的,而不是檢驗(yàn)出來的”,從生產(chǎn)設(shè)備的不斷更新到生產(chǎn)工藝的不斷完善,公司從上個(gè)世紀(jì)80年代起,下大力度,斥重資先后從德國、意大利、美國引進(jìn)先進(jìn)的制藥設(shè)備,用于生產(chǎn)、科研、質(zhì)量等領(lǐng)域,制定了一整套符合新版GMP要求的管理文件,建立起嚴(yán)格監(jiān)測、記錄和控制生產(chǎn)全過程的全面質(zhì)量管理體系,擁有一批專業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的QA、QC人員,提升了產(chǎn)品質(zhì)量和檢測水平,確保藥品從生產(chǎn)到使用各個(gè)環(huán)節(jié)安全可靠。過硬的藥品質(zhì)量使公司在社會(huì)上樹立了“吃力生藥百分之百放心”的良好社會(huì)形象。在新的生產(chǎn)基地建設(shè)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中,公司從嚴(yán)把項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量關(guān)人手,合理規(guī)劃廠房和工藝布局,認(rèn)真篩選自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備,使新建成的廠房向美國FDA和歐盟衛(wèi)生部門的硬件水平靠攏,形成科技化、規(guī)模化、自動(dòng)化的生產(chǎn)基地。在重點(diǎn)進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)和工藝改進(jìn)、提高收率的同時(shí),減少“三廢”污染排放,為保護(hù)生態(tài)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。
特點(diǎn)之三:培育品牌贏口碑。
在激烈的市場競爭中,一個(gè)成功的品牌對(duì)企業(yè)的生存與發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。多年來公司始終注重品牌建設(shè),堅(jiān)持把品牌戰(zhàn)略作為企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略,堅(jiān)持走“穩(wěn)健增長加品牌”的發(fā)展路子,堅(jiān)持實(shí)施以學(xué)術(shù)引領(lǐng)和廣告宣傳相結(jié)合的銷售策略,明確企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和專門機(jī)構(gòu)抓好品牌建設(shè)的責(zé)任和措施,強(qiáng)化品牌營銷力,形成了“三魚”和“壽比山”兩個(gè)成熟知名品牌,在醫(yī)患群體中形成了良好的口碑。“三魚”商標(biāo)歷史悠久,早在解放前就已經(jīng)使用,2002年“三魚”被正式確認(rèn)為公司司徽,2009年獲得“天津市著名商標(biāo)”稱號(hào)。“三魚”系列產(chǎn)品成為了經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)經(jīng)久不衰、家喻戶曉的藥品,深得廣大消費(fèi)者的認(rèn)可和信賴。上世紀(jì)80年代,公司成功研制的男寶膠囊使用“三魚”商標(biāo)順利上市。“三魚牌”男寶也成為中國第一個(gè)也是截止目前唯一一個(gè)獲批進(jìn)入日本市場的漢方藥,該產(chǎn)品在日本至今已暢銷20余年。1994年,“三魚牌”男寶取得澳大利亞衛(wèi)生部GMP的認(rèn)證。2000年,公司研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品美扶(伊曲康唑膠囊)、暢美(奧沙拉秦鈉膠囊)、品川(硫酸沙丁胺醇緩釋片)、盼得欣(富馬酸福莫特羅片)和調(diào)經(jīng)益靈片,也都使用了“三魚”作為商標(biāo)。
特點(diǎn)之四:做大品種拓市場。
公司拳頭產(chǎn)品“壽比山”牌吲達(dá)帕胺片,是經(jīng)過十幾年精心培育的大品種。作為降血壓的一種常用西藥,“壽比山”暢銷十幾年而不衰,成為了降壓藥市場中的長青樹,“享受綠色人生,祝您壽比山高”已成為家喻戶曉的廣告語。在醫(yī)藥科學(xué)高度發(fā)達(dá)的條件下,新藥迭出,產(chǎn)品更新?lián)Q代快,市場競爭激烈,“壽比山”卻能夠歷久彌新,依然活躍在國內(nèi)西藥市場中,深受普通老百姓的歡迎。公司堅(jiān)持穩(wěn)固成熟市場、開拓新興市場并重,在“壽比山”市場培育過程中,針對(duì)我國北方地區(qū)是高血壓病高發(fā)區(qū),公司進(jìn)一步強(qiáng)化了北方地區(qū)的銷售;還根據(jù)“壽比山”物美價(jià)廉的特點(diǎn),做出了“壽比山”一定要打入農(nóng)村市場的戰(zhàn)略部署,廣泛開辟了農(nóng)村市場,尋找到新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。近幾年,作為“中國馳名商標(biāo)”的“壽比山”頻繁遭遇市場假貨的沖擊。在合理運(yùn)用“麻雀戰(zhàn)術(shù)”,以及采取有力措施配合藥監(jiān)、公安部門重拳打擊假冒產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,有效遏制了不法分子制假售假的違法活動(dòng),凈化了“壽比山”市場,保護(hù)了消費(fèi)者的合法權(quán)益。
特點(diǎn)之五:開發(fā)新品闖新路。
公司長期以來極為重視中西藥及化學(xué)合成藥新品的開發(fā)與研究,堅(jiān)持走自主開發(fā)與產(chǎn)研結(jié)合之路,從購買科研單位新藥生產(chǎn)權(quán),到與科研單位進(jìn)行合作開發(fā),再到依靠自身科研實(shí)力自主開發(fā),形成了“以生產(chǎn)經(jīng)營加大科研投入,以科研成果推進(jìn)生產(chǎn)經(jīng)營”的良性互動(dòng)運(yùn)作模式。公司目前已擁有7個(gè)自主專利,先后開發(fā)出以天然植物為原料的抑制胃酸回流劑“蓋胃平”、治療血栓疾病藥“益欣雪”、研制生產(chǎn)了廣譜抗真菌治療藥“美扶”和潰瘍性結(jié)腸炎治療藥“暢美”等多個(gè)優(yōu)質(zhì)品種,成為醫(yī)藥市場急需的優(yōu)質(zhì)新藥。進(jìn)入新世紀(jì)以來,公司又開發(fā)出治療哮喘癥的“盼得欣”、治療老年癡呆癥的“阿海適”及治療夜間哮喘的“品川”等新制劑。2000年國家四類新藥“伊曲康唑”(原料藥、膠囊)和“奧沙拉秦鈉”(原料藥、膠囊)獲得新藥證書和生產(chǎn)批準(zhǔn)文號(hào)。隨著新品伊曲康唑、奧沙拉秦鈉原料藥的上馬,結(jié)束了公司只能生產(chǎn)制劑的歷史,實(shí)現(xiàn)了原料藥零的突破。而后,公司又先后獲得吲達(dá)帕胺、鹽酸多奈哌齊及富馬酸福莫特羅等三個(gè)原料藥的GMP認(rèn)證和國家四類新藥“鹽酸多奈哌齊”(原料藥、制劑)和“富馬酸福莫特羅”(原料藥、制劑)的新藥證書和生產(chǎn)批準(zhǔn)文號(hào)。新品開發(fā),帶動(dòng)了公司經(jīng)濟(jì)效益的大幅度增長。
關(guān)鍵詞:絮凝劑 電解法 聚合氯化鋁 水處理
Abstract:A kind of high grade PAC with Alb content of 67.6% and molar ratio of hydroxy to aluminum of 64.5% was produced by electrolysis process and used for treatment of water and wastewater in jar tests and pilot-scale tests.The results show that this kind of PAC is more effective in removal of SS,humics from water and COD and oil from wastewater comparing with other PACs and traditional coagulants.99.1% of SS and 57.6% of COD can be removed from wastewater with the dosage of 10 mg/L PAC (as Al2O3),so it is obviously superior to other coagulants.
Keywords:coagulant;electrolysis process;PAC;water treatment
在現(xiàn)代絮凝劑的研究中,已從形態(tài)學(xué)方面證明聚合氯化鋁(PAC)主要由3種形態(tài)構(gòu)成[1~3]:Ala形態(tài)(主要包括鋁的自由離子、單體、低聚物)、Alb形態(tài)(鋁的聚合物)和Alc(三羥化鋁溶液或凝膠),并可分別求得各自的含量及比例:AlT=Ala+Alb+Alc(1)一般認(rèn)為Alb部分是最佳的凝聚絮凝形態(tài),并證明Alb即為Al13的聚合形態(tài)(化學(xué)式為Al13O4(OH)7+24)[4],它實(shí)際上是一定控制條件下鋁離子的水解—聚合—沉淀過程的動(dòng)力學(xué)中間產(chǎn)物。采用電化學(xué)方法制備絮凝劑主要是采用電解法制備堿式氯化鋁和電滲析法制備一般概念上的聚合氯化鋁。在前期的研究中[5~7],一種以Alb為優(yōu)勢(shì)形態(tài)的聚合氯化鋁采用電解法制備成功,它具有高堿化度、高Alb形態(tài)等特點(diǎn),具備高效凈水最佳絮凝的化學(xué)形態(tài)條件。
1 E—PAC的制備
連續(xù)進(jìn)料、出料的電解制備反應(yīng)系統(tǒng)見圖1。
電解液采用三氯化鋁溶液,陽極為金屬鋁,電流為600 A,電壓為1.4 V,E—PAC為無色透明液體,產(chǎn)量為100 kg/d,W(Al2O3)=10%,W(Alb)=67.6%,W(堿化度)=64.5%。
2 試驗(yàn)方法
2.1燒杯試驗(yàn)
采用燒杯攪拌試驗(yàn)考察E—PAC對(duì)水中的濁度、腐殖質(zhì)、COD、油的去除效果。模擬的渾濁水和含腐殖質(zhì)水分別采用高嶺土和富里酸(山西產(chǎn))加1∶1的自來水和去離子水配制,生活污水和含油廢水均為實(shí)際水樣。燒杯攪拌試驗(yàn)在美國產(chǎn)六聯(lián)攪拌器上進(jìn)行,使用2 L燒杯,內(nèi)充1.5 L水樣,在280 r/min混合攪拌1 min,然后在40 r/min下混合反應(yīng)10 min,靜置沉淀15 min,取上清液測定。
2.2 中試
E—PAC的中試在高效絮凝集成系統(tǒng)上進(jìn)行,系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。
該系統(tǒng)采用絮凝—攔截沉淀工藝,建在北京第九給水廠的導(dǎo)示水廠,原水濁度為1.0~87.5 NTU,混凝藥劑為九廠目前使用的ZB—PAC(淄博產(chǎn)液體聚合氯化鋁)、DY—PAC(唐山產(chǎn)液體聚合氯化鋁)、AS(硫酸鋁)和E—PAC。系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù),混合:t=60 s,v=3m/s,G=613s-1;反應(yīng):T=15 min(t1=t2=t3=5 min),v1=0.5 m/s,v2=0.3m/s,v3=0.1m/s,G=80s-1(G1=125.5s-1、G2=57.5s-1、G3=10.4s-1),GT=7.2×104;沉淀:t=0.4~2 h。試驗(yàn)用水為北京市第九水廠的原水。
3 E—PAC凈水效果
3.1靜態(tài)效果
將電解法制備的E—PAC與電滲析法制備的聚合氯化鋁(ED—PAC)、市售聚合鋁、三氯化鋁和硫酸鋁進(jìn)行絮凝效果對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果如圖1、2所示。
結(jié)果表明,藥劑投加量相同時(shí),幾種絮凝劑對(duì)水中的濁度均有一定的去除效果,硫酸鋁和三氯化鋁的去除效果最差,DY—PAC和ED—PAC明顯優(yōu)于硫酸鋁等,但E—PAC在絮凝過程中對(duì)濁度的去除率均遠(yuǎn)高于其他絮凝劑。對(duì)富里酸的去除率也有類似的結(jié)果,E—PAC對(duì)富里酸的絮凝去除效果最好,DY—PAC和ED—PAC也優(yōu)于硫酸鋁等傳統(tǒng)混凝劑,這種結(jié)果主要是由于其具有較高的Alb含量。
摘要:通過電解法制備了一種Alb含量達(dá)67.6%、堿化度達(dá)64.5%的優(yōu)質(zhì)聚合氯化鋁(E—PAC)產(chǎn)品,并將其用于水處理試驗(yàn)。靜態(tài)試驗(yàn)和現(xiàn)場中試的研究結(jié)果表明,與普通PAC和幾種傳統(tǒng)混凝劑比較,E—PAC對(duì)水中的濁度和腐殖質(zhì)、污水中的SS和COD及油類污染物等具有優(yōu)異的去除效能,投加10 mg/L E—PAC(以Al2O3計(jì)),可以去除污水中99.1%的SS和57.6%的COD,明顯高于同類產(chǎn)品的水處理效率。
關(guān)鍵詞:絮凝劑 電解法 聚合氯化鋁 水處理
Abstract:A kind of high grade PAC with Alb content of 67.6% and molar ratio of hydroxy to aluminum of 64.5% was produced by electrolysis process and used for treatment of water and wastewater in jar tests and pilot-scale tests.The results show that this kind of PAC is more effective in removal of SS,humics from water and COD and oil from wastewater comparing with other PACs and traditional coagulants.99.1% of SS and 57.6% of COD can be removed from wastewater with the dosage of 10 mg/L PAC (as Al2O3),so it is obviously superior to other coagulants.
Keywords:coagulant;electrolysis process;PAC;water treatment
在現(xiàn)代絮凝劑的研究中,已從形態(tài)學(xué)方面證明聚合氯化鋁(PAC)主要由3種形態(tài)構(gòu)成[1~3]:Ala形態(tài)(主要包括鋁的自由離子、單體、低聚物)、Alb形態(tài)(鋁的聚合物)和Alc(三羥化鋁溶液或凝膠),并可分別求得各自的含量及比例:AlT=Ala+Alb+Alc(1)一般認(rèn)為Alb部分是最佳的凝聚絮凝形態(tài),并證明Alb即為Al13的聚合形態(tài)(化學(xué)式為Al13O4(OH)7+24)[4],它實(shí)際上是一定控制條件下鋁離子的水解—聚合—沉淀過程的動(dòng)力學(xué)中間產(chǎn)物。采用電化學(xué)方法制備絮凝劑主要是采用電解法制備堿式氯化鋁和電滲析法制備一般概念上的聚合氯化鋁。在前期的研究中[5~7],一種以Alb為優(yōu)勢(shì)形態(tài)的聚合氯化鋁采用電解法制備成功,它具有高堿化度、高Alb形態(tài)等特點(diǎn),具備高效凈水最佳絮凝的化學(xué)形態(tài)條件。
1 E—PAC的制備
連續(xù)進(jìn)料、出料的電解制備反應(yīng)系統(tǒng)見圖1。
電解液采用三氯化鋁溶液,陽極為金屬鋁,電流為600 A,電壓為1.4 V,E—PAC為無色透明液體,產(chǎn)量為100 kg/d,W(Al2O3)=10%,W(Alb)=67.6%,W(堿化度)=64.5%。
2 試驗(yàn)方法
2.1燒杯試驗(yàn)
采用燒杯攪拌試驗(yàn)考察E—PAC對(duì)水中的濁度、腐殖質(zhì)、COD、油的去除效果。模擬的渾濁水和含腐殖質(zhì)水分別采用高嶺土和富里酸(山西產(chǎn))加1∶1的自來水和去離子水配制,生活污水和含油廢水均為實(shí)際水樣。燒杯攪拌試驗(yàn)在美國產(chǎn)六聯(lián)攪拌器上進(jìn)行,使用2 L燒杯,內(nèi)充1.5 L水樣,在280 r/min混合攪拌1 min,然后在40 r/min下混合反應(yīng)10 min,靜置沉淀15 min,取上清液測定。
2.2 中試
E—PAC的中試在高效絮凝集成系統(tǒng)上進(jìn)行,系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。
該系統(tǒng)采用絮凝—攔截沉淀工藝,建在北京第九給水廠的導(dǎo)示水廠,原水濁度為1.0~87.5 NTU,混凝藥劑為九廠目前使用的ZB—PAC(淄博產(chǎn)液體聚合氯化鋁)、DY—PAC(唐山產(chǎn)液體聚合氯化鋁)、AS(硫酸鋁)和E—PAC。系統(tǒng)運(yùn)行的主要參數(shù),混合:t=60 s,v=3m/s,G=613s-1;反應(yīng):T=15 min(t1=t2=t3=5 min),v1=0.5 m/s,v2=0.3m/s,v3=0.1m/s,G=80s-1(G1=125.5s-1、G2=57.5s-1、G3=10.4s-1),GT=7.2×104;沉淀:t=0.4~2 h。試驗(yàn)用水為北京市第九水廠的原水。
3 E—PAC凈水效果
3.1靜態(tài)效果
將電解法制備的E—PAC與電滲析法制備的聚合氯化鋁(ED—PAC)、市售聚合鋁、三氯化鋁和硫酸鋁進(jìn)行絮凝效果對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果如圖1、2所示。
結(jié)果表明,藥劑投加量相同時(shí),幾種絮凝劑對(duì)水中的濁度均有一定的去除效果,硫酸鋁和三氯化鋁的去除效果最差,DY—PAC和ED—PAC明顯優(yōu)于硫酸鋁等,但E—PAC在絮凝過程中對(duì)濁度的去除率均遠(yuǎn)高于其他絮凝劑。對(duì)富里酸的去除率也有類似的結(jié)果,E—PAC對(duì)富里酸的絮凝去除效果最好,DY—PAC和ED—PAC也優(yōu)于硫酸鋁等傳統(tǒng)混凝劑,這種結(jié)果主要是由于其具有較高的Alb含量。
3.2中試效果
①低濁時(shí)期經(jīng)幾種絮凝劑處理后的沉淀池出水效果對(duì)比見圖3、4。
原水濁度為1.0~4.0 NTU時(shí),在同樣的鋁投加量下,E—PAC的水處理效果明顯比其他絮凝劑好,不僅表現(xiàn)在對(duì)濁度的去除效率高,而且投加藥量所允許的范圍也大。
②較高濁度水經(jīng)幾種絮凝劑處理后的沉淀池出水效果對(duì)比見圖5。
原水濁度為10.5~87.5 NTU時(shí),在3種PAC中,E—PAC對(duì)濁度變化的適應(yīng)性最好,在同樣的鋁投加量下,分別比DY—PAC和ZB—PAC對(duì)濁度的去除效率高約10%~20%,表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。
3.3處理生活污水
取生態(tài)環(huán)境研究中心家屬區(qū)生活污水,比較E—PAC、DY—PAC和ZB—PAC 3種聚合絮凝劑對(duì)水中COD和SS的去除效果。試驗(yàn)用水的SS為321 mg/L,COD為250 mg/L,處理效果見表1。
E—PAC對(duì)生活污水中的SS和COD的去除效果均明顯好于其他兩種絮凝劑。當(dāng)投加量均為10 mg/L(以Al2O3計(jì))時(shí),E—PAC可將原水中321 mg/L的SS和250 mg/L的COD分別去除至3 mg/L和116 mg/L,去除率分別為99.1%和57.6%;而其他兩種PAC對(duì)SS和COD的去除率明顯低于E—PAC。 表1 對(duì)生活污水的處理效果比較 藥劑 E—PAC DY—PAC ZB—PAC 投加量(Al2O3) 3 5 10 3 5 10 3 5 10 水中殘余SS 52 24 3 78 31 13 89 42 23 水中殘余COD 187 142 106 194 153 119 210 165 126 3.4處理含油廢水
含油廢水為錦州采油廠斜板除油后的出水,含油為120mg/L,COD為450mg/L,SS為275 mg/L。采用燒杯試驗(yàn)比較E—PAC、DY—PAC和ZB—PAC三種聚合絮凝劑對(duì)COD、SS、油的去除效果,結(jié)果如表2所示。
表2 處理含油廢水的效果對(duì)比 藥劑 E—PAC DY—PAC ZB—PAC 投加量(Al2O3) 5 10 20 5 10 20 5 10 20 SS 143 72 14 161 93 28 172 105 33 COD 398 266 182 418 297 221 425 308 246 油 86 45 9 92 54 18 98 49 17
當(dāng)投加量均為20mg/L(Al2O3)時(shí),E—PAC可將原水中275 mg/L的SS、450 mg/L的COD和120 mg/L的油分別去除至14 mg/L,182 mg/L和9 mg/L,去除率分別為94.9%,59.6%和92.5%,明顯優(yōu)于其他兩種絮凝劑。
4 成本估算
電解法制備聚合氯化鋁的主要成本來自于鋁板的消耗,如鋁板價(jià)格按13.5元/kg計(jì)算(包括三氯化鋁、電耗與人員工資等),則制備含10%Al2O3液體PAC的成本約為800元/t,投加鋁量按10-5 mol/L計(jì),則噸水處理成本約0.16元。與目前市場上質(zhì)量較好的液體PAC的產(chǎn)品(750~800元/t)相比,其制備成本略高,估算結(jié)果如表3所示。
表3 E — PAC的制備與水處理成本估算 藥劑的制備成本
(元/t) 含鋁量
(%) 折合成鋁價(jià)格
(元/kg) 水處理成本
(元/t) 投加鋁量
(10-5 mol/L) 800 5 16 0.16 3.7 5 結(jié)論
電解法制備的聚合氯化鋁由于其最有效的絮凝成分Alb遠(yuǎn)高于普通聚合氯化鋁和傳統(tǒng)混凝劑,所以對(duì)水中的濁度、腐殖質(zhì)以及污水中的COD、SS、油類污染物具有優(yōu)異的去除效果。電解法制備聚合氯化鋁設(shè)備簡單,參數(shù)易于控制,適合于各種規(guī)模和水質(zhì)的給水和污水處理,并有利于水處理過程的自動(dòng)化控制,具有很好的應(yīng)用前景。
電解制備聚合氯化鋁的主要問題是其采用金屬鋁作為鋁的主要來源,由于金屬鋁價(jià)格較高,增加了藥劑的制備成本,但由于其較高的Alb含量和高效的凈水性能,其綜合制水成本應(yīng)與普通PAC相當(dāng)。
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關(guān)鍵詞:創(chuàng)新平臺(tái);產(chǎn)學(xué)研用;院士專家工作站
中圖分類號(hào):F127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-828X(2014)06-0-02
黨的十提出了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略,對(duì)形成以企業(yè)為創(chuàng)新主體的協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)提出了新的要求。而院士專家對(duì)接臺(tái)州企業(yè),建立院士專家工作站是科協(xié)圍繞提高自主創(chuàng)新能力、建設(shè)創(chuàng)新型國家,實(shí)施人才強(qiáng)國戰(zhàn)略,組織和動(dòng)員廣大科技工作者服務(wù)基層、服務(wù)企業(yè)的好創(chuàng)意、好載體、好形式;也是貫徹落實(shí)《國家中長期人才規(guī)劃綱要(2010-2020年)》,發(fā)揮組織特色和優(yōu)勢(shì),實(shí)施產(chǎn)學(xué)研合作,服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,服務(wù)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的開創(chuàng)性工作;更是貫徹落實(shí)黨的十精神的具體實(shí)踐和生動(dòng)體現(xiàn)。
一、院士專家對(duì)接臺(tái)州企業(yè)活動(dòng)的現(xiàn)狀
臺(tái)州的院士專家服務(wù)企業(yè)活動(dòng)始于2008年,為進(jìn)一步增強(qiáng)臺(tái)州企業(yè)活力和后勁,提升企業(yè)的核心競爭力,加強(qiáng)院地雙方深層次交流合作,臺(tái)州市舉辦了2008創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新院士專家臺(tái)州行暨技術(shù)創(chuàng)新院士行活動(dòng)。之后在2010年、2011年、2012年、2013年連續(xù)舉辦了院士專家對(duì)接臺(tái)州企業(yè)活動(dòng),并自2011年起,根據(jù)臺(tái)州的塊狀經(jīng)濟(jì)先后對(duì)接模具行業(yè)、機(jī)床工具行業(yè)、橡膠行業(yè),共有204人次院士專家參加活動(dòng),簽訂了96項(xiàng)技術(shù)合作協(xié)議,現(xiàn)場解決了300多個(gè)技術(shù)難題,增強(qiáng)了企業(yè)的核心競爭力,推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。為使院士專家對(duì)接臺(tái)州企業(yè)活動(dòng)常態(tài)化、長效化、規(guī)范化,2010年,臺(tái)州市又啟動(dòng)了院士專家工作站建設(shè)。經(jīng)過3年多的努力,截止2013年12月,臺(tái)州市簽約成立工作站18家(其中省級(jí)站3家),簽約院士19名,入駐團(tuán)隊(duì)專家人數(shù)74名,簽訂科技合作項(xiàng)目41項(xiàng),有效轉(zhuǎn)化科技項(xiàng)目22項(xiàng),開發(fā)新產(chǎn)品20個(gè),產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)研發(fā)25項(xiàng),新增產(chǎn)值38441.7萬元,新增利潤5576.9萬元。2011年以來,中國科協(xié)書記處書記張勤,副省長毛光烈,省科協(xié)黨組書記魯善增,市委副書記肖培生、副市長李躍程分別對(duì)活動(dòng)作出批示,充分肯定院士專家項(xiàng)目對(duì)接臺(tái)州企業(yè)活動(dòng)的做法,并建議在全省、全國推廣。
(一)柔性引進(jìn)高端人才。先后有200多人次院士專家來臺(tái)州開展項(xiàng)目對(duì)接,幫助企業(yè)解決技術(shù)難題,達(dá)成多項(xiàng)科技合作項(xiàng)目,并建立了18家院士專家工作引進(jìn)了19名院士。
(二)現(xiàn)場解決技術(shù)難題。對(duì)接活動(dòng)中,院士專家為企業(yè)現(xiàn)場把脈,幫助企業(yè)解決技術(shù)難題,受到企業(yè)的普遍歡迎。遼寧中醫(yī)藥大學(xué)中藥研究院的謝明、趙金明教授,現(xiàn)場為天臺(tái)山康能保健食品有限公司解決了金銀花提取工藝技術(shù)難題。工程塑料國家工程研究中心季君暉博士,對(duì)臺(tái)州市中天塑業(yè)有限公司提出的“汽車用系列專用塑改性技術(shù)”等三個(gè)問題作了細(xì)致的分析和解答,對(duì)浙江君誠工貿(mào)有限公司提出的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定問題,建議公司建立原料品質(zhì)管理體系,并當(dāng)場幫助臺(tái)州永利塑料包裝材料有限公司調(diào)整原料配方,解決了困擾企業(yè)十多年的“電線容易被弱電擊穿”等三個(gè)技術(shù)難題。中國科學(xué)院理化所的王萍麗、甄志超研究員,現(xiàn)場為浙江歐綠塑業(yè)科技有限公司解決了“汽車腳墊氣味大”的難題。沈陽化工大學(xué)王重教授幫助浙江信威塑膠有限公司解決了PVB生產(chǎn)中的脫色工藝、提高PVB廢料利用效益等10余個(gè)技術(shù)問題,并提出了研制液態(tài)PVB并投入生產(chǎn)以提升產(chǎn)品質(zhì)量等具有很強(qiáng)針對(duì)性和操作性的建議。
(三)攻克關(guān)鍵核心技術(shù)。院士專家為企業(yè)解決核心技術(shù)問題,大大提高了企業(yè)的核心競爭力。浙江爾格科技有限公司,與專家團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)的HXD2B機(jī)動(dòng)油泵,順利克服了傳統(tǒng)機(jī)車油泵的重量、結(jié)構(gòu)、耐壓、抗震的問題,成為鐵道部指定國產(chǎn)化項(xiàng)目;研制的變壓器冷卻器智能控制系統(tǒng),對(duì)比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)更具自動(dòng)化、智能化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化等優(yōu)點(diǎn),成為變壓器行業(yè)的首選產(chǎn)品之一。浙江新東港藥業(yè)股份有限公司在沈寅初院士的帶領(lǐng)下,開展對(duì)羰基還原酶、葡糖糖脫氫酶、脫鹵催化功能的研究,關(guān)鍵酶的理性設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度工業(yè)環(huán)境下酶催化過程的調(diào)控、手性誘導(dǎo)和反應(yīng)分離耦合等共性關(guān)鍵技術(shù)研究。目前,工作站已完成了阿伐他汀A3-A5,A6-A7的生物合成路線并已進(jìn)行了小批量的生產(chǎn),2012年形成銷售收入1550萬元,創(chuàng)利稅465萬元。中國工程院趙連城院士,針對(duì)浙江天鐵實(shí)業(yè)有限公司提出的“鐵路線上橡膠制品存在的技術(shù)缺陷”提出了解決方案。
(四)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化。引進(jìn)院士及其團(tuán)隊(duì)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技成果,共同進(jìn)行轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。臺(tái)州富嶺塑膠有限公司借助院士專家在《玉米淀粉基全降解新材料》、《PBS及改性在生物降解餐飲具、容器、工具、包裝方面的應(yīng)用技術(shù)》和《纖維素在餐飲具、容器、工具、包裝的應(yīng)用》方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和專業(yè)優(yōu)勢(shì),全力研發(fā)新產(chǎn)品。2011年《淀粉基全降解餐具》列入浙江省第三批新產(chǎn)品試制計(jì)劃;申報(bào)專利8項(xiàng),獲得了3項(xiàng)專利授權(quán)。淀粉基全降解餐具完成銷售3200萬元,利稅450萬元,創(chuàng)匯500萬美元。PBS全降解材料產(chǎn)品現(xiàn)已批量銷售給美國L0LLICUP客戶4批次共9個(gè)集裝箱。引進(jìn)項(xiàng)目為世界領(lǐng)先技術(shù),生產(chǎn)的生物降解材料及其制品符合綠色、低碳的世界環(huán)保趨勢(shì),預(yù)計(jì)公司項(xiàng)目全部投產(chǎn)后,在行業(yè)內(nèi)國內(nèi)市場占有率將可達(dá)到30%,國際市場占有率將可達(dá)到5%;同時(shí)為當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、職工就業(yè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供重要的支持。
(五)培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才。院士專家工作站在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面發(fā)揮了積極作用,提升了企業(yè)創(chuàng)新能力。通過“請(qǐng)進(jìn)來”方式,在企業(yè)舉辦各類講座或培訓(xùn)活動(dòng),傳遞最新科技信息,拓寬科技人員視野。通過“走出去”戰(zhàn)略,把科技人員送到院士專家所在的高等院校、科研院所培訓(xùn)進(jìn)修,使企業(yè)科技人員理論知識(shí)、發(fā)散性思維及實(shí)驗(yàn)操作等科學(xué)研究能力有了明顯提升。通過“傳幫帶”模式,面對(duì)面指導(dǎo)幫助科技人員提升創(chuàng)新能力。這種通過院士專家與企業(yè)的有效溝通,以市場為導(dǎo)向培養(yǎng)的應(yīng)用型人才,克服了科研活動(dòng)閉門造車的劣勢(shì),具備了研發(fā)適應(yīng)市場需求產(chǎn)品的能力。沈陽化工大學(xué)的葛鐵軍教授和于洋博士,提出可以為新亞控股集團(tuán)培養(yǎng)和輸送人才。沈陽工業(yè)大學(xué)機(jī)械學(xué)院的鄭鵬院長,為三門的浙江三港起重電器有限公司的管理人員和PVC編程人員,進(jìn)行了現(xiàn)場培訓(xùn)。
(六)優(yōu)化企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)等戰(zhàn)略性的信息對(duì)企業(yè)的戰(zhàn)略和和發(fā)展至關(guān)重要。院士專家擁有較廣的技術(shù)信息渠道,掌握行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)。企業(yè)通過工作站這一平臺(tái),了解高校、科研院所和專家的研究專長、研究實(shí)力、科技成果及其應(yīng)用前景、成熟程度等,制定了符合自身發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。中科院上海生化所原所長李伯良研究員在實(shí)地參觀考察九洲、海翔等制藥企業(yè)后,建議臺(tái)州的醫(yī)化企業(yè)在制定中長期發(fā)展規(guī)劃時(shí),應(yīng)考慮從現(xiàn)有的生產(chǎn)化學(xué)合成藥物轉(zhuǎn)向生產(chǎn)生物化學(xué)藥品,以提高產(chǎn)品的附加值。李啟虎院士工作室的王耀總經(jīng)理為天臺(tái)浙江燈飾有限公司的LED光源等課題提供了世界上最新的技術(shù)方案。
二、存在問題
臺(tái)州的院士專家工作雖然已經(jīng)取得了一定成效,但對(duì)照經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展要求,尚有許多差距和不足。一是重傳統(tǒng)模式,輕創(chuàng)新機(jī)制。注重傳統(tǒng)運(yùn)行模式的運(yùn)用,缺乏與時(shí)俱進(jìn),導(dǎo)致工作機(jī)制、活動(dòng)內(nèi)容、工作方法與時(shí)展需要不相適應(yīng)。二是重上下互動(dòng),輕部門合力。臺(tái)州的院士專家對(duì)接企業(yè)工作,歷來重視院士專家與企業(yè)的溝通,力求對(duì)接精準(zhǔn),取得實(shí)效。但是對(duì)部門合力的認(rèn)識(shí)不夠,雖然也有組織部的參與,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,尚未成立領(lǐng)導(dǎo)小組,特別是缺乏發(fā)改、經(jīng)信和科技等經(jīng)濟(jì)部門協(xié)同參與,更談不上形成多部門協(xié)同的工作格局。三是重工作落實(shí),輕組織建設(shè)。在抓工作的過程中,臺(tái)州不等不靠,狠抓落實(shí)。但是至今尚未成立院士專家工作站建設(shè)的專門機(jī)構(gòu)。
三、加快推進(jìn)臺(tái)州創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的思考和建議
(一)盡快成立機(jī)構(gòu),加強(qiáng)部門協(xié)作。要主動(dòng)與市委人才辦匯報(bào)溝通,建議以市委人才辦為牽頭單位,聯(lián)合組織、發(fā)改、經(jīng)信、科技、人力社保、財(cái)政、教育等部門成立臺(tái)州市院士專家工作站建設(shè)協(xié)調(diào)小組,協(xié)調(diào)小組辦公室設(shè)在市科協(xié)。同時(shí),要積極向市編委要求設(shè)立臺(tái)州市院士專家工作站服務(wù)中心,作為市科協(xié)下屬的公益一類事業(yè)單位,專門負(fù)責(zé)全市工作站建設(shè)的管理與服務(wù)。使工作站建設(shè)工作有專門機(jī)構(gòu)、專門人員、專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)。
(二)爭取政策支持,完善工作機(jī)制。爭取市委市政府下發(fā)《關(guān)于加快推進(jìn)院士專家工作站建設(shè)與發(fā)展的意見》,對(duì)工作站的重要意義、指導(dǎo)思想、目標(biāo)任務(wù)、政策措施等方面作出全面、明確的規(guī)定和要求。建立和完善工作機(jī)制,以“大聯(lián)合大協(xié)作”的工作方式,集中各部門的職能與優(yōu)勢(shì),形成合力推進(jìn)的工作格局,切實(shí)落實(shí)各部門對(duì)工作站的扶持政策與措施。要著力解決制約工作站發(fā)展的瓶頸問題,特別是資金、項(xiàng)目、人才等方面的政策具體化、可操作化。
(三)加大建設(shè)力度,拓寬建站領(lǐng)域。院士專家對(duì)接臺(tái)州企業(yè)活動(dòng),圍繞塊狀經(jīng)濟(jì),每年一個(gè)主題一次對(duì)接,已成為品牌。但臺(tái)州的院士專家工作站建設(shè)進(jìn)程緩慢,雖已建站18家,但與3395家規(guī)模上企業(yè)(年主營業(yè)務(wù)收入2000萬元及以上工業(yè)企業(yè))比起來,建站率還是很低的。因此,必須繼續(xù)加大院士專家工作站建設(shè)力度,解決眾多企業(yè)在成長過程中對(duì)高端智力人才的需求。從全國來看,目前已有1000多家院士專家工作站,其數(shù)量已超過有建站能力的院士總數(shù)。各地還在繼續(xù)爭搶“院士”這一稀缺資源,臺(tái)州必須搶抓機(jī)遇,積極主動(dòng),大力推進(jìn)院士專家工作站建設(shè)。要加強(qiáng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和宏觀指導(dǎo),有計(jì)劃有重點(diǎn)地推動(dòng)工作站建設(shè)與發(fā)展。要處理好建站數(shù)量和建站質(zhì)量的關(guān)系。成熟一家建一家,申請(qǐng)建站的單位必須要具備相應(yīng)的條件,有內(nèi)在的需求,還要對(duì)區(qū)域、行業(yè)有一定的引領(lǐng)帶動(dòng)作用。要拓寬建站領(lǐng)域。工作站建設(shè)可以從傳統(tǒng)的企業(yè)、高校、科研院所、園區(qū),發(fā)展到學(xué)會(huì)、行業(yè)協(xié)會(huì)等。要加強(qiáng)與海內(nèi)外院士、科技社團(tuán)和科研院所及高校的聯(lián)系,以院士專家項(xiàng)目對(duì)接臺(tái)州企業(yè)活動(dòng)和中國?臺(tái)州國際人才大會(huì)暨首屆海智項(xiàng)目接洽會(huì)等為活動(dòng)為渠道,引進(jìn)院士專家為臺(tái)州所用。
(四)強(qiáng)化考核指導(dǎo),提升工作實(shí)效。激發(fā)院士專家工作站的創(chuàng)新活力,提高其運(yùn)行質(zhì)量,是創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)。建立客觀完善的績效考核評(píng)價(jià)體系,引導(dǎo)工作站持續(xù)健康發(fā)展。出臺(tái)《院士專家工作站考核辦法(試行)》,對(duì)工作站基礎(chǔ)建設(shè)、引進(jìn)院士及其創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)服務(wù)、主要工作內(nèi)容完成、已獲效益與成果四方面情況進(jìn)行考核。考核要本著“注重實(shí)績、客觀公正、以考促管、激勵(lì)引導(dǎo)”的原則進(jìn)行。要通過考核,建立退出機(jī)制,對(duì)申報(bào)過程中隱瞞真實(shí)情況、提供虛假材料、侵犯他人知識(shí)產(chǎn)權(quán)、因技術(shù)原因發(fā)生重大安全、質(zhì)量、嚴(yán)重環(huán)境污染事故受到行政、刑事處理、因故造成沒有合作簽約院士的、簽約合作院士專家反饋差的等情況之一的建站主體予以摘牌。開展示范點(diǎn)建設(shè),對(duì)評(píng)上示范點(diǎn)的,給予一定獎(jiǎng)勵(lì)。
(五)深化平臺(tái)建設(shè),解決共性問題。我們創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)的重點(diǎn)對(duì)象是企業(yè)、高校和科研院所,幫助他們解決技術(shù)難題問題,促進(jìn)科技項(xiàng)目合作。但這往往只能解決個(gè)性、個(gè)別的問題,而不能促進(jìn)行業(yè)整體的轉(zhuǎn)型升級(jí),因此,下階段的重點(diǎn)是要解決行業(yè)共性、關(guān)鍵與前瞻性的技術(shù)難題,提升行業(yè)的整體技術(shù)水準(zhǔn),特別要重點(diǎn)針對(duì)臺(tái)州的“5+1”主導(dǎo)行業(yè),扶持鼓勵(lì)行業(yè)協(xié)會(huì)組建院士工作站,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)共享。
(六)健全服務(wù)體系,提升服務(wù)能力。要為院士專家開展學(xué)術(shù)交流、科技合作、成果應(yīng)用搭建有效平臺(tái)。要及時(shí)解決工作站、院士及團(tuán)隊(duì)以及企業(yè)遇到的困難和問題。整合完善現(xiàn)有的扶持資金,將扶持資金重點(diǎn)投向科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力并形成規(guī)模化生產(chǎn)的項(xiàng)目,對(duì)產(chǎn)生實(shí)效的每一項(xiàng)技術(shù)突破進(jìn)行獎(jiǎng)補(bǔ)。搭建信息共享平臺(tái)。加強(qiáng)與院士專家及海內(nèi)外科技領(lǐng)軍人才的聯(lián)系,建立院士專家人才庫、院士專家工作站信息庫、科技成果庫。深入企業(yè)調(diào)研,搜集企業(yè)急需的技術(shù)需求,建立企業(yè)技術(shù)需求庫。將院士專家工作站建設(shè)納入“講理想、比貢獻(xiàn)”等技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)中,進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)科技創(chuàng)新體系建設(shè)。
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