1. 新型反应设备
化学工程与技术专业拥有化学工程与技术及分析化学、高分子化学与物理、材料物理化学等相近学科。结合生物质能源、新能源、绿色化学品等特色优势,通过不断凝炼学科方向,本学科确立了四个学科方向。其中现代分析测试与传感技术方向研究化学与生物传感器、复杂样品现代分离与分析等技术及其在化工、有色金属、环境、冶金、食品、卫生、医学检验等领域的应用;电化学工程与技术方向研究化学电源新技术、电化学表面涂层新技术、腐蚀电化学研究应用等;化学工艺方向主要开展精细化工新工艺及新技术研究、特种功能化学品合成方法与技术研究;生物化工方向通过生化手段研究生物质资源的利用与再生,为生物质资源开发与利用提供相关理论与技术支持。
研究方向
1. 化工分离工程:
主要从事新型分离技术(膜分离技术、超临界流体技术、微波萃取技术、超声提取、反应精馏等)的工艺与设备、传统化工分离技术的改进、分离技术的耦合等方面的研究。目前在天然植物有效成分的提取与分离、中药有效成分的提取与分离、膜分离工艺与设备等方面形成特色研究方向。
2.绿色化学工艺:
主要从事绿色反应过程(洁净高效的新型反应和分离技术、新型催化剂、新型反应器等)、环境友好型新分子和新材料、反应与分离集成技术的研究开发,新型溶剂及助剂的研究开发,以及绿色化学工艺起始原料性质和产物性质的研究。目前已经在光催化降解技术、清洁反应加工工艺、绿色分离技术以及环保型制革剂和清洁化制革新工艺等方面开展了技术研究和开发。
3.化工新材料:
该研究方向属于多学科交叉领域,主要从事新型能源化工材料以及新型化工分离材料的研究和开发。目前已在多孔无机有机和复合相变储能材料、吸附材料、净化材料、无机粉体、纳米复合材料、生物医药材料等的设计、制备、表征和应用等方面开展了研究。该研究方向在化工新材料的研究方面形成了鲜明的化学工艺特色,为从速解决化工新材料领域基础研究与产业化之间的瓶颈或脱节问题提供了有效途径。
4.催化技术及应用:
催化技术在国民经济中具有十分重要的意义。当代人类面临的许多挑战,诸如能源开发、自然资源的综合利用、新材料研制以及环境保护等方面重大问题的解决都不同程度地依赖于催化过程。本方向主要以均相和多相催化剂以及酶催化剂的设计、制备及其在有机合成和精细化学品合成上的应用研究为主,既注重基础理论研究,更强调催化技术的实际应用。
5.精细化学品化学与技术:
精细化学品是指具有特定功能、技术密集、大量采用复配技术、小批量多品种、附加值高的化工产品。精细化学品化学与技术作为应用化学学科的一个研究方向,立足于化学、化工、石油、轻工和材料化学,将现代化学化工新的合成技术应用于精细化学品的研究领域,并实现工业化。该研究方向既重视现代合成新理论和新技术的研究,又重视其应用,具有鲜明的轻工特色。
6.环境污染物控制化学与工艺:
本方向主要从事水中化学污染物的控制化学研究与工艺技术开发,重点研究利用光化学、电化学、声化学等化学物理方法分解水中有机污染物的化学原理与工艺条件,为高污染和微污染工业污水的治理探讨新的技术路径。
2. 新型反应器
在污水处理过程中,废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵;是指在厌氧条件下由多种(厌氧或兼性)微生物的共同作用下,使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。
一、厌氧生物处理中的基本生物过程
1、三阶段理论
厌氧微生物学的研究表明,产甲烷菌是一类十分特别的古细菌(Archea),除了在分类学和其特殊的学报结构外,其最主要的特点是:产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质,其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等,两碳物质中只有乙酸,而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。
(1)水解、发酵阶段:
(2)产氢产乙酸阶段:产氢产乙酸菌,将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2;
(3)产甲烷阶段:产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2产生CH4;
一般认为,在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4产自乙酸的分解,其余的则产自H2和CO2。
2、四阶段理论:
实际上,是在上述三阶段理论的基础上,增加了一类细菌——同型产乙酸菌,其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2合成为乙酸。但研究表明,实际上这一部分由H2/CO2合成而来的乙酸的量较少,只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。
总体来说,“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。
废水厌氧处理原理全方位详解
二、厌氧消化过程中的主要微生物
主要介绍其中的发酵细菌(产酸细菌)、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。
1、发酵细菌(产酸细菌):
发酵产酸细菌的主要功能有两种:
①水解——在胞外酶的作用下,将不溶性有机物水解成可溶性有机物;
②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等;
主要的发酵产酸细菌:梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等;水解过程较缓慢,并受多种因素影响(pH、SRT、有机物种类等),有时会成为厌氧反应的限速步骤;产酸反应的速率较快;大多数是厌氧菌,也有大量是兼性厌氧菌;可以按功能来分:纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。
2、产氢产乙酸菌:
产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2;为产甲烷细菌提供合适的基质,在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。
主要的产氢产乙酸反应有:
注意:上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行,因此产氢产乙酸反应的顺利进行,常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。
主要的产氢产乙酸细菌多为:互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等;多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。
3、产甲烷菌
产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2,使厌氧消化过程得以顺利进行;主要可分为两大类:乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌,或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌;一般来说,在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少,只有Methanosarcina(产甲烷八叠球菌)Methanothrix(产甲烷丝状菌),但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多,特别是后者,因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质,一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。
典型的产甲烷反应:
产甲烷菌有各种不同的形态,常见的有:①产甲烷杆菌;②产甲烷球菌;③产甲烷八叠球菌;④产甲烷丝菌;等等。
产甲烷菌都是严格厌氧细菌,要求氧化还原电位在-150∼-400mv,氧和氧化剂对其有很强的毒害作用;产甲烷菌的增殖速率很慢,繁殖世代时间长,可达4∼6天,因此,一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。
三、厌氧生物处理的影响因素
产甲烷反应是厌氧消化过程的控制阶段,因此,一般来说,在讨论厌氧生物处理的影响因素时主要讨论影响产甲烷菌的各项因素;主要影响因素有:温度、pH值、氧化还原电位、营养物质、F/M比、有毒物质等。
1、温度:
温度对厌氧微生物的影响尤为显著;厌氧细菌可分为嗜热菌(或高温菌)、嗜温菌(中温菌);相应地,厌氧消化分为:高温消化(55°C左右)和中温消化(35°C左右);化的反应速率约为中温消化的1.5——1.9倍,产气率也较高,但气体中甲烷含量较低;当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时,高温消化可取得较好的卫生效果,消化后污泥的脱水性能也较好;随着新型厌氧反应器的开发研究和应用,温度对厌氧消化的影响不再非常重要(新型反应器内的生物量很大),因此可以在常温条件下(20——25°C)进行,以节省能量和运行费用。
2、pH值和碱度:
pH值是厌氧消化过程中的最重要的影响因素;重要原因:产甲烷菌对pH值的变化非常敏感,一般认为,其最适pH值范围为6.8——7.2,在<6.5或>8.2时,产甲烷菌会受到严重抑制,而进一步导致整个厌氧消化过程的恶化;厌氧体系中的pH值受多种因素的影响:进水pH值、进水水质(有机物浓度、有机物种类等)、生化反应、酸碱平衡、气固液相间的溶解平衡等;厌氧体系是一个pH值的缓冲体系,主要由碳酸盐体系所控制;一般来说:系统中脂肪酸含量的增加(累积),将消耗−HCO3,使pH下降;但产甲烷菌的作用不但可以消耗脂肪酸,而且还会产生−HCO3,使系统的pH值回升。碱度曾一度在厌氧消化中被认为是一个至关重要的影响因素,但实际上其作用主要是保证厌氧体系具有一定的缓冲能力,维持合适的pH值;厌氧体系一旦发生酸化,则需要很长的时间才能恢复。
3、氧化还原电位:
严格的厌氧环境是产甲烷菌进行正常生理活动的基本条件;非产甲烷菌可以在氧化还原电位为+100——-100mv的环境正常生长和活动;产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150——-400mv,在培养产甲烷菌的初期,氧化还原电位不能高于-330mv;
4、营养要求:
厌氧微生物对N、P等营养物质的要求略低于好氧微生物,其要求COD:N:P=200:5:1;多数厌氧菌不具有合成某些必要的维生素或氨基酸的功能,所以有时需要投加:①K、Na、Ca等金属盐类;②微量元素Ni、Co、Mo、Fe等;③有机微量物质:酵母浸出膏、生物素、维生素等。
5、F/M比:
厌氧生物处理的有机物负荷较好氧生物处理更高,一般可达5——10kgCOD/m3.d,甚至可达50——80kgCOD/m3.d;无传氧的限制;可以积聚更高的生物量。产酸阶段的反应速率远高于产甲烷阶段,因此必须十分谨慎地选择有机负荷;高的有机容积负荷的前提是高的生物量,而相应较低的污泥负荷;高的有机容积负荷可以缩短HRT,减少反应器容积。
6、有毒物质:
——常见的抑制性物质有:硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物;
①硫化物和硫酸盐:硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化过程中被还原成硫化物;可溶的硫化物达到一定浓度时,会对厌氧消化过程主要是产甲烷过程产生抑制作用;投加某些金属如Fe可以去除S2-,或从系统中吹脱H2S可以减轻硫化物的抑制作用。
②氨氮:氨氮是厌氧消化的缓冲剂;但浓度过高,则会对厌氧消化过程产生毒害作用;抑制浓度为50——200mg/l,但驯化后,适应能力会得到加强。
③重金属:——使厌氧细菌的酶系统受到破坏。
④氰化物:
⑤有毒有机物:
四、厌氧生物处理的主要特征
1、厌氧生物处理过程的主要优点:
①能耗大大降低,而且还可以回收生物能(沼气);
②污泥产量很低;
——厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多,产酸菌的产率Y为0.15——0.34kgVSS/kgCOD,产甲烷菌的产率Y为0.03kgVSS/kgCOD左右,而好氧微生物的产率约为0.25——0.6kgVSS/kgCOD。
③厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解;
④反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程;
2、厌氧生物处理过程的主要缺点:
①对温度、pH等环境因素较敏感;
②处理出水水质较差,需进一步利用好氧法进行处理;
③气味较大;
④对氨氮的去除效果不好;等等。
3. 新型反应设备的概念
EPP (Expanded polypropylene ):聚丙烯塑料发泡材料 是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料,以其独特而优越的性能成为目前增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。EPP制品具有十分优异的抗震吸能性能、形变后回复率高、很好的耐热性、耐化学品、耐油性和隔热性,另外,其质量轻,可大幅度减轻物品重量。EPP还是一种环保材料,不仅可回收再利用,而且可以自然降解,不会造成白色污染。 EPP应用领域越来越广泛。IT产品、电子通讯设备、液晶显示器、等离子彩电、精密电子元器件、精密仪器仪表等都开始大量采用EPP作包装材料。另外一个特别重要的应用领域是在汽车工业中的大量应用:汽车保险杠、汽车侧面防震芯、汽车车门防震芯、高级安全汽车座椅、工具箱、后备箱、扶手、底垫板、遮阳板、仪表盘等(据统计数据反映:目前每辆汽车平均用塑料100~130kg,其中应用EPP塑料约4~6kg)。
4. 新型反应设备厂家
“廊坊创造了JM全球建厂最快速度!”12月10日,看着为南水北调工程邢清干渠生产的直径1.4米输水管道缓缓驶下生产线,见证了美国20余个厂区建设的美国JM Eagle集团生产副总裁杨定邦感叹道。
世界500强企业美国JM Eagle集团(以下简称JM集团),是世界最大新型环保管材生产商。作为总裁王文祥提出的“永泉计划”的第一步,2012年集团出资成立的河北泉恩高科技管业有限公司,在河北廊坊新兴产业示范区投资4.4亿美元建设新兴产业园项目,打造全国高科技环保塑料大口径新材料管材总部生产基地。作为全球领先的高端制造业项目,新兴产业园一期高科技环保管材项目是JM集团在中国大陆设的第一个厂,也是示范区承接的第一个外资项目。
去年10月底动工,今年5月试生产,半年多时间建成5万多平方米高标准厂房,廊坊厂区建设打破了JM集团全球建厂速度纪录。“创造奇迹的是高质量、高效率的服务!”泉恩公司总裁安宝宇说。
打造一个服务品牌
随着投产后订单的增加,项目用电出现紧张。11月19日上午,示范区管委会负责人把园区建设部门、供电公司和泉恩公司负责人召集在一起,协调解决用电增容问题。园区当场决定垫资200万元架设临时线路,保证项目近期生产用电,同时,着手协调建设110KVA变电站,解决项目下步用电。“我昨天下午反映的问题现在就解决了。”安宝宇说,这种扎实快捷的服务正是企业需要的,更重要的是签约前后始终如一。
项目入区后,在企业工商注册、环评、土地预审、核准等一系列手续办理及落实开工建设条件等方面,园区各部门密切配合、领办代办,用有温度、有品质的高效服务为项目按时开工建设和投产达效提供了保障。
“我喜欢廊坊人。”在今年5月20日召开的示范区投资环境说明会上,JM集团总裁特助张学礼说:“投资前我们考察了内地许多省市,这里最打动我们的是优质的服务软环境和工作人员诚恳的态度。他们把我们的事当自己的事办,甚至很多我们认为很小的事他们也都认认真真去办。”
“这种评价对我们企业来说,比官方的推介更有分量,更具意义。我们对投资会更有信心。”随后签署合作意向书的马哈(北京)贸易有限公司副总经理刘建国说。
在示范区,落户项目对园区服务环境的认可,产生了以商招商的聚集效应。在泉恩的介绍下,今年该项目的设备供应商——台湾阳程科技股份有限公司与示范区签署合作框架协议,其介绍的塑钢门窗项目也正在积极洽谈中。
示范区通过服务JM集团项目,打造了一个独特的优质服务品牌和展示优良软环境的窗口,一个近悦远来的亲商小气候日渐形成。
锻炼一支专业队伍
2012年春节后第一个工作日,早6点,示范区招商局招商科的吴丹带着假期精心准备的17种材料赶往北京,与JM集团工作人员汇合后,赶到省工商局为泉恩公司办理工商核名手续。由于前期工作扎实细致,资料手续准备齐全,半个小时即顺利办完,为项目开工建设开了个好头。
泉恩的顺利注册,让原本捏着一把汗的JM集团管理层再次被示范区的工作效率和服务质量折服。“决定在示范区投资的时候,我们和天津的合作框架协议都起草好了。”安宝宇说,事实再次证明,我们的选择没有错。
“外资项目对园区的软硬件环境要求都很高,像JM这样的国际知名企业更看重服务质量。整个服务过程对我们来说是服务态度和服务意识的一次洗礼,更是业务知识和专业能力的一次提升,我们从中也受益很多!”放弃了春节假期的吴丹说。
一个项目从落户建设到投产达效,涉及诸多手续办理环节。按规定,落户的外资项目需要在园区招商局进行核准,然后再到市商务局进行审批后才能办理组织机构代码证,有了前期相关手续,才能开工建设。由于前期资金紧张,泉恩希望7733万美元注册资金中大部分以设备形式出资。这种情况下,商务部门的审批就需要企业出示详细设备清单,而此时企业确切的设备清单尚未确定。为既不影响项目建设速度,又最大限度缓解企业资金压力,示范区招商局积极协调市商务局和企业方,最终把企业设备出资比例压缩到30%,及时确定设备清单后顺利审批成功,为项目建设扫清了一个“障碍”。
在示范区全体工作人员的精心服务下,今年7月,新兴产业园一期项目顺利投产,成为该园区第一个投产的项目。服务JM集团项目是机遇也是挑战,更是提高示范区工作人员服务技能的一个机遇,2011年才组建的示范区团队,两年来伴着项目服务的过程成长成熟。
通过高效服务该项目,示范区打造了一支业务精湛的专业化队伍,起步期就在全体工作人员心里镌刻下“主动”的服务意识,凡是符合国家法律法规的事务,要求不说“不”字,第一时间落实。一支高素质、专业化的人才队伍,是年轻的示范区最可贵的收获,也是日后扬帆远航的人才保障。
完善一套工作机制
从项目洽谈初期,园区负责人亲赴美国拜访集团总部、瞄准集团总裁到中国大陆出差等时机积极对接,到为保证项目开工积极跑办建设用地、申请银行授信,再到后期为产品销售跑批企业质量标准认证、注册贸易公司……示范区各部门注重在服务的各环节中积累经验、建立标准、明确要求,把一个个繁琐、抽象的业务流程,逐渐转化为一整套完整规范、可操作性强的工作机制。
“从用地、用水、用电到施工方资质确认、高管人员住宿,投资者的需求就是我们义不容辞的责任。”园区主管负责同志说,园区在为项目提供全方位、全过程、全覆盖服务的过程中,逐渐完善了一套规范的工作机制。
成立专项督导小组,负责项目手续办理,推动各项工作开展,协调解决办理过程中遇到的特殊情况;为项目方提供各项手续办理所需材料清单,提高办事效率;为项目方提供国家有关法律、法规、产业政策,本市招商引资项目、资源分布状况、各类产业布局、优惠和扶持政策等方面咨询;专人带领项目方到各部门办理相关手续;及时协调解决各种问题;制定时间表,确保在规定时间内办理完成;建立招商引资项目跟踪联系制度,延伸“保姆式”服务,帮项目方解决建设和发展中的各种问题……以规范的方式为项目提供快捷便利的服务,让企业进入一个平台就可以办成一系列事情,降低企业成本,在服务JM集团项目过程中,示范区的服务在细致周到中走上了规范化的轨道,为日后的招商引资工作提供了制度保障。
5. 新型反应设备列举
可以用二氧化碳灭火器、1211灭火器。
1.二氧化碳灭火器。灭火器里的二氧化碳一般是液态罐装的,液态二氧化碳极易挥发气体,这种气体比原来液态的体积大760倍。当它从灭火器里喷出来时,部分成白色的雪花状物(又称干冰),温度很低。干冰吸收热量雾化为二氧化碳气体,覆盖燃烧物的表面,而二氧化碳气体则具有稀释和排除空气的作用,使氧或可燃气体的百分比含量降低,当二氧化碳占空气浓度为30%-35%时,燃烧就会停止。因此,二氧化碳具有窒息和冷却的作用。用它来灭火,事后不留痕迹,没有腐蚀、损坏作用。
2.1211灭火器。它所以能够灭火,主要是它与燃烧物接触后,受热产生溴离子,并立即与燃烧中发生的氢游离基化合,使燃烧链锁反应迅速中止,将火扑灭,同时也有一定的冷却和窒息作用。用它来扑灭精密仪器、文物档案火灾、灭火效率比二氧化碳高四倍多,灭火后不留痕迹。