基于仿生材料的沙漠地区水汽收集研究进展

沙漠地区空气中有宝贵的水资源,如何进行有效的水汽收集与输送是沙漠中生物生存面临的主要问题。选择沙漠中常见的甲虫、蜘蛛、仙人掌、针茅等生物为例,归纳了不同生物的水汽收集特点及原理,总结了主要的仿生材料。以仿生物结构法为基础,分析了具有天然材料相似功能的仿生超级亲水和超级疏水材料的应用,介绍了多种仿生材料结合的新型水分收集方式。基于仿生原理的干旱沙漠地区空气中水汽收集研究成果,对仿生材料水汽收集未来的发展趋势进行了展望。

低温冷阱大气水汽收集技术及其在水稳定同位素研究中的应用

系统地介绍了低温冷阱大气水汽收集的基本原理、实验方法、实验过程中的误差估计以及该方法在水稳定同位素研究中的应用。基于低温条件下显著增加水汽凝结面和凝结时间的方法,使水汽完全凝结;利用水分在真空条件下升华/蒸发及其在低温条件下再凝结的原理,实现对水汽样品的转移收集。收集的水汽样品中稳定同位素值的误差主要来自两方面:(1)低温条件下玻璃冷阱中部分未冷凝的饱和水汽;(2)样品室温融化后,外界大气进入瓶内与融化后的水汽样品发生同位素平衡分馏;并分别对上述两种误差进行了理论估计。利用低温冷阱水汽收集和稳定同位素离线测试方法在以下三方面具有较重要的应用:(1)过量^(17)O是当前水稳定同位素研究的前沿,实现对大气水汽中过量^(17)O高精度测试是该方法的重要应用;(2)获取低水汽浓度地区高精度大气水汽稳定同位素测试数据;(3)验证激光光谱稳定同位素分析仪在线水汽稳定同位素测试数据。

水凝胶的制备及仿生设计在能源领域应用的研究进展

能源与环境问题是当前时代面临的一大课题,有效利用并储存能源,缓解一系列严峻的环境污染问题也是当前研究的热点,电化学储能、光催化、光热界面蒸发和水汽收集这些能源利用措施已经作为环保手段深入人类的生活。大自然作为一位天然的设计师为我们能够提供诸多灵感,自然界诸多生物、生命体系中特性、机制和结构均暗含着十分巧妙的奥秘。本文重点介绍了水凝胶在上述能源转换技术的应用。首先简单介绍了水凝胶这种新型高分子材料的特性、分类、合成等信息。然后,对电化学储能、光催化、光热界面蒸发等能源领域的先进技术及相应要求进行了简要介绍。电化学储能需要足够多的反应活性位点保证高效的能量转换,水凝胶比表面积大的特点能够为电化学储能提供更多反应位点,并且其良好的柔性和机械性能可以使能源转换装置适应更多应用环境。光催化、光热界面蒸发均需要优异的光吸收性能,且通过将热量集中于蒸发表面和调节蒸发水状态两种手段均能够有效增强光热界面蒸发性能。水凝胶具有多孔性,能够增强光强的多次反射,使光线被重复吸收,从而增强光吸收性能。合理选择含水化功能官能团的聚合物也能够调整水的状态,因而水凝胶的聚合物链对水的状态有着一定影响,通过调节水的状态降低水的蒸发焓,也能够提高光热蒸发性能。结合向大自然学习的仿生思想,仿生水凝胶已经经历了由简单的利用生物质成分,到结构仿生,再到目前的生物灵感启发型仿生3个过程,文章通过列举仿生水凝胶在能源和环境领域应用的具体实例,说明了将仿生和水凝胶相结合的前景及优势,为后续研究提供了新思路。最后,对仿生水凝胶今后的发展进行了总结和展望。

好氧堆肥发酵车间的环境控制方案

从好氧堆肥工程实例出发,综合堆肥空间二次密封、水汽液化收集、尾气收集处理、渗沥液过滤收集等方法,解决堆肥工程的二次污染问题。