黄瓜-X
范文一：管式连续微滤膜
管式连续微滤膜
用于热电厂循环冷却排污水的回用处理 金振忠 1 陶涛 2 洪应萍 1 刘智忠 2
(1 东莞市红树林环保科技有限公司,东莞 523009;
2 华中科技大学环境科学与工程学院,武汉 430074)
[摘要 ]本文介绍了具有自主知识产权的管式连续微滤膜系统在热电厂循环冷却排污水处理领域的应用 情况,从工艺流程、运行参数、经济指标到管式连续微滤膜的寿命、优势等都做了详细的说明。电厂循 环冷却排污水经过该系统处理之后,出水可以满足电厂回用的要求。
[关键字 ]管式连续微滤膜;循环冷却排污水;回用处理;稳定运行
1 工程概况
1.1 工程项目简介
保定市区地处太行山东麓的河北平原中部,多年来平均降水是 545.6mm,是全国最严重 的缺水城市之一。
保定的电力供应依靠火力发电为主。在火力发电厂,需要大量的水用于锅炉和汽轮机组 的冷却,这些水并没有受到污染性物质的污染,如果将其加以处理并回用,将会节省大量宝 贵的水资源和资金投入。在这种背景下,该热电厂建设了日产 10000吨的循环冷却排污水处 理系统,用于处理该电厂循环冷却排污水。
该项工程由北京国电富通科技发展有限公司负责总承包,由原中法水务东莞市新纪元微 滤设备有限公司提供管式膜微滤机组成套设备。该厂设计处理流量为 400吨/小时,日产近 万吨,采用管式微滤膜作为核心处理工艺。该项目于 2004年 12月建成投产,至今已经过 900余天的满负荷连续运行,期间共产水 900余万吨,出水水质能满足回用水要求,产水量 达到原设计产量。
在实际运行过程中,由于原水水质变化大、二氧化氯发生器工作不正常、膜组件封头锈 蚀等问题,曾导致设备运行不正常,特别是 2006年 5~6月份以来,膜管堵塞严重,每 1~ 2天就必须进行化学清洗(CIP),给操作和正常供水都带来了较大困难,整个工程处于停 工的边缘。
应北京国电富通公司、保定热电厂的迫切要求,东莞市红树林环保科技有限公司派出了 以金振忠(技术总监)为首的技术小组,于 2007年 8月 16日抵保定热电厂现场经过了两个
图 1 保定热电厂循环冷却排污水处理回用工程微滤机组全景
月零五天的工作,较好地处理了微滤机组存在的问题,使微滤机组开始正常运行,重新焕发 了勃勃生机,受到了用户的好评。
1.2 原水水质
1.2.1 设计水质
根据《保定热电厂废水处理回用工程项目可行性研究报告(代项目建议书)》(2003年 6月),设计水质接近 V 类水,该项目原水设计水质如下。
表 1 原水设计水质
序号 项目 单位 原水数据值
1 总固形物 mg/L 954.20
2 溶解固形物 mg/L 880.90
3 悬浮物 mg/L 73.30
4 电导率 μs/cm 1473.00
5 P 碱度 mmoL/L 1.44
6 M 碱度 mg/L 7.26
7 COD Cr mg/L 72.00
8 总磷 mg/L 5.45
9 总铁 mg/L 0.08
10 二氧化硅 mg/L 19
11 总硬度(CaCO3) mg/L 502.00
序号 项目 单位 原水数据值
12 硝酸根(NO3) mg/L 0.24
13 亚硝酸根(NO2-) mg/L ≤0.002
14 硫酸根(SO4) mg/L 1.01
15 氯根(Cl-) mg/L 1.63
16 磷酸根(PO42-) mg/L 0.26
17 重碳酸根(HCO3) mg/L 4.38
18 镁(Mg2+) mg/L 2.04
19 钠(Na+) mg/L 31.40
20 钾(K+) mg/L 7.08
1.2.2 水质变化
在运行过程中,热电厂 8#和 9#汽轮机组的清洗排污水在排入地沟的时,与冷却塔出 来的冷却水相混合了,考虑到这样混合可以增加处理水的水量,就没有采取分流等措施加以 处理。
由于现在的进水是冷却排污水(260m3/h)和地沟排污水(150m3/h)的混合水,部分指 标超出了设计值,其中不仅含有大量汽轮机组清洗水和油污,也含有生活污水,导致原水的 水质非常糟糕。
表 2 汽轮机组、地沟及冷却排污水水质
检测项目 机组清洗排污水 地沟排污水 冷却排污水 混合水 单位 pH 值 8.48 8.73 8.77 8.56 /
电导率 849.83 947.67 1085.33 592.33 μs/cm
化学耗氧量(CODCr ) 3.33 12.38 12.88 6.42 mg/L
硫酸根(SO4) 210.42 137.56 177.67 130.35 mg/L
重碳酸根(HCO3-) 4.19 3.71 4.77 0.70 mmol/L
碳酸根(CO3) 0.56 0.83 1.09 0.08 mmol/L
全硬度(Ca2+) 5.75 5.22 6.16 2.06 mmol/L
钙硬度(Ca2+) 3.58 2.63 3.02 1.14 mmol/L
镁硬度(以 Ca 计) 2.17 2.59 3.14 0.92 mmol/L
注:注意此表中后几项数据的计量单位是 mmol/L,而不是 mg/L;镁硬度的计量是将其转换为 Ca 2+以 后再计算的。
再者,循环冷却水里也含有一定量的油脂(油脂的含量不高,检测难度大,但可以在水 的表面看到薄薄的油膜存在),这些油脂主要以“水包油”的颗粒状乳化液的形式存在,导 致油水很难轻易分离。 1.3 原水水质分析
在水质稳定处理中,水质的稳定性主要与碳酸钙的溶解平衡有关。一般采用饱和指数 LSI 和稳定指数 RSI 这两个指标判断水质的稳定性。
表 3 饱和指数和稳定指数计算表
项目
地沟排污水
冷却排污水
混合水(微滤入水)
水温(℃) 25 25 25 pH 8.73 8.77 8.56 pHs
4.12 4.11 4.17 饱和指数 LSI 4.61 4.66 4.39 LSI 值判定结果 结垢性水 结垢性水 结垢性水 稳定指数 RSI -0.49 -0.56 -0.21 RSI 值判定结果
结垢性水
结垢性水
结垢性水
以上数据显示,地沟水和冷却水都已经具有结垢的性质,也非常不稳定,必须要加以处 理才能回用于锅炉补水或汽轮机组的冷却。 1.4 工艺流程
该循环冷却排污水处理流程如下图所示。
图 2工艺流程图
1.5 工艺流程介绍
1.5.1 隔油池
隔油池设置在冷却水与地沟水相汇合的地方,目的是对原水中的油污进行隔离去除,但 实际上并没有起到隔油的作用,一则没有给它设置隔油和排污装置,二则隔油池的设置过于 简单,它试图通过隔油池与集水井之间的隔墙来起到隔油作用,但在实际运行过程中,并没 有达到预期的效果。
隔油池与原水提升泵房下的集水井是相通的,水泵在集水井里抽水进入调节池,以初步 稳定水质和水量。
1.5.2 调节池
调节池分为两格,大约可以容纳 1000吨污水,主要起到调节水质和水量的作用,以保 证后续处理过程不会因水质和水量的大幅度波动受到影响。
进入调节池的水,由隔油池边的初级提升泵房进行供水,其出水由调节池出水泵供给机 械搅拌澄清池,1#和 2#调节池的水分别供给 1#和 2#机械搅拌澄清池,另外有一台备用 泵,在出现紧急情况时,可以灵活调度,它可以抽取 1#或 2#调节池的水。
1.5.3 二氧化氯的制备及投加
为了防止微滤设备受到微生物的堵塞,在进入微滤的水里须加入杀菌剂,本系统选择加
入二氧化氯进行杀菌处理。所用 ClO 2 是通过 ClO
2
发生器自制的,其主要原理是:氧化剂氯
酸钾在酸性条件下,与还原剂盐酸进行化学反应,生成 ClO 2 (2ClO
3
-+2Cl-+4H+→2ClO 2↑
+2H 2 O+Cl
2
↑)。
在实际运行过程中,由于操作不当等原因,ClO
2
的投加量过低,没有起到很好的杀菌作
用。
1.5.4 石灰乳的制备及投加
石灰乳的制备原料是电石制备乙炔工艺中的废料,其主要成分是氢氧化钙,可以作消石 灰的代用品。
在配制石灰乳的时候,首先将电石渣浆注入搅拌桶内,再加入水调整到 2%的浓度。投 加的时候,根据水的 pH 值和流量,按水∶石灰乳=2∶1的比例投加。配制石灰乳的搅拌桶 为 4m,配制石灰乳时装满到 3.8m,池底的电石废渣定期外运处理。
1.5.5 澄清池
澄清池有左右两个,通常只运行一个,每个澄清池分内外两个桶,内桶安装有机械搅拌 器,石灰乳、杀菌剂 ClO
2
、絮凝剂聚铁(PFS)和助凝剂 PAM 都投加在内桶里,搅拌均匀的
混合物从内桶的下侧流到外侧的澄清桶内,在慢慢向上流动的过程中起到了静置澄清的作 用,最后上层的清液通过出水堰流至折板絮凝池内。
石灰乳从石灰乳制备车间的加药罐里向澄清池内输送,其投加量为水∶2%的石灰乳= 2∶1,搅拌均匀后的混合液里,石灰乳的含量为 0.67%。
ClO 2 是从 ClO
2
制备间由管道输送至澄清池内桶,以抑制水中微生物和藻类的生长。
絮凝剂 PFS 和助凝剂 PAM 是从加药罐里直接输送至澄清池内桶,以保证混合液在流出澄 清池时的浊度值。
1.5.6 折板絮凝池
在折板絮凝池的入口处,投加了硫酸以调整进入微滤的水的 pH 值,以保证折板絮凝池 的出水 pH 值稳定在 7.5~8.5之间。
从折板絮凝池流出水进入到微滤前的贮水池内,然后通过微滤进水泵打入到微滤机组内 进行微滤工艺。
1.5.7 微滤机组
本工艺使用的微滤膜是由原中法水务东莞新纪元微滤设备有限公司生产的具有自主知识 产权的管式微滤膜。共有四套微滤机组,每套机组有 24个微滤滤筒,总计 96个滤筒。每套 微滤机组的设计产水量为 100吨/小时,日产近万吨。
单支膜组件的各项技术参数如下表所示。
表 4 微滤膜组件(滤筒)的技术参数
项目 参数(单位) 项目 参数(单位)
膜材料 聚乙烯 膜管个数 508根/筒
膜管内径/外径 5/10mm 膜管有效长度 1.3m
有效膜面积 22m 2/筒 透过率 180~242L/m2·h
最大处理能力 5m 3/h·筒 工作压力 0.005~0.18MPa
过滤方式 死端过滤 反冲洗方式 气水联合反冲洗
过滤周期 >60min 反冲洗气压 0.6MPa
进水浊度 <3500ntu 进水悬浮颗粒=""><>
微滤机组是本工艺的核心处理单元,微滤机组处理水的核心组件是微滤膜,它的过滤精 度为 0.1μm,虽然它对进水的要求比较宽松,如进水浊度要求<3500ntu,进水悬浮颗粒要><1.5mm;但是它仍然不能承受油脂类和易结垢类物质或粒子的进入,水的粘度、cod 值等="">
1.6 微滤机组运行现状
1.6.1 过滤周期、反冲洗频率、CIP 化学清洗
所有四台微滤机组的过滤周期均为 60min,每经过一个周期的过滤,系统自动进行反冲 洗,反冲洗大约 10分钟时间。
化学(CIP)反冲洗是由手动控制的,当微滤的压力上升很快时就进行化学反冲洗,大 约经过 20个过滤周期之后进行一次化学清洗。在堵塞严重的时候,一个周要进行 3~4次化 学清洗。
1.6.2 流量——压差曲线
1#微滤机组,流量——压差曲线,如下图所示,其流量随时间推移有所下降,在 60min 的一个周期内,压差逐渐上升,然后达到平衡状态。
图 3 1#微滤机组流量——压差曲线
2#微滤机组在一个运行周期内,随着压差的上升,流量呈明显的下降趋势,为了保证 流量,压差就会上升是过高(180KPa),从而停止运行。
图 4 2#微滤机组流量——压差曲线
3#机组在一个周期内,流量非常平稳(110m 3/h),只有微小的下降趋势,压差也很稳 定,整个周期内上升幅度不大,压差保持在 40KPa 以内。
图 5 3#微滤机组流量——压差曲线
4#微滤机组在一个运行周期内,最初流量缓慢下降,最终稳定在 80m 3/h左右,压差在 开始 20min 内迅速上升,然后稳定在 140KPa 左右。
图 6 4#微滤机组流量——压差曲线
1.7 经济指标
1.7.1 收入
2006年,该厂总产水量为 339.64万吨,按 2.87元/吨的出厂价格计算,该年度收益额 为 974.76万元。
1.7.2 支出
表 5 费用开支一览表
序号 支出项目 金额(万元/年) 备注
1 工资 144.20 额定工人 15人,实际 31人
2 药剂费 72.90 分为以下六项计算
2.1 电石渣 2.96 1车/天,3吨/车,纯度为 50%
2.2 聚铁(PFS) 11.83 投加量为 20~50ppm,每天约需 200kg
2.3 PAM 2.26 投加量为 0.5ppm,每天约需 6kg
序号 支出项目 金额(万元/年) 备注
2.4 氯酸钠 5.48 每天约需 33kg
2.5 氨基磺酸 49.93 每台机组约 3天清洗一次,每次 200~300kg
2.6 0.46
3 电费 100.00 供整个水厂用电
4 机物料 60.00
5 设备修理费 2.50 检修时用的设备,材料等
6 折旧费 41.00
合计 420.60
1.7.3 吨水成本
用 2006年的收入和支出费用计算,吨水运营成本约为 1.24元。由于运行初期机组性能 较好,运营成本会比 2006年更低。
2 出水水质
微滤机组出水水质及微滤出水泵送出水水质(四个微滤机组出水混合水)如下表所示。 表 6 微滤机组出水及微滤送出水水质
项目 微滤机组出水 微滤送出水水泵出水 单位
pH 值 9.46 7.84 /
电导率 563.13 556.67 μs/cm
化学耗氧量(CODCr ) 11.55 7.90 mg/L
硫酸根(SO42-) 108.61 105.40 mg/L
重碳酸根(HCO3) 0.94 4.56 mmol/L
碳酸根(CO32-) 0.25 0.00 mmol/L
全硬度(Ca2+) 2.05 2.09 mmol/L
钙硬度(Ca) 1.20 1.10 mmol/L
镁硬度(以 Ca 2+计) 0.85 0.99 mmol/L
出水达到电厂冷却回用水的要求(目前该电厂没有对水质给出国家统一的标准要求,但 保定热电厂自行拟定了一个标准)。
3 管式微滤膜在电厂循环冷却排污水回用处理中的优势
管式膜经过近三年的不间断运行,表现出了它不凡的性能,与同类膜相比,它在电厂循 环冷却排污水回用处理中有着很明显的优势。
表 7 管式微滤膜与中空纤维膜比较
比较项目 天津国美公司 US FILTER中
空纤维膜
本公司生产的管式微滤膜
1 膜孔径(μm) 0.2 0.03~1.0
2 透水量(L/m2?h)(接
80 —
3 操作压力 0.15~0.20MPa 0.10~0.15MPa
4 反冲压力 ≤0.6MPa 0.20~0.6MPa
5 反冲频率(分钟) 18~40 15~60
6 反冲方式 气冲水洗 脉冲正反冲洗
7 允许进水浊度 预过滤 500目 ≤5000NTU/10000NTU
8 自控程度 全自动 CLP 手动,其余全自动
9 出水浊度 ≤1NTU ≤1NTU
10 运行费用(元/m3?h) 0.86(含 O 3) 0.55度/单支膜
11 单台售价(人民币) 80万元(日产 100吨) 28万(日产 100吨)
12 膜使用寿命 3年 5年,争取 8年
4 结语
保定热电厂循环冷却排污水项目的成功运行,开创了管式膜在电厂循环冷却排污水浓度 回用处理领域的先例,不仅充分展示管式连续微滤膜在工业废水深度处理领域的良好性能, 更显示出了其超群的优势。
我们继续以此工程为模板,以热电厂循环冷却排污水回用处理不力的市场为契机,将拥 有自主知识产权的管式连续微滤膜在工业废水处理领域发扬光大,使其卓越的性能发挥得更 加淋漓尽致。
[联系方式]
联系人:金振忠;
电话:13662850398;
邮箱:jzz1935@sina.com;
地址:广东省东莞市体育路 2号鸿禧中心 A1207;
单位:东莞市红树林环保科技有限公司;
邮码:523009
范文二：连续流动分析理论
连续流动分析理论
第一章 连续流动化学分析理论
第一节:系统组成
连续流动化学分析方法采用的是自动湿化学分析方法,多数的液体样品可用此方法分析。
它采用连续流动的原理,用均匀的空气气泡将样品分开,标准样品与未知样品通过同样的处理和同样的环境,所以通过对吸光度的比较,获得结果并自动打印 报表。
一个简单的连续流动化学分析器示意图
每一个模块完成一特定功能,如进样,测量,混合,保温等,信号输出是代表样品浓度的系列峰
第二节:化学分析模块功能
化学分析模块能完成混合,加热高至 150摄氏度,延时到反应完全,透析膜排除杂物干扰,在线蒸馏,在线紫外消化,在线溶剂萃取,镉还原(柱或螺旋管), 离子交换等几乎所有实验室经典手段。它是该技术的核心。它完成对样品的全自动预处理,样品再进入检测器连续比色。
第三节:检测器
比色计 , 340 - 900 nm,紫外分光 , 190 - 900 nm,荧光光度计或火焰光度计。应用广泛
第四节:湍流
1. 层流
当液体在管道中慢速流动时,中间比两边流动快
这种浓度的差异(扩散)会很难达到稳态,降低分析速度和引起样品相互覆盖
2,片段流
片段流用气泡降低了扩散 气泡必须填满管道以分开气泡两边的样品 . 每一片段通过系统时在同一环境状态下反应,气泡还帮助系统去除沉集物
气泡间断造成系统很快达到稳态, 分析速率加快
上述流动模式保证每一个片段内样品,试剂的快速混合均匀 .
第五节:气泡的作用
降低扩散和样品的重叠,清洁管道内侧表面,保证每一片段的一致均匀性,混合均匀可肉眼观察流动状态,蓄纳样品或试剂的气体释放及反应过程中的气体释 放
第六节:气泡片段流技术的优点
低流速和低试剂消耗,可延时很长时间使反应完全,极高的重现性,极低的检测极限,反应状态的微小变化,不会影响结果。很多方法获得 EPA, AOAC, DIN, ISO 论证
第七节:稳态
片段流的一个重要特点是测量时反应达到稳态,吸光度不随时间而变化。
当一个样品被吸出 2分钟后,通常输出如下图形的信号 . 在 t1 和 t2间浓度是稳定的并且吸光度达到最大值。
当流速,试剂浓度或流速,透析速度,或温度变化,通常会影响灵敏度和稳态吸光度高度,但标准试剂和样品在同样状态下测量,所以不会影响精度
在稳态输出信号不随时间改变,且同一样品的不同片段浓度相同 . 理想的进样时间是比达到稳态所需时间长 5秒钟
第八节:流动的稳定性
在稳态平台没有噪音对保证高精度非常重要 这就要求同一样品的不同片段的化学组成相同 . 异常有很多原因 , 包括不稳定的流动,样品之间的气压,样品取样 针或别的地方部分堵塞
蠕动泵的输出是不稳定的 , 是以脉冲的方式进行的 . 随着泵的运转,同时打入空气气泡,可消除由于脉冲造成的负面影响 ,
同时的意思是在每一片段 :
·同样体积的样品
·同样的样品和试剂比例
第九节:测量原理
比色测量是建立在有色化合物浓度及其吸光度与样品浓度成正比的基础上
绝大多数方法是比较标准物质与样品在同样环境下反应最后的吸光度
测量是在最灵敏的波长下进行的 .
LAMBERT-BEER 定理是其最原始的基础 :
第十节:比色计
B+L 采用的是双光束的比色计 . 参比光补偿光源输出变化,温度,电压和别的波动
光路结构
精度
非常高或低的吸光度可能引起错误因为噪音及检测器灵敏度限制
第十一节:结果计算方法
比较标准物质与样品在同样环境下反应最后的吸光度
建立校准曲线(线性) :
计算结果 :
第二章:多通道连续流动化学分析技术的历史,发展和趋势
第一节:简单历史
1954 连续流动化学分析技术发明
1957 AutoAnalyzer 产品推向市场
1966 湍流技术的发展
1966 - 75 新技术急速发展
1975 - 85 湍流技术新发展 *
实现计算机控制 *
流动注射技术
1985 - 95 多功能化学分析盒 *
试剂自动排序 *
自动稀释技术 *
1996 - 机器自检
遥控
标准方法
软件技术的进步
* Bran+Luebbe / Technicon 发明
第二节:湍流技术的进步
1,内径 2.4 / 2.0 / 1.6 / 1.0 毫米
减少试剂消耗
2,高速气泡注入频率
更低的扩散危险,更快的分析速度
3,内径更稳定,管道部件质量更好
更低的扩散危险,更好的重复性
4,更规则的气泡注入 , 与蠕动泵蠕动同步
每一个液流片段的试剂和样品的体积是一样的 -保证重复性
5,流动检测池中 物理除气泡 ----电子除气泡 -----气泡可通过流动检测池,不用电子除气泡 更低的扩散危险,更高的分析速率,更好的稳定性和重复性
第三节:湍流技术的进步 - 优点
1,进样速率
30 => 60 =>120 /每小时
2,每 100个样品试剂消耗
500 ml => 200 ml => 100 ml => 40 ml
(流动注射 = 200 ml)
3,标准偏差
1% => 0.4%
第四节:多功能化学分析盒
同一化学分析盒分析几个参数,
更快,更简单地改变分析项目
投资少
样品量不大时,非常实用
第五节:双量程方法
两个样品线
透析膜可帮助测量比较脏的样品
自动量程转换
比稀释快,简单
第六节:自动品质控制
适时检查,与 CLP 一致,质控图自动生成,
自动检查 :
- 高浓度校准,低浓度校准,重复性,准确度,样品空白 自动重复校准
第七节:计算机控制
1,顺序进样 ----随机取样
更长运行时间
每一个标准只需一个样品杯
自动重复取样
适宜自动稀释
2,可变泵速
清洗时速度加快,节省时间
分析结束降低速度以节省试剂
自动启动和关闭
3,比色计的基线和增益
每一次分析自动设置
4,结果处理和其它
自动补偿由于基线,灵敏度,扩散等原因引起的误差重新计算
屏幕显示校准曲线和结果峰形
存储结果和原始数据
5, LIMS (实验室信息管理系统)
- 输入样品名称
- 输出样品结果
6,遥控
AA3是一种用途很广泛的连续流动分析仪,有着超过 700种化学方法,并有很多方法得到美国环境保护局(EPA )、美国公职分析化学工作者协会(AOAC )、 德意志联邦共和国工业标准(DIN ),国际标准组织(ISO )认可。
下面的目录显示运用 AA3分析的大部分公共样品类型和参数。如果你想得到包括其它方法的详细的资料如,量程、检出限、试剂等等。 请你联络当地 Bran + luebbe 业务代表。
样品 参数
水饮用水,地表水(湖、河)地下水(岩洞 -井),废水,海水 碱度、氨、化学需氧量、氯化物、铬、氰化物、氟化物、硬度数、苯酚、磷酸盐、硝酸盐、 亚硝酸盐、硅酸盐、硫酸盐、总凯氏氮、总凯氏磷、总磷、总氰化物、石炭酸、氯化物、 DOC 、表面活性剂、锰、铁(许多方法是环境保护局或国际标准组织 批准)
土壤和植物分析土壤浸出物(土壤萃取液然后过滤),植物提取物(植物体提取或消化) 硝酸盐、磷酸盐、氨、总氮、总磷、钾、钙、镁、亚硝酸盐、钠、 硼、尿素、赖氨酸、氯化物
动物饲料 蛋白质(消化之后的氨 -N ,分析化学家协会 -认可)、磷、钙、钾、尿素)
食物分析
烟草 烟碱、总糖、还原糖、氨、挥发碱类、硝酸盐、氯化物、磷酸盐、尿素、氰化物(烟气)、甲醛(烟气)
乳制品 丙酮、乳酸盐、乳糖、硝酸盐、丙酮酸盐、尿素
啤酒和麦芽 苦味剂、丁二酮、氨基氮、淀粉酶
酒 游离和总 SO2、总糖和还原糖、挥发性酸、乳酸、苹果酸
肉制品 硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、钙、磷、羟脯氨酸硝酸盐
软饮料 柠檬酸、磷酸、安息香酸、二氧化碳、糖、咖啡因、糖精、山梨酸。
常规 维生素(分析化学家协会 -认可)蛋白质、钙、磷、铁。
化学制剂和药物分析
清洁剂 磷酸盐、总磷、表面活性剂、酶、硅酸盐、碳酸盐
化肥 氨、硝酸盐、钾、尿素、硫酸盐、钙、总氮、磷酸盐、水溶性柠檬酸盐、尿素、赖氨酸
抗生素制品 青霉素、糖、氨
氯碱 NaOH、 NaCl 、 NaOCl 、 NaOCl3
锅炉水 微量硅酸盐、铜、铁
CFA 在水 /环境分析中 常用的参数
氨氮
硝氮 /亚硝氮
总磷
总氮
总氰化物
挥发酚
阴离子表面活性剂
气泡分割连续流动分析技术与手工方法相比的优势
快速 — NO3 -、 NH4 +、 NO2 -、 TN 、 TP 、挥发酚、阴离子表面活性剂、总氰化物等,分析速度一般是 50样 /小时 精确,无人为误差
可同时分析多个参数 — 最多可以同时分析 8个参数
试剂消耗量极低 — 一般情况下, CFA 分析是同等手工方法试剂消耗量的 1/10
无需人员值守 — 结果自动输出
挥发酚的测定
最低检测限 样品量
化学手工法:
4-氨基安替比林直接光度法 0.1mg/L(50ml 水样) 25/天
4-氨基安替比林萃取光度法 0.002mg/L(250ml 水样) 25/天
自动分析仪法:
4-氨基安替比林直接光度法 0.002mg/L(3ml 水样) 30/小时
氰化物的测定
最低检测限 样品量
化学手工法:
异烟酸 -吡唑啉酮光度法 0.004mg/L(250ml 水样) 25/天
吡啶 -巴比妥酸光度法 0.002mg/L(250ml 水样) 25/天
异烟酸 -巴比妥酸光法 0.002mg/L(250ml 水样) 25/天
自动分析仪法:
吡啶 -巴比妥酸光度法 0.002mg/L(5ml 水样) 30/小时
阴离子表面活性剂的测定
最低检测限 样品量
化学手工法:
亚甲蓝分光光度法 0.05mg/L(50ml 水样) 25/天
自动分析仪法:
亚甲蓝分光光度法 0.01mg/L(4ml 水样) 20/小时
最低检测限 样品量
化学手工法:
氯化亚锡还原光度法 0.025mg/L(250ml 水样) 25/天
钼锑抗分光光度法 0.01mg/L(250ml 水样) 25/天
自动分析仪法:
钼锑抗分光光度法 0.003mg/L 30/小时
总氮的测定
最低检测限 样品量
化学手工法:
过硫酸钾氧化 -紫外分光光度法 0.05mg/L(10ml 水样) 25/天 自动分析仪法:
过硫酸钾氧化 -紫外分光光度法 0.01mg/L(4ml 水样) 40/小时
氨氮的测定
最低检测限 样品量
化学手工法:
纳氏试剂光度法 0.025mg/L(250ml 水样) 25/天
水杨酸 -次氯酸盐光度法 0.01mg/L(250ml 水样) 25/天 自动分析仪法:
水杨酸 -次氯酸盐光度法 0.003mg/L(5ml 水样) 60/小时
硝酸盐 /亚硝酸盐氮的测定
最低检测限 样品量
化学手工法:
N-(1-萘基 ) 乙二胺光度法 0.003mg/L(250ml 水样) 25/天 酚二磺酸光度法 0.02mg/L(250ml 水样) 25/天
镉柱还原法 0.01mg/L(250ml 水样) 25/天
N-(1-萘基 ) 乙二胺光度法 0.001mg/L(250ml 水样) 60/小时
1 Continuous Flow Analyzers (CFA) 与 Flow Jnjection Analyzers(FIA )的区别:
A . CFA加入空气气泡, FIA 不加入空气气泡
加入空气气泡的好处:(1)降低样品扩散和重叠
(2)清洁管道内侧表面
(3)保证每一片段的一致均匀性
(4)储纳样品或试剂的气体释放及反映过程中的气体释放
B . FIA显色反应不是在物理化学平衡状态下进行的,反应产物在 60%,是动力学分析法范畴
CFA 显色反应在物理化学平衡状态下进行的
2.FIA 的弱点
A . 没有灵敏度的校正,准确性低许多,需要频繁的重新校正
B . 没有透析,脏的样品会有干扰
C . 没有代过校正
D . 管直径小,易堵塞
E . 反应不完全,易受外界条件变化的影响,比如反应的时间,温度,样品母液的变化
(CFA 系统中扩散很低,因为加入空气气泡,所以在流动池中,被计算组分的浓度接近一个稳态值,这样在取样上的一些小的变化不会影响结果)
F . FIA系统计算峰的面积
CFA 系统计算平台峰的平均高度
此外:FIA 即便选四个通道,四个项目不能同时分析,只能一个项目、一个项目分析
AA3的优势
1. AutoAnalyzer3的历史
连续流动分析仪方法的思想在 1954年提出, 1957年美国 TCHNICON 公司 (现在的 BRAN 十 LUEBBE 公司 ) 生产出全世界第一台连续流动分析仪 AutoAnalyzer1, 1966年推出功能更强大 , 结构更完善的 AA2系统;目前国际上很多行业或协会对化学指标的仪器分析标准所源用的方法都来自于 AA2,比如 EPA , ISO , DIN 等等 . 经过几十年的不断研究和开发 , 1996年德国 BRAN+LUEBBE公司又成功地推出了 AutoAnalyzer3型连续流动分析仪 , AA3的 ”WINDOWS98” 下计算机全 自动控制软件 , 分析结果自动报表打印 , 多功能分析盒 , 自动双量程转换 , 检测时不需除气泡等等先进技术都体现了 AA3是当今连续流动分析仪的领导者 . 由 BRAN 十 LUEBBE 公司生产的连续流动化学分析仪 (包括 AA1,AA2,AA3) 目前在全球已超过 10,000台 .
BRAN+LUEBBE公司是总部位于德国汉堡 , 其生产的 AutoAnalyzer 已经是自动化学分析仪 /连续流动分析仪的代名词 . 所有产品均在德国总部制造 .
2. AA3的先进性 :
与之前的产品相比较 , AA3的优势体现在以下方面 :
A 更高的重现性 :
例如 :分析肥料中的磷酸盐:RSD0.2%
B 更低的检测极限 :
例如 :分析海水中的亚硝酸盐 , 检测极限 :14ng/L
C 更高的分析速率 :
例如 :在水 /废水 /海水中的 NO3-/NO2-实际应用分析速率 : 60样品 /小时 .
D 更低的低试剂消耗 :
例如 :测量总凯氏磷 , 不同品牌 /不同型号的仪器的试剂消耗 :
AA2/SKALAR : 200ml/100个样品
AA3 : 108ml/100个样品
FIA : 215 ml/100个样品
E 更高更宽的工作范围 :
例如 :分析海水中的硝酸盐 , 检测上限 :8500ug N/L;检测下限 : 0.07ug N/L
F 更低的扩散和带过 :
规则气泡的注入频率提高 , 更有效地降低了试剂在管路中的扩散和连续进样产生的带过和交叉污染 .
G 更先进的数字式检测器 :
AA3特有的高分辨数字比色计 , 取代了原来将模拟信号放大到固定电压范围进行数字分辨的老的模式 , 直接通过数字信号调节基线和灵敏度 , 分辨率由原来的最大 4096扩大至 2,000,000倍 ; 在同一运行中可同时测量高浓度和低浓度样品 , 对超过和低于刻度外的峰都不会丢失 , 并可以准确测量 .
H 更强更完善的工作软件 :
AA3的 AACE 软件是布朗卢比公司为全世界的 CFA 使用者编写的 . AACE软件通过接口可以控制不同品牌的 CFA, 可以选择将数据通过 LIMS 输出到不同的应 用软件中 .
3. AA3的可靠性 :
德国布朗卢比公司在连续流动分析仪方面已有 44年的发展历史 , 目前已有 10,000多台连续流动分析仪应用于全球不同的行业和角落 , 仪器的化学分析方法有 1000多种 ,700多种已被 EPA,ISO,AOAC,DIN 等权威机构所认可 . 仪器采用片段流 (SFA或 CFA) 的技术原理 , 这种原理的特点是反应流中的物质的浓度是稳定的 , 不随时间变化而变化 . 稳态是 SFA 分析稳定性和灵敏性的重要因素 . 因此当外界环境及系统中的条件发生变化时 ,(如样品和试剂流速 , 温度 , 试剂浓度等 ), 只要样品 和标准品都在同等条件下 , 在稳态状态进行检测时 , 这些变化不会影响到准确性 .
以下是 BRAN+LUEBBE的 AA1-- AA3近五十年的发展进程 :
1957年 全世界第一台连续流动分析仪 AA1问世
1966年 推出 AA2型连续流动分析仪
1967年 连续在线消化
1972年 溶剂萃取
1973年 固体进样器
1974年 在线蒸馏
1977年 在线 UV 紫外消化
1979年 数据自动处理器 AA2C
1982年 数据自动处理器 GTPC
1983年 多重分析方法
1985年 连接 HPLC
1987年 转盘式随机取样器
1988年 自动稀释
1989年 试剂顺序
1990年 双范围 /量程方法
1991年 双范围透析方法
1992年 超低范围方法
1993年 数据处理器 AACE
1994年 XYZ 三维取样器
1995年 在线和蒸馏多重方法
1996年 COMPACT 取样器
1997年 WINDOWS95/NT 软件
1998年 AA3
1999年 ISO 方法
2000年 外部检测器的交换口
2001年 改善的空白校正
4. 安装维修的便利性 :
1). 零配件实行全球统一价格和互联网采购 .
2). 终生供应零配件
5. 技术服务能力 :
德国布朗卢比公司在中国的北京 , 上海和广州设有技术支持服务中心 , 由经验丰富和高学历 (所有的技术服务工程师均是硕士学位或以上 ) 的技术支持工程师随时 为用户服务 , 包括 :现场的安装调试 , 现场的售后的技术支持 , 应用方法的适配 , 软硬件的升级等 …
AutoAnalyzer 3— 自动间隔流动分析仪
AutoAnalyzer 3— 最新型号连续流动化学分析仪
? 自动分析水质,土壤,植物,烟草,食品,医药,化工等工业的 700多种参数。
AutoAnalyzer 3— 片段流技术
? 具有片段流技术的所有优点
? 反应时间可延时到 20分钟,所以比较复杂的反应过程如在线蒸馏可自动化
? 内置透析摸可消除脏的样品或有颜色样品的干扰
? 紫外消化对总氰和总磷的自动测量符合 ISO 标准
? 完全自动化操作
? 特别低的检测极限
? 每小时 40-100个样品的处理速度
? 超过 700种参数的测量应用
? 试剂消耗很少
AutoAnalyzer 3— 根据不同工作量提供不同类型自动进样器
? XYZ三维随机自动进样器
? 适合很大工作量的实验室,可选择多种容量的样品杯或试管
? 可容纳 270个盛放在 100毫米高的样品杯或试管中的样品
? 试管高度可调至 150毫米
? 特别高的试管高度要求可以满足,如凯氏消化试管高度大约 300毫米可将整个消化器的试管架连同样品一起放入自动进样器中,不用将样品转移
? 标准样品采用大容量的样品杯
AutoAnalyzer 3— 根据不同工作量提供不同类型自动进样器
? 二维随机自动进样器
? 适合中等工作量实验室需要
? 可容纳 100个体积为 5毫升的样品
? 可通过计算机遥控或通过面板键盘操作控制进样
? 双针进样供选择以满足 50+50两种不同样品或同种样品不同前处理同时测量的需要
AutoAnalyzer 3— 根据不同工作量提供不同类型自动进样器
? 二维顺序自动进样器
? 经济型自动进样器适合于少量样品处理工作的实验室
? 容纳 40个体积为 5毫升的样品
? 双针进样供选择以满足 40+40两种不同前处理同时测量的需要
AutoAnalyzer 3— 根据不同工作量提供不同类型自动进样器
双针取样
? 双针进样供选择以满足两种不同样品或同种样品不同前处理同时测量的需要。 如烟叶凯氏氮和硝酸盐的检测样品需要进行不同的前处理成为可检测的液体 样品。
? 该供选项只适合二维随机自动进样器和二维顺序自动进样器
AutoAnalyzer 3— 高精度蠕动泵
? 高精度蠕动泵采用与 AA Ⅱ相同的特定的速度,完全符合 EPA , AOAC , ISO 标准,且与
? AutoAnalyzer的所有应用相符
? 变速转子可在清洗时加速泵速缩短清洗时间
? 自动稀释器或试剂转接阀门供选择
? 检漏探测器在有漏夜时会自动关闭蠕动泵
? 漏夜将被安全地通过接出管排出泵体外
? 通过计算机或泵本身控制
AutoAnalyzer 3— 高精度蠕动泵
1. 空气阀
? 电子控制空气阀保证高精度的空气泡注射。每一个液体片段具有相同的体积,包含同样的样品试剂比,这样就提高了重复性
? 每一个空气阀可提供 4个通道的空气泡注射。泵上可容纳两个空气阀,还可外接一个空气注射道或通过一个泵管实现以节省泵的空间
2. 自动稀释阀
? 自动稀释适合于许多测量应用象多功能化学分析模块的双量程测量可实现自动量程转换,这样超量程的样品可进行更高倍数的稀释并自动重新测量 ? 或应用该阀进行试剂和清洗液的开关转接,实现系统的自动启动和关闭
AutoAnalyzer 3— 化学分析模块
? 每一个化学模块可容纳两个化学分析盒,检漏探测器保证系统和实验室不受损伤
? 混合圈是惰性玻璃制造,可以清楚地看到系统内的流动情况
? 盖子可减少实验室温度变化造成的影响
? 漏夜将被安全地通过接出管排出泵体外
? 新的恒温槽更高精度地控制温度,其中的螺旋圈可以更换,这样提高了重复性
AutoAnalyzer 3— 化学分析模块
多功能化学分析盒
? 一个多功能化学分析盒可用于多至 12个参数的测量,只需在测量不同参数的间歇更换试剂和比色计波长
? 比较每一个参数应用一个独立的化学分析盒具有如下优点:
? 1.测量不同参数中间的更换连接容意简单得多
? 2.实验室空间大大节省
? 3.维护容易,费用低
? 4.采购时价格低,投资少
? 5.这种方法获得 EPA 认可,是国际标准方法之一
AutoAnalyzer 3— 化学分析模块
自动双量程方法
? 多数多功能化学分析盒同时也是双量程化学分析盒
? 应用透析膜可以消除由于样品脏或样品有油颜色而造成的干扰,同时稀释了样品,可在宽量程工作
? 在蠕动泵上配置自动化量程切换阀门,可实现双量程的自动切换
AutoAnalyzer 3— 比色计
? 比色计采用双光束原理消除背景,大大减少漂移,即使灵敏度很高也没问题
? 计算机软件控制所有功能,如基线和灵敏度及增益的调整
? 高精度增大了工作范围
? 气泡可流过检测池无须电子排气泡,加快了分析速度,准确度和重复性都有较大改善
? 比色计的灵敏度高,所以检测极限很低可达到亚 ppb 级
? 当然可与紫外分光光度计,荧光光度计,火焰光度计连接适配,完成特定参数的检测,如钾,钠及某些医药食品工业中的某些特定参数 AutoAnalyzer 3— 比色计
? 通过算术逻辑程序对来自光导纤维的信号进行处理,保证高的分析速度和低的试剂消耗
? 光导纤维以每秒 140次的速度监测检测池,当发现检测池内有气泡时,比色计没有信号输出到计算机或其它信号接收系统
? 这样气泡可以穿过比色计不会影响正常信号,所以杜绝了样品由于电子排气泡而造成的扩散问题,灵敏度大大提高,同时节省一个泵管空间(无须电子排 气泡,所以无须借助泵作为动力将气泡引出)
? 绝大多数 AA Ⅱ的测量项目在 AA3上分析速度提高 10个样品 /小时,同时大大减少样品滞留
? 特殊应用时可提供特殊电子除气泡装置消除溶解碎小气泡
AutoAnalyzer 3— 比色计工作模式
? 单通道 —— 测量单股样品单个参数
? 双通道 —— 独立测量两个不同参数
? 空白矫正 —— 当样品本身的颜色在检测波长有吸收时,两通道平行测量两股样品,一个是样品不加反应试剂作为空白,另一个的减去空白
? 双波长 —— 同样的样品可能由于样品内的组成不同而对特定参数测量会有一定的影响,在不同波长二次测量可对此进行补偿
? 双量程 —— 采用两组范围的标准试剂建立两个独立校准曲线以满足不同浓度范围样品的测量; 以达到对工作范围的分割, 保证每一小段浓度范围更好的校 准和准确度
AutoAnalyzer 3— AACE 控制软件
? 该软件是 AUTOANLYZER 的通用控制软家件,是在 WINDOWS95或 WINDOWS NT(或以上版本)下操作的窗式界面软件,操作方便
? 在任何窗口都有适时帮助信息,容易学习
? 完全自动化控制,对系统各组件通过软件实现自动化控制,甚至对比色计的基线,增益和灵敏度都实现自动控制调节
? 样品盘的设置可在系统运行中间轻松改变,如增加样品数量,增加质量杯,给样品填写备注或来源,样品号等
? 可设置自动质控图,检查系统变化
? 设有与实验室信息管理系统(LIMS )的功能,可在局域网上通过 ACCESS 数据软件共享数据
AutoAnalyzer 3—— 自动化处理
? 基线,灵敏度
? 对超出工作范围的样品重新取样
? 对超出工作范围的样品进行稀释和重新测量
? 自动紫外消化(ISO 方法)
? 自动样品蒸馏(EPA 方法)
? 自动计算和存储结果
? 自动创建质控图
? 自动清洗和在分析结束后自动停止泵的蠕动
? 数据自动对实验室信息管理系统(LIMS )输入输出
AutoAnalyzer 3—— 工作范围扩大
因为 AA3优异的比色计表现,工作范围的扩大表现在三个方面
1. 独特的流动池设计一般将线形范围扩展 1.5倍
2. 无须电子处气泡带来非常高的灵敏度,大大降低了检测极限
3. 数字精度非常高(222)保证即使在最大工作浓度下也能准确检测到吸光度的细微变化
AutoAnalyzer 3—— 试剂消耗大大降低
EPA 方法 NO.365.4测量试剂消耗比较
AA Ⅱ AA3 FIA
分析速度 60 70 90
总试剂消耗 (按流速 毫升 /分钟 计 ) 2.0 1.26 3.23 每 100个样品分析试剂消耗总量 (毫升 ) 200 108 215
范文三：问题连续体理论
问题连续体理论
源起
美国当时各种以“问题为中心”的教学改革风起云涌。倡导 “提出一个问题比解决一个问题更重要”
“多元智能”理论的提出者霍华德?加德纳认为:智能就是解决问题和制造产品的能力，认为能在复杂情境中解决复杂问题的人是具有最高智能的人”。
美国人斯克维在前人的基础上首先提出问题连续体理论，但只把问题分为三类。后来，亚利桑那大学的琼.梅克等人基于他们对多元智能的研究，又增加了两类问题，构成了问题“连续体”，被称为“梅克—斯克维的问题类型连续体”或“DISCOVER问题连续体矩阵”。
简介
美国亚利桑那大学的梅克教授运用多元智能理论，18年来在美国及世界30多个国家和地区开展了“发现”(DISCOVER)项目实验，创立了以开发学生潜能为目标的“问题体系”。这个体系以“问题”为中心，以“方法”为中介，以“答案”为结果，根据学生的智力发展水平构建了五个层次的教学结构，揭示了五种类型的“问题解决”情景对于开发学生潜能的功能作用。“问题解决”教学已经成为各国各科教学改革的一个重要策略，更多地用于发展学生思维、探索、创新、实践等能力。
问题连续体理论把问题按解决该问题所需的创造性的程度来划分等级;即从教师和学生两方面，就问题本身、解决问题的方法、答案这三个维度的已知或未知状况;或从问题、方法、答案是唯一的, 系列的还是开放的这些不同层次，把问题分为五个类型。
问题连续体简介
从问题的性质看:
第一类型的问题为单一性问题，基本是事实水平的问题，通常是以了解个别范例的事实为目标，要求学生在对事实进行感知的基础上解决问题;
第二类型的问题为再现性问题，仍然是事实水平的问题，但需进行必要的推理等思维活动方能解决问题;
第三类型的问题为引导性问题，是以形成概念、掌握规律或原理为目标，注意引导学生从个别扩展到“类”，再从“类”把握其背后的规律。学生不仅不需要完成抽象概括的过程，还要完成从系统化到具体化的过程。
第四类问题为参与性问题，运用所掌握的概念、规律或原理，把握该“范例”的上位主题，解决以主题范围内的定向问题为目的，引导学生发散思维，主动参与，互动合作，解决问题。
第五类问题为开放性问题，在主题范围内自行发现与主题相关的综合性问题，自行提出解决方案，解决问题，要求学生不仅提高解决真实问题的能力和创造性，同时要实现对人、对世界的态度、情感和价值观。
从问题的结构看:
第一类问题是完全封闭和收敛的，而第五类问题是完全开放和综合的，所以的问题都处于这两个极端之间，出现出“系列的、连续的”状态，而不是相互隔绝、彼此独立的～
从解决问题的方法看:
第一类问题仅有一种方法，而第五类问题有无限种方法，在这两个极端之间，解决问题的方法从一种到多种，再到无限种，呈现出多样性和开放性。 从问题的结论看:
第一类问题有着单一正确的结论，第五类问题通常是非常开放的，以至于也许有无数个可能的结论或根本就没有正确的结论，具有高度的主观性。对问题连续体来说，解决问题的结论也从一元到多元呈现出多样性与开放性。
范文四：朗道连续相交理论
朗道连续相交理论
为了对连续相变进行理论分析,朗道提出了序参量的概念,认为连续相变的特征是物质有 序程度的改变及与之相伴随的物质对称性质的变化。通常在临界温度以下的相,对称性较 低,有序度较高,序参量非零;临界温度以上的相,对称性较高,有序性较低,序参量为 零。随着温度的降低,序参量在临界点连续地从零变到非零。
下面我们以单位轴各向异性铁磁体为例加以说明。铁磁物质的原子具有固有磁矩平行 时具有较低的相互作用能量。在绝对零度下,系统处在能量最低的状态,所有原子的磁矩 取向相同,是完全有序的状态。我们用 表示绝对零度下物质的自发磁化强度。单轴各向异 性铁磁体具有一个容易磁化的晶轴, 原子磁矩的取向只能平行或反平行于这个轴, 因此 也 只能沿这个轴,或者朝上,或者朝下,由偶然的因素决定。温度升高时,热运动有减弱有 序取向的趋势,不过只要温度不太高,仍有为数较多的原子磁矩沿某一取向。我们以表示 温度为 T 时的自发磁化强度。当温度达到居里温度 C T 时,自发磁化强度为零,物质转变为 顺磁状态。图 3.15画出了 随 的变化。
在 C T 以上没有自发磁化,上和下两个方向是等价或对称的;居里点以下这两个方向就 不对称了, 是一种对称的 “破缺” 。 我们可以用自发磁化强度作为序参量。 对于单轴铁磁体, 序参量是一个标量,正号对应于磁矩朝上,负号对应于磁矩朝下。因此序参量的维数为 1。 对于液 ---气流体系统,在临界点以上分不出液体和气体,也就是说液 ?气是对称的,临界 点以下可以分出气体和液体,破坏了这种对称性。因此可以将液 — 气的密度差 g ρρ-看作 序参量。 g ρρ-1也是一个标量,序参量维数也是 1。
我们在这里强调,液 — 气流体系统与铁磁系统的类比不是指气相对应于顺磁相,液相 对应与铁磁相。与顺磁状态对应的是气液不分的状态,与磁化强度朝上或朝下的铁磁状态 对应的才是液态和气态。
表 3.1; 列出了几种连续相变的序参量。 例如, 超异和超流两种现象是宏观的量子效应。 序参量是宏观波函数 ???i e 0=。 ?是复数,摸为 0?。幅角为 ?。在正常态 0?为零,在序 参量的复平面上各个方向等价,即绕原点转动是对称的。转变为了超异状态后, 0?不再是 零,特定的位相 ?破坏了原来满足的转动对称性。复数 ?可以用摸 0?和幅角 ?两个实数表 示,也可以用 的实部和虚部表示。因此超导的序参量维数是 2。对于不同的情形,序参量 的含义和结构可以不相同。例如,单轴铁磁体或反铁磁体,液 — 气临界点,合金的有序 ---无序转变等,序参量是标量,维数均为 1;超导和超流,以及平面各向异性铁磁体,序参量 维数均为 2;三维空间各向同性的铁磁体,序参量维数为 3;等等。
下面我们以单轴铁磁体为例,讲述朗道的连续相变理论。对于序参量维数为 1的系统, 下面的讨论完全适用;对序参量维数大于 1的系统,则需要稍作修改
在临界点 C T 附近,序参量是一个小量。我们可以将自由能在 C T 附近按的幂展开
式中 ) (0T F 是 =0时的自由能。 由于系统对是对称的, 展开中不含的奇次幂。 系数 ) (T a 和 ) (T b 与温度有关。
在稳定的平衡状态, 具有极小值,应有
式(3.9.2)有三个解:
解 代表无序态, 相应于 C T T >的温度的范围。 将 代入式 (3.9.3) 可知, 在 C T T >时 0>a 。 解 代表有序态, 相应于 C T T <的温度范围, 将="" 代入式="" (3.9.3)="" 可时,="" 在="" c="" t="" t=""><时 。序参量在="" c="" t="" 处连续地由零转变到非零,所以在="" t="Tc" 处应有="" a="0。一个最简单的假">
0, ) (
000>=-=a t a T T T a a C C (3.9.5) 和
==b T b ) ((常量) (3.9.6)
因为(3.9.4)给出的 应是实数,在 C T T <时 0b="">
将(3.9.5)和(3.9.6)二式代入式(3.9.4)可知,在临界点的邻域,单轴铁磁体的 自发磁化强度 为
式(3.9.7)所给出的 对 t 的依赖关系与式(3.8.1)相同,临界指数 2
1=β
图 3.16画出了自由能 F 在临界点以上(a )和临界点以下(b )随 的变化曲线。在 C T T >时,自由能的极小在 处。 时,原来单一的极小分支为两个极小。物质处在哪个 极小由偶然的因素决定。
现在讨论铁磁体的零场比热,根据(3.9.1)和(3.9.4)二式可得两相的自由能分别为 0F F = C T T >
b
a F F 42
0-= C T T < (3.9.8)="" 其中="" a="" 和="" b="" 分别由式(3.9.5)和(3.9.6)式给出。利用公式="">
F T c ??-=得到 T=TC 在 处两相比热之差为
C
bT a t c t c 2) 0() 0(20=+→--→ (3.9.9)
上式表明,有序相的比热大于无序的比热;且在 0=t 处比热的突变是有限的,由此可 知,临界指数 0=a 。
当存在外磁场时,吉布斯函数 G 为
我们假设外磁场 很弱,可以忽略 a 对 b 的依赖关系。平衡时的 值由吉布斯函数的极 值条件确定:
再将上式对 求偏导数,可得磁化率
???????-=--1
0100) (2t a t a μμ 00<>t t
最后一步已将式中的 近似地用自发磁化值(3.9.7)代入。与式(3.8.2)比较可知, 。 最后,在 C T T =即 0=α时,式(3.911)给出
与式(3.8.3)比较可知,临界指数 3=δ。
朗道连续相变理论导出了描述铁次体临界行为的(3.8.1) ---(3.8.4)四式,不过朗道 理论给出的临界指数
3, 1, 2
1, 0====δγβα 与实验结果之间存在差异。朗道理论是热力学理论,没有考虑物理量的涨落。实验指 出,在临界点的邻域,涨落是非常大的。只研究平均值变化规律的热力学自然显得不够了。 我们将在第十一章中讨论临界点邻域的涨落,并引入了新的临界指数。尽管朗道理论在定 量上不正确,但是它在探索物质在临界点邻域的定性图象上具有很大的价值。
范文五：连续事件理论
武汉市 9.13升降机坠落事故分析报告
摘要:在人类生产与生活当中,安全生产事故总是伴随其中,对武汉市 9.13升 降机坠落事故, 运用海因里希的连续事件理论进行详细地分析, 阐述、 分析该事 故发生的原因、该事故当中所应吸取的经验教训以及该类事故的预防对策。 关键词:安全 事故 理论 原因 经验教训 预防对策
一、事故概况
2012年 9月 13日 13时 30分许,武汉市东湖风景区“东湖景园”在建楼 C 区 7-1号楼建筑工地,一台施工升降机上升过程中突然失控,直冲到 34层顶层 (100米)后,钢绳断裂,失去钢绳约束后的升降机就像刹不住闸的车一样,自 由落体直坠地面。造成梯内准备进场作业的施工人员随升降机坠落, 19人死亡。 发生该重大安全事故之
后,一度围绕以下几点展开
对该事故原因的追溯:
1、事故升降机核载 12人,
实载 19人,属于超载;
2、事故升降机有效期至
2012年 6月 3日,离事故发
生时间,超期工作了 3个月
零 10天;
3、 在上工时间还有十几分
钟的情况下,由于升降机操作人员还未上工,事故被害者自行操作升降机上工;
4、据工人讲述,升降机搭建不牢,有螺丝松动。
二、连续事件理论
连续事件理论是海因里希在 《工业事故预防》 一书中最先提出, 该理论阐明 了导致伤亡事故的各种因素之间以及这些因素与事故、 伤害之间的关系。 该理论 的核心思想是:伤亡事故的发生不是一个孤立的事件, 而是一系列原因事件相继 发生的结果, 即伤害与各原因相互之间具有连锁关系。 海因里希把工业事故的发 生、发展过程描述为具有如下因果关系的事件的连锁:①人员伤亡的发生是事 故的结果; ②事故的发生是由于人的不安全行为或(和)物的不安全状态所导 致的; ③人的不安全行为、物的不安全状态是由于人的缺点造成的;④人的缺 点是由于不良环境诱发的,或者是由于先天遗传因素造成的。
于是,海因里希提出的事故因果连锁过程包括如下 5种因素:第一,遗传 及社会环境。 遗传因素及社会环境是造成人的缺点的原因。 遗传因素可能使人具 有鲁莽、 固执、 粗心等对于安全来说属于不良的性格, 社会环境可能妨碍人的安 全素质培养,助长不良性格的发展。这种因素是因果链上最基本的因素。第二, 人的缺点。 即由于遗传因素和社会环境因素所造成的人的缺点。 人的缺点是使人 产生不安全行为或造成物的不安全状态的原因。 这些缺点既包括诸如鲁莽、 固执、 过激、 神经质、 轻率等性格上的先天缺陷, 也包括诸如缺乏安全生产知识和技能 等的后天不足。 第三, 人的不安全行为或物的不安全状态。 所谓人的不安全行为 或物的不安全状态, 是指那些曾经引起过事故, 或可能引起事故的人的行为, 或 机械、 物质的状态, 它们是造成事故的直接原因。 海因里希认为, 人的不安全行 为是由于人缺点而产生的, 是造成事故的主要原因。 第四, 事故。 事故是由于物 体、 物质、 人或 放射线等的作用或反作用, 使人员受到或可能受到伤害的、 出
乎意料的、 失去控制的事件。 第五, 损害或伤害。 即直接由事故产生的财物损坏 或人身伤害。 上述事故因果连锁关系, 可用 5块多米诺骨牌对该过程形象地加以 描述:如果第一块骨牌倒下 (即第一个原因出现 ) ,则发生连锁反应,后面的骨牌 相继被碰到 (相继发生 ) 。最后一块骨牌即为伤害。
三、运用连续事件理论分析武汉市 9.13升降机坠落事故
根据连续事件理论当中的五块多米诺骨牌(伤害(A ) 、事故(D ) 、人的不 安全行为和物的不安全状态(H ) 、人的缺点(P ) 、遗传和社会环境(M ) )做出 如下图所示的分析:
事故原因分析:
根据海因里希事故连续事件理论, 我们认为, 人的安全知识、 安全意识、 安 全习惯是后天的培养等形成的, 包括由其所在单位的安全环境的影响。 第二块骨 牌是事故发生的间接原因。 第三块骨牌———人的不安全行为或物的不安全状态 是事故发生的直接原因。
直接原因:1、物的不安全状态分析。升降机牌照上使用期限为 2011年 8月 23日 -2012年 6月 3日, 距离事故发生时间, 已经超期工作了 3个月零 10天, 并 未进行相应的重新检修维护、 鉴定, 出具后续的使用期限鉴定, 使升降机处于存 在不安全状态的风险下;此外,据工人讲述,升降机搭建不牢,有螺丝松动,这 根据“升降机应当至少每 15天进行一次清洁、润滑、调整和检查”的规定,相 应地检修维护工作并未落实到位,致使处于存在不安全状态的风险下。 2、人 的不安全行为分析。 粉刷工人在升降机特种操作人员还未到岗上工情况下, 自行 操作升降机, 这根据 “升降机作业属于特种作业, 应由持相应的特种作业证的工 人操作升降机” ,这本身就属于人的不安全行为。
间接原因:管理层应进行安全管理的相应工作落实不到位,体现在:1、未 能定期对升降机检修维护 2、 施工组织上存在隐患 (升降机特种操作人员应先于 粉刷工人到岗上班) 3、 工人的安全教育培训不到位; 此外粉刷工人自身安全意 识薄弱。
从以上一系列因素 (方框) 相互之间的关系, 可以清晰地得到这样一个结论:武汉市 9.13升降机坠落事故的发生,与这些因素之间具有连锁关系,是这些因 素相继发生的一个结果, 并不是偶然发生的一个孤立事件。 而且在这种连锁关系 中,不难发现,武汉市 9.13升降机坠落事故并非不能够避免,因为海因里希的
多米诺骨牌理论告诉我们:如果第一块骨牌倒下, 即第一个因素的发生, 则会引 发连锁反应, 后续的因素相继被碰倒, 从而酿成事故伤害; 但是当多米诺骨牌 “事 故和伤害” 之前的骨牌能够被移去, 即消除靠前的、 存在的安全隐患因素, 就能 够使连锁反应中断, 避免后面的骨牌倒下, 酿成事故和伤害。 显然, 对于该事故, 如果在安全管理上加强安全教育培训, 强化生产过程中的安全检查, 落实向的安 全管理工作,就能有效地、及时地排除物的不安全状态和纠正人的不安全行为, 从而避免这样的惨剧发生。
四、根据上述分析提出的事故对策分析
根据海因里希连续事件理论,认为安全管理工作的的中心就是移去中间的 骨牌 H , 防止人的不安全行为和物的不安全状态的出现, 从而中断事故的连锁进 程,避免事故伤害的发生。
事故预防对策:
1、管理方面:提高对安全生产重要性的认识,认真落实安全生产责任制, 确保和加大对安全生产的投入, 配备相关的安全管理人员和相应地保障人身安全 的设施,切实做到照章指挥,以人为本,关爱生命。
2、 教育方面:广泛开展安全学习和教育, 加强对安全管理人员安全知识教 育和责任心教育, 加强对工人的安全知识和技能的培训, 从而弥补由于社会环境、 个人性格等造成的安全意识不足。
3、 生产组织技术方面:安全生产的组织应该贯穿到施工组织当中, 甚至应 落实到非常细节的施工节拍当中。 如该事故中, 应吸取升降机特种操作人员上工 时间安排上的缺陷, 根据不同工种的作业特点, 相应地安排上工时间, 如该事故 中的升降机特种操作人员应先于粉刷工人到岗上工,后于粉刷工人下班。
