心态确实很重要,它是决定一个人敢不敢去奋斗、敢不敢去拼搏的一个前提条件。前方的路确实坎坷,但是过来人心中都会带着笑意的说;也不过如此。一个人的心情也会影响心态,我在自己的桌子角养了几条金鱼,可能这是源于我的兴趣爱好吧,在我孤寂时看看我养的金鱼,我就感觉神清气爽,在我面前的任务我又有了好的心态去面对,我又想着以前高一时老师对我讲的故事,我又开始了我的奋斗之旅。

这一年科学家们折腾出了很多有趣的科技动图。其背后可能并没有多么重大的突破,但它们直观地展现着科学之美,也为人们带来了一点快乐。#再见2020#

太长不看版,对哪个感兴趣就戳哪张图吧:1⃣️“反转”浮力 2⃣️精子游泳 3⃣️机器人打冰壶 4⃣️泡泡光影秀 5⃣️剃刀变钝 6⃣️老鼠开车 7⃣️防雨翅膀 8⃣️夜光植物 9⃣️威士忌之网 极光波浪

1⃣️“反转”浮力

这大概是今年看起来最“反直觉”的一段实验演示——一只小船大头朝下漂浮在液面的下方,仿佛浮力被“颠倒”了过来。

不过事实上,无论是正向还是反向漂浮的小船,它们所受的重力与浮力方向都是相同的。这段演示出自今年9月发表于《自然》的一篇论文。在画面中,上下无色的部分都是空气,而中间蓝色的液体则是一层硅油。实验装置在垂直方向以60Hz持续振动,同时向硅油底部注入空气。垂直振动可以让原本不稳定的液-气界面变得稳定,使液体能被空气层托起,悬浮在上方。在这样的悬浮液体中,就可以在下方液面附近实现“反向漂浮”。

2⃣️精子游泳

几百年来,人们一直认为精子会像小蝌蚪一样左右摆动尾巴——而这一认知在今年被颠覆了。最新研究显示,精子们其实是旋转着前进的。

在此之前,人们往往通过二维显微镜观察精子,因此这种旋转运动长时间以来都被忽视了。而通过3D显微镜下对精子每秒55000帧的详细记录,科学家们终于确认了精子实际的运动轨迹。

3⃣️机器人打冰壶

人工智能控制的机器人挑战了新的运动领域——打冰壶。

这是冰壶机器人“Curly”,它其实是由两个机器人与AI系统组成的团队:一个机器人负责掷出冰壶,同时另一个则负责观察赛场。与人类的比赛显示,Curly投掷冰壶的技术已经达到了专业选手的水平。

4⃣️泡泡光影秀

这是一个登上Nature封面的科学研究,同时也是人人都能尝试的美丽实验:利用光纤将一束激光水平打进肥皂泡膜内部,就可以看到激光束形成许多分支,仿佛变成了光的河流。

这种现象被称为“分支流”(branched flow),它存在于包括电子、海浪、声波在内各种波的传播当中。肥皂泡膜上存在着随机分布、平滑变化的厚度差异,这些结构差异就是让光束形成分支的原因。

5⃣️剃刀变钝

锋利的剃刀,为什么用着用着就钝了?今年,麻省理工学院的工程师们在电子显微镜下仔细观察了这一生活问题。

研究者发现,当刀片以倾斜的角度切断毛发、组成刀片的不锈钢材料微观结构不均匀时,刀刃更容易损伤。此外,毛发与已有缺损的位置关系也是重要因素。

6⃣️老鼠开车

在神经科学研究者的安排下,大鼠也开起了小车。

当大鼠钻进“驾驶舱”踩上铝制“地板”,并抓住铜丝制成的“栏杆”时,它就可以接通控制电路,让小车运动起来。研究者认为开小车这样的实验设计可以用来替代一些传统的实验任务(例如让老鼠走迷宫),用来了解其背后的神经基础。更有挑战性的任务能带来更多有意义的数据。

7⃣️防雨翅膀

雨滴会把蝴蝶、蛾子们的砸坏吗?看看高速摄影画面就知道了。

一项研究发现,蝴蝶、蛾子等昆虫翅膀表面的微结构不仅能够防水,同时也可以让砸中翅膀的水滴迅速碎裂。这样不仅能减少冲击对翅膀的影响,同时也可以避免冰冷的雨水长时间接触翅膀带走过多热量。

8⃣️夜光植物

植物盆栽也有了夜光款?在实验室里,诞生了能在黑暗中自己发出明亮绿光的烟草植物。

这发光源自萤光素系统的化学反应,原理与萤火虫发光类似。科学家们为植物转入了来自发光蘑菇(Neonothopanus nambi)的基因,让它们也产生了绿色的生物发光。发光的变化能够体现植物的生理活动,方便研究。

9⃣️威士忌之网

威士忌酒里藏着一张漂亮的“网”——不过只有在特定的条件下我们才能看到它。

这些错综复杂的“网”来自一些美国威士忌,它们经过了一定程度的稀释(至酒精度20%-25%),并取1微升的小液滴滴在玻璃片上进行蒸发。接下来,在显微镜下就可以观察到这样的网状结构自发形成。研究者认为这张网与酒中的一些不易溶于水的物质有关,它似乎能够体现不同威士忌的特征。

极光波浪

芬兰极光爱好者与专业研究者合作发现了一种新形式的极光——它被称为“沙丘”(the dunes)。

研究者认为,“沙丘”极光波浪状的结构应该是大气波动的结果。绿色的极光由电子激发氧原子产生,而其中的明暗差异则源于局部大气氧浓度的差异。2018年10月7日,几位爱好者在研究者的指导下分别从芬兰和瑞典的不同地点对它进行了详细的拍摄记录,而观测结果则在今年1月发表。#2020十大#

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
基于双极膜的功能化特点,目前双极膜电渗析技术在国内主要应用在以下几个方面:

1. 无机盐制备酸和碱,如氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等;

2. 有机酸盐制备有机酸、碱,如苹果酸钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠等;

3. 有机碱盐制备有机碱、酸,如四乙基溴化铵、脱硫剂胺液、有机类盐酸盐产品等。

不难理解,双极膜的主战场为:高盐废水零排放、资源回收领域、有机产品清洁生产等领域。

01-粘胶行业--硫酸钠双极膜

为了解决粘胶企业含碱废水变固体物排放的历史重任,氢氧化钠与硫酸合成工艺开创了粘胶纤维副产元明粉的先河。目前副产硫酸钠的行业,粘胶行业绝对处于领先地位。

生产粘胶纤维时产生的芒硝主要有两个来源:一是稀氢氧化钠会和凝固浴中硫酸反应生产的芒硝,二是配凝固浴时用的硫酸钠与水结合产生的芒硝。

目前副产物硫酸钠双极膜资源化工艺:

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
粘胶行业是酸、碱消耗大户,所以副产物硫酸钠的资源化利用具有非常高的可行性。目前粘胶行业的双极膜电渗析应用非常成熟,国内多家巨头粘胶企业均有对应的双极膜系统。

粘胶行业双极膜项目应用照片:

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
目前粘胶行业,采用双极膜电渗析技术资源化处理硫酸钠,国内已上系统产能预计:200t-300t/d(以固体硫酸钠计),还远远小于该行业副产物元明粉产能。

02-煤化工行业--氯化钠双极膜

煤化工行业的零排放非常火,今年7月在银川举办的“全国煤矿矿井水及煤化工废水处理与资源化利用技术研讨会”,其中高盐废水资源化处理依然是技术研讨的主题。

会议上,针对于煤化工行业副产品:工业级氯化钠和硫酸钠,中国煤炭加工利用协会发布了新的团体标准,在匹配市场需求的情况下,这也推进了煤化工含盐废水处理与综合利用。

煤化工零排放工艺中,纳滤分盐工艺很常见,针对于纳滤产水:氯化钠一般膜浓缩后采用MVR蒸发结晶,得到工业级氯化钠;针对于纳滤浓水:硫酸钠为主,一般膜浓缩后采用冷冻结晶工艺,得到工业级硫酸钠。

综合行业应用、市场推广等信息反馈而言,目前煤化工还没有双极膜技术的大系统应用,一方面由于盐转化成酸碱后,酸、碱的去向问题;另一方面一次性投资、技术在行业内应用经验等方面存在一定的劣势。

尽管目前大系统没有直接应用,但其实从行业会议上不难发现,很多设计院、总包公司在一些小系统、中试系统都有在尝试。

针对于煤化工高含盐废水,双极膜资源化工艺、系统照片信息如下(图片信息源于厂家,仅供参考):

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
尽管目前煤化工行业零排放方向相对乐观,但其中系统出口盐的品质、盐的去向依然是用户、总包公司考虑的重点。

03-工业园区--硫酸钠/硝酸钠双极膜

针对于工业园区含盐废水的处理,相对而言,双极膜的应用更加广泛。但是园区高盐废水有很多特点:与园区生产企业有关、水质相对复杂、具有一定的水质波动性等。

园区的含盐废水,盐种类可以是氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等一种或多种。这类园区,如电镀园区、印染/化工园区、危/固废处理园区等,针对于双极膜产生的酸、碱等基本都有可以直接使用的地方。

在上述领域,对于用户来说,双极膜电渗析系统除了资金的投入,它有实打实的效益回收,可有效实现园区的废水资源化,这也是双极膜电渗析能得到迅速推广的重要原因。

针对于工业园区含盐废水,双极膜资源化项目应用照片(图片信息源于厂家,仅供参考):

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
04-新能源行业--硫酸锂双极膜

新能源行业具有代表性的应用案例:硫酸锂制备单水氢氧化锂。

目前国内单水氢氧化锂制备工艺一般以苛化法为主,过程中采用冷冻法除硫酸钠,生产1t吨单水氢氧化锂平均会产生2t硫酸钠副产品。尽管目前国内单水氢氧化锂的产能逐步上升,增量很明显,但是没有质的飞跃。

而双极膜技术,不需要添加药剂,可以直接制备单水氢氧化锂,从而可以得到高纯单水氢氧化锂。国内目前三元前驱体从523、622也有逐步转到811的趋势。所以高纯电子级单水氢氧化锂也是趋势所需。

碳酸锂、单水氢氧化锂都在提产,只要有技术和资本,都在赶着上项目,毕竟另一半三元前驱体已经一发不可收拾,越早出产品,越早赚钱。

但是另一方面,行业总会重新洗牌,怎么赢得市场,立于不败之地,其中产品质量就是一个非常重要的因素。双极膜技术则可以带来高品质单水氢氧化锂产品。

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
锂资源可源于矿石、盐湖、云母等,这些系统出来的锂产品形式多样化,有硫酸锂、氯化锂、碳酸锂等等。其实上述系统都可以使用双极膜技术,如碳酸锂,则可以使用双极膜系统产生的硫酸直接溶解转化成硫酸锂,硫酸根系统守恒,循环利用。

其实锂行业不像废水零排放、资源化,双极膜电渗析是作为一种产品生产工艺,属于日常生产设备。目前锂行业双极膜技术应用其实很成熟,但是这种行业保密一般比较严格,很难查到相关报道信息(图片信息源于厂家,仅供参考)。

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
05-冶金、稀土行业--硝酸钠/氯化钠双极膜

冶金、稀土等行业其实也是用酸、用碱大户,生产工艺过程中,常规会有氯化铵、氯化钠、硝酸铵、硝酸钠等废水,至于是哪种含盐废水,与最终产品、生产工艺选择有关(感兴趣的可以看我往期文章)。

针对上述这类系统,铵盐系统基本上都是走零排放这条路,因为氨氮的指标,国家有要求,最终铵盐也很好处理。其实双极膜系统也可以处理,但是经济性不高,因为此时双极膜系统出水产生的是氨水和酸,尽管厂区能消耗掉,但附加值不高,投资回报期长。

而钠盐系统,则可以有效考虑双极膜技术转化成氢氧化钠和酸,不管是硝酸还是盐酸,其实厂区都可以使用,因为生产前端和末端是一一对应的。

除了少数地区外排无盐浓度限制,不需要考虑零排方向外,其余系统双极膜的应用也在大规模普及,在冶金、稀土等行业,也有相关案例的应用。

高盐废水如何资源化?双极膜电渗析技术强势来袭
06-结束语

双极膜电渗析技术应用远远不止这些行业,即使是同一行业,也会有不同的应用系统。在这类无机盐资源化系统,它既能以环保设备角色切入,也能以生产设备角色切入。

只要有高盐废水需要处理的系统,其实大家都可以尝试考虑双极膜电渗析技术。合理的投入能带来更好的企业运作和发展,谁都乐意干!!!


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