源分离技术的国内外研发进展及应用现状

新型分离技术的研究进展分离技术作为化学、制药、材料科学等领域中最为重要的技术之一，一直以来都受到广泛关注。

在过去的几十年中，各种新型的分离技术不断涌现，极大地提高了产品的纯度和品质。

本文将探讨目前新型分离技术研究的最新进展。

I. 传统分离技术的缺陷在传统的分离技术中，传统溶剂萃取、膜分离、结晶分离技术等是常用的分离方法。

但是这些方法也有着很多的缺陷。

例如：(1) 使用易燃、易挥发的有机溶剂可能会引起安全隐患，且污染环境。

(2) 传统膜分离技术的膜通常寿命较短，容易受到受污染的影响从而降低分离效果。

(3) 结晶分离技术必须要求物质有结晶性，而且耗时较长。

这些缺陷都对传统分离技术的应用产生了很大的制约。

II. 近年来，一些全新的分离技术出现了，它们正在逐渐取代传统的分离技术，成为应用领域的新宠。

目前，新型分离技术主要包括：(1) 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术是利用超临界流体优异的溶解性能进行分离的一种新型技术。

它主要利用压力和温度对气态或液态物质进行临界点之上的处理，使其成为具有高扩散能力的超临界流态物质，并使其保持临界点以上的特异性质。

超临界流体萃取技术的主要特点是：无毒、无污染、高效率、易于操作。

与其他技术相比，它具有化学可控性好、分离效果高等优点。

在某些领域，如材料科学、化学工程等领域，已经被广泛应用。

例如，将它应用于石油提炼可大大降低污染和能源消耗。

(2) 嵌段共聚物膜分离技术嵌段共聚物膜分离技术是一种可控结构的膜，它在表面上具有多种特定的化学官能团。

这种结构在分离过程中能够选择性地吸附一些物质，达到分离效果。

该技术的优点是反应时间短、效率高、选择性好，并且可以在极端条件下工作，如高温、高浓度、高压等环境下。

该技术已经在水处理、有机物质回收等领域中被广泛应用。

(3) 金属有机骨架材料分离技术金属有机骨架材料是一种由有机配体与中心金属离子桥接形成的多孔材料。

它的优点是具有大孔径、大比表面积、氨基、羧基等基团，并具有很好的化学可控性。

化学工程中新型分离技术的发展与应用近年来，随着化学工程技术的不断发展和社会需求的不断增长，新型分离技术在化学工程中的应用越来越广泛，被视为推动工业生产和环境保护的重要手段。

本文将着重从技术原理、应用案例、未来展望等多个方面，对新型分离技术的现状进行描述和分析。

一、新型分离技术的原理新型分离技术主要包括膜分离技术、离子液体分离技术、超临界流体萃取技术、表面增强拉曼光谱分析技术等等。

其中，膜分离技术是一种基于物质在不同温度、压力、浓度等条件下的透过性选择性，对混合物物质实现分离的技术。

其基本原理是利用将物质分离的膜，将混合物内不同的物质分辨出来。

膜分离技术具有高效、省能、无化学污染这些优点，已经被广泛应用于化工、生化以及环保等领域。

离子液体分离技术则是一种基于离子液体的物性、结构，与特定化合物之间相互作用特征实现物质分离的技术。

其与传统有机溶剂或水相相比优异：无挥发性、热稳定性高、化学惰性强、导电性强；同时离子液体分离时浪费少，可回收利用率高，也能够缓解传统有机溶剂污染环境的问题。

超临界流体萃取技术，是指将超临界流体与混合物进行作用来改变混合物中不同物质的溶解度和扩散系数，进而实现物质分离的现代化分离技术。

超临界流体的状态介于气体与液体之间，与传统溶剂相比，具有温和性、可控性、分离程度高、回收溶剂成本低等优点。

表面增强拉曼光谱分析技术，是一种检测表面附着的微小分子的现代化分离技术。

通过局部表面等离子体共振效应与目标物分子相互作用，获得高灵敏度和高选择性的波长特征的新型分离技术。

在生物医学诊断、环境监测等领域具有广阔的应用前景。

二、新型分离技术的应用案例膜分离技术在现实生产中的应用案例非常广泛。

例如：在大规模普及的海水淡化中，采用的就是离子交换膜；在实现生物反应器和有机化学反应器中的物质分离，也大量运用到了膜分离技术；在化工行业中，利用反渗透技术将废水处理为循环水循环利用。

离子液体技术在含重金属的废水、化工废水治理和处理以及生态环保中有着广泛的应用。

盲源分离及其在通信侦察中的应用研究盲源分离及其在通信侦察中的应用研究随着现代通信技术的不断发展，通信侦察在军事、情报和安全领域中的重要性日益凸显。

而盲源分离（Blind Source Separation，以下简称BSS）作为一种强大的信号处理技术，正逐渐引起研究者们的关注，并在通信侦察中展现出了广阔的应用前景。

本文将从BSS的基本原理、算法和应用研究三个方面，对盲源分离及其在通信侦察中的应用进行探讨。

首先，我们来了解一下盲源分离的基本原理。

BSS是一种将混合信号中的各个源信号分离出来的技术。

在通信侦察中，混合信号指的是通过无线电、卫星等通信传递过程中，经过传输和干扰而存在混叠的信号。

通过BSS技术能够将这些混叠的信号分解成原始的源信号，实现信号的还原和识别。

BSS的基本原理是利用统计特性不同的源信号具有互相独立的特点，通过对已知的混合信号进行适当的数学变换和处理，将其分离成互相独立的源信号。

接下来，我们来介绍一些常用的BSS算法。

目前，有许多BSS算法已经被研究和应用于通信侦察领域。

其中，最常用的算法包括独立成分分析（Independent Component Analysis，以下简称ICA）、主成分分析（Principal Component Analysis，以下简称PCA）、独立子空间分析（Independent Subspace Analysis，以下简称ISA）等。

这些算法都是基于数学模型和统计分析的原理，通过对混叠信号进行变换和处理，以实现信号的分离和还原。

研究者们也在不断改进和完善这些算法，使其更加稳定和实用。

最后，我们来谈谈盲源分离在通信侦察中的应用研究。

盲源分离技术有着广泛的应用前景，尤其在通信侦察领域中具有重要意义。

首先，在通信情报收集方面，BSS技术能够将卫星通信、无线电通信等信号进行分离和还原，从中获取原始的通信内容和源信息，为后续的分析和判断提供可靠的依据。

其次，在通信干扰和欺骗排查方面，BSS能够有效地将干扰信号和真实信号分离，识别出干扰源并采取相应的干预措施，保障通信的安全和稳定性。

无线电信号处理中的盲源分离技术研究1.引言无线电信号处理是现代通信系统中的重要环节之一，其中盲源分离技术是一项关键技术。

盲源分离技术可以将接收到的混合信号分离成源信号，而无需了解源信号的具体信息。

本文将重点介绍无线电信号处理中的盲源分离技术的研究进展和应用。

2. 盲源分离技术的基本原理盲源分离技术采用数学模型和信号处理算法，通过对混合信号进行处理，将其分解为源信号的线性组合。

具体而言，盲源分离技术利用信号的统计特性或者信息的相互独立性等性质来实现信号的分离，并通过适当的算法估计出源信号。

这样，在不了解混合信号的具体信息的情况下，我们能够得到源信号的估计值。

3. 盲源分离技术的常见方法在实际应用中，盲源分离技术有多种方法和算法。

其中最基本的方法是独立成分分析（Independent Component Analysis, ICA）。

ICA在信号处理领域广泛应用，其基本原理是假设混合信号是源信号的线性组合，并且源信号是相互独立的。

通过对混合信号进行统计分析和矩阵运算，ICA可以实现混合信号的分离。

除了ICA，还有一些其他的盲源分离方法，如非负矩阵分解（Non-negative Matrix Factorization, NMF）、盲识别算法（BlindIdentification Algorithm, BIA）等。

这些方法在不同的应用场景中可以选择使用，以满足对源信号分离的要求。

4. 盲源分离技术的应用领域盲源分离技术在无线电信号处理中有广泛的应用。

其中一个重要的应用领域是语音信号处理。

通过盲源分离技术，可以将混合的语音信号分离为单个说话者的语音信号，从而实现语音信号的识别和分析。

这在语音识别、语音增强等领域具有重要意义。

另一个应用领域是图像信号处理。

盲源分离技术可以用于处理混合的图像信号，将其分离为原始的图像信号。

这在图像去噪、图像恢复等方面具有重要应用。

此外，盲源分离技术还可用于无线通信中的信号分离和信号提取。

盲源分离技术在信号处理中的应用研究随着数字技术的不断发展，信号处理成为越来越重要的一门学科。

信号处理的核心在于信号的提取和分离，而盲源分离技术正是这一领域中的重要技术之一。

盲源分离技术可以对多个混合信号进行分离，并且无需预先知道原始信号的具体情况。

这种技术的应用范围广泛，包括语音信号处理、图像处理、生物医学信号处理等领域。

本文将介绍盲源分离技术在信号处理中的应用和研究进展。

一、盲源分离技术的原理和方法盲源分离技术是一种无监督学习方法。

它的主要思想是从多个混合信号中分离出一组原始信号，这些原始信号可能是独立的或者相互相关的。

盲源分离技术不需要预先知道混合信号的具体情况，也就是说，不需要对混合信号进行建模。

这种方法最早应用于信号处理的反卷积中，后来逐渐发展为一个独立的研究领域。

盲源分离技术的基本方法是利用高阶统计独立性来进行信号的分离。

在实际应用中，可以通过以下几种方法实现盲源分离：（1）信息论方法：信息论方法的基本思想是利用信息熵来衡量信号的独立性或相关性，进而进行信号的分离。

常用的算法有独立成分分析（ICA）和自适应回归模型（ARMA）等。

（2）最小平方误差法：最小平方误差法是一种基于线性代数的方法。

它通过矩阵分解来进行信号的分离。

常用的算法有奇异值分解（SVD）和特征值分解（EVD）等。

（3）机器学习方法：机器学习方法是指利用机器学习算法来学习混合信号的特征，从而进行信号的分离。

常用的算法有神经网络、支持向量机（SVM）等。

二、盲源分离技术在语音信号处理中的应用语音信号处理是盲源分离技术应用最广泛的领域之一。

在语音信号处理中，盲源分离技术可以实现对多说话人的语音信号进行分离，或者对噪声干扰的语音信号进行去噪。

其中，一种典型的应用是麦克风阵列音频信号处理，该技术可以实现对多路语音信号进行分离，提高语音信号质量。

在语音信号处理中，独立成分分析（ICA）是最常用的盲源分离算法之一。

ICA算法使用高阶统计独立性来进行信号分离，可以很好地解决语音信号中的混叠问题。

国外过滤和分离技术的进展对第八届世界过滤大会和ACHEMA2000展览会上交流和展出的过滤和分离技术的研究成果及展品概况作以简介。

分析了国外过滤和分离技术的发展趋势，对我国存在的差距和值得思考的问题提出了看法。

随着世界各国能源短缺、资源贫化、水资源及环保问题的日益突出,如何节省能源，有效利用资源,重视水资源的科学合理使用，加强环境保护，仍是当务之急；同时随着科学技术水平的不断提高，生物化工新材料、精细化工、制药、食品等行业的迅速崛起，要求过滤和分离向高纯度、高分离精度发展，这些现实都为当今过滤和分离技术的发展提供了极大的机遇。

1第八届世界过滤大会概况第八届世界过滤大会2000年在英国召开，有42个国家近600人参加，英、德、美、意大利、日本、芬兰和比利时等发达国家的参加人数为342人，占全体的57%,中国（包括香港、台湾）共计30人,仅次于英、德、美、法，居第5位。

会议共宣读和张贴论文274篇。

表1为第八届世界过滤大会论文主题的统计。

从论文的具体内容来分析:a .使用基础的研究仍占相当重要的地位，共47篇,占论文总数的17%; b .研究强调了工业使用，共47篇，占论文总数的18%; c .环保得到充分，重视共55篇,占论文总数的20%; d . 过滤介质的研究和开发尤为重视，共43篇,占论文总数的16%; e .膜分离技术，共47篇,占论文总数的17%。

表1第八届世界过滤大会论文主题分析主题论文数占论文比例/%固液分离228深层过滤114过滤特性测定73预处理技术62固液分离工业使用49 18环境保护55 20过滤介质43 16沉降和浮选62离心及相近的分离技术62液液分离52新过滤技术-----磁、声、电方法的使用62膜分离47 17气固分离114合计274 100以使用基础的研究为例，从两相流体力学，特别是宏观和微观流体流动相结合，研究过滤和分离中流体流动的本质，研究颗粒粒度分布、滤饼结构、孔隙率、流体流动阻力对过滤和洗涤等不同阶段的影响，如：a.细小颗粒滤饼孔隙率和流体阻力的研究，颗粒粒径分布对滤饼渗透性的研究,双组分物料滤饼特性对滤饼渗透性的影响，滤饼洗涤过程的数学物理模型等从颗粒特性、滤饼结构等入手研究其对过滤速率及洗涤效果的影响。

分离工程中重要分离技术的进展与展望摘要:简要介绍了分离工程产生和发展历史，各主要分离技术的发展现状，研究前沿以及未来的发展方向。

分离工程过去在化学工程以及相近产业的发展中起了重要作用，也将在现在和未来推动现代化工和相关工业的发展，并在高新技术领域的发展中大显身手。

评述 10余年来在分离科学与工程领域的进展,这些领域包括：萃取分离（反胶团萃取，双水相萃取，液膜萃取，，超临界萃取，凝胶萃取，胶团萃取）。

吸附蒸馏，膜分离，反应强化分离等方面的研究简况。

关键词：分离技术,新进展，展望引言：化工分离技术是一个面对经济建设，广泛应用于多种工业的技术基础学科，是过程工程的核心技术之一。

化工、石化，冶金、医药等所谓“过程工业”一般均包括三大工序,即原料准备、反应与分离。

分离即负担反应后未反应物料与产物的分离,也包括目标产物与副产物间的分离、排放到环境中的废气、水、固体物料与有用产物的分离,以及原料中杂质的分离等等。

随着高新技术的发展，成千上万种新的化合物被发现、设计和合成，尤其是产物的多样化及深度加工,环境保护的严格标准的实施，都对化工分离技术提出了新的任务和更高要求。

例如，大部分生物技术产品以低浓度存在于水溶液中，需要发展在低温条件下的高效分离并富集的方法。

随着关系到国计民生和战略储备的矿产资源的枯竭，处理贫矿，复杂矿和回收利用二次资源将成为必然趋势,从而对分离技术的要求越来越高.此外,包括我国在内的世界各国对环境保护日益重视，对废气，废水,废渣的排放制定出越来越严格的标准。

国外报道，过程工业总投资的50％~90%用于分离设备,操作费用60%以上用于分离工序。

因此国内外均对分离科学与工程的发展十分重视。

随着化学工程科学的发展,不仅其共性应用基础研究扩展为过程工程,而且将研究目标提升为产品工程。

分离技术的研究是过程工程的关键性和前沿性的项目之一。

把握分离过程的基本规律,吸取和发展化工学科交叉的特点，拓宽分离技术的辐射领域,是分离科学与技术发展的根本所在.近年来,国外对分离科学、分离工艺和分离工程的研究十分活跃，除一般的化工、化学杂志不断介绍分离方面的研究成果外,国际性的分离专业杂志不下十余种.每年还举办大量的各种分离技术的国际会议.因此，对关系到我国“过程工业”如化学工业、石油化工、环境工程、生物化工等国家支柱产业21世纪初在国际上竞争力和综合实力的若干分离技术中带有共性、基础性的课题进行深层次的研究,在逐步进行传统分离技术与设备的根本性的改造的同时,研究和开创具有高效性、针对性和无害化的新型的分离技术,完善分离技术的工程开发，形成知识产权,科学地发展新的分离过程、分离方法、分离体系及分离设备，促进我国高新技术产业的可持续发展,提高我国工业整体水平，实现整个“过程工业"的现代化，是亟待解决的带有战略性的研究任务.十年来,我国以萃取分离、精馏分离与膜分离等为代表的分离科学与技术的研究取得了较大的成就，扩大了国际上的影响，形成的科技成果己在国民经济的诸多领域中得到广泛应用,取得了十分显著的经济效益和社会效益。

先进分离技术的应用与发展在当今科技飞速发展的时代，先进分离技术在众多领域中发挥着至关重要的作用。

从化工、制药到环境保护，从能源开发到食品工业，先进分离技术的应用范围不断扩大，其发展也日新月异。

先进分离技术是一种将混合物中的不同组分进行有效分离和提纯的方法。

它的出现和发展，极大地提高了生产效率，降低了生产成本，同时也为解决一些全球性的问题提供了有力的手段。

在化工领域，先进分离技术的应用极为广泛。

例如，精馏技术是化工生产中常用的分离方法之一。

通过控制温度和压力，使混合物中的不同组分在精馏塔内逐步分离，从而得到高纯度的产品。

膜分离技术在化工领域也展现出了巨大的潜力。

它利用具有特殊选择性的膜材料，实现对混合物的分离和提纯。

与传统分离方法相比，膜分离技术具有能耗低、操作简单、无污染等优点。

制药行业对于产品的纯度要求极高，先进分离技术在其中的作用不可小觑。

色谱分离技术可以精确地分离和提纯药物中的有效成分，确保药物的质量和疗效。

超临界流体萃取技术则能够在温和的条件下提取药物中的活性成分，同时避免了传统提取方法中可能出现的热降解和溶剂残留等问题。

能源领域同样离不开先进分离技术。

在石油化工中，加氢裂化和催化重整等过程都需要高效的分离技术来分离和提纯产物。

在新能源开发方面，例如从生物质中提取生物柴油，先进分离技术可以有效地去除杂质，提高生物柴油的品质。

环境保护是当今社会面临的重大挑战之一，先进分离技术在这方面也大显身手。

在废水处理中，膜生物反应器技术能够有效地去除废水中的有机物和微生物，实现水资源的净化和回用。

在废气治理中，吸附分离技术可以捕获废气中的有害物质，减少对大气的污染。

食品工业中，先进分离技术也有着广泛的应用。

例如，在果汁生产中，采用超滤和反渗透技术可以去除果汁中的杂质和微生物，延长果汁的保质期。

在食用油精炼过程中，通过脱胶、脱酸、脱色等分离步骤，可以提高食用油的品质和安全性。

随着科学技术的不断进步，先进分离技术也在不断发展和创新。

源分离尿液营养物质回收与处理技术研究进展!仇付国#徐艳秋#卢#超#孙#瑶!北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室"北京$%%%\\#摘要!源分离尿液中含有大量的氮$磷等营养物质!具有污染性和资源性的双重特征"利用源分离系统对尿液单独收集处理!在降低生活污水中污染负荷的同时!还能够回收利用尿液中的氮$磷等营养物质"讨论了源分离尿液中营养物质的回收及对尿液的处理方法!分别对沉淀结晶技术$物理脱水技术$吹脱吸收技术$离子交换吸附技术$生物处理技术$电化学技术等方法的特点$原理$应用范围与研究现状进行综述!并对其技术的发展趋势进行展望!指出今后的研究热点将集中于真正实现源分离尿液的资源化$无害化和规模化"关键词!源分离尿液#营养物回收技术#氮#磷123$$%4$5(%6789:8;<9(%$=$$%%\+#0#-+%"/+&5+#00&((4!+*#(!0+#%&V #+1-(.!+#-!)#(!!#%"(*Y 4#0&$0&4+%#U 0#/-+-!#.4+*(#d 3,!JD ;JK "I ,E B CD kF J "H ,U :B K "+,?E B K!j "T H B XK P B Q K P T K N ,P XB C +Q K P G V B Q "P +T S Q "G B CR LB Q "P )CO F P K CG "CQ "/F CF S Q P T K N )RJ<B Q F K C "."F 8F C;,CF O "P S F Q T K NU F O F M )C;F C""P F C;B CR -P <:F Q "<Q JP ""."F 8F C;$%%%\\"U :F CB #-6789:;8$+K JP <"D S "WB P B Q "R JP F C"<K CQ B F C"S M B P ;"B G K JCQ S K N CJQ P F "CQ S F C<M JRF C;CF Q P K ;"C B CR W:K S W:K P JS "S KF Q :B S Q :"RJB M <:B P B <Q "P F S Q F <S K N WK M M JQ F K C B CR P "S K JP <"9Z :"JP F C"D RF O "P Q F C;S T S Q "G V B SJS "R Q K<K M M 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值对鸟粪石结晶的纯度有很大影响"以超纯水作溶剂时"使鸟粪石纯度ba%^的最佳WA 范围为’46‘a4%"而以自来水作溶剂时"实现相同的鸟粪石纯度的最佳WA 范围为’4%‘’46"主要原因是在自来水中存在一定浓度的UB (_"会影响鸟粪石沉淀的纯度"因此要生成高纯度的鸟粪石需要控制WA 在’4%‘’46的中性范围&+Q"W:B CF "jH 等(6)将传统的污水处理方式和源分离尿液在营养物质管理方面进行对比"研究分别进行5个实验$第$种是利用传统的集中污水处理厂处理含尿液与冲厕水的污水%第(种是向源分离尿液中投加/;2以获得*的最大回收率%第5种是向源分离尿液中投加/;2和?B 5*2\以获得*和?的最大回收率&结果显示第(种比其他两种方式的环境成本低"同时证明磷酸铵镁沉淀技术有一定的应用前景"但是需要解决回收尿液中氮的技术&I J 等(=)运用鸟粪石技术和沸石吸附回收源分离尿液中的氮和磷"确定最佳的鸟粪石结晶条件为$WA 值为&4%‘$%4%’(!/;#g (!*#p $4\g $’反应时间为5%G F C "投加(46;7H 菱镁矿和5’6;7H 沸石"尿液中磷和氨的回收率分别为a(4\^和&&4\^&而-CQ K CF CF 等(’)在越南利用鸟粪石和空气吹脱技术对源分离尿液中的氮和磷进行回收"并建立了相应的实际装置"6%H 源分离尿液在装置中经过一个流程处理后生成大约$$%;鸟粪石"氮去除率约为a%^&@P B J 等(&)建立了$个方便安装的自动化鸟粪石反应系统"通过捕捉到的浊度’电导率信号对镁源的投加进行自动化管理"在反应器中分批处理尿液"其对总磷的回收率达到a5^&CD EB 混合阴离子交换技术离子交换可以去除污水中的化学物质"目前研究较集中于聚合阴离子交换树脂和聚合无机混合阴离子交换树脂对水体中磷的选择性去除(a )&-M F <F B等($%)利用混合阴离子交换树脂对源分离尿液中的磷进行回收试验&其使用的混合阴离子交换树脂结合了水合氧化铁颗粒和阴离子交换树脂的各自优点"形成一种具有持久和可重复利用等特点的新型树脂&其研究展示了使用混合阴离子交换树脂去除磷的概念"并从动力学试验’平衡测试’吸附模型’药物的联合去除和硫酸盐’氯化物和磷酸盐的竞争等6个方面对新鲜尿液和水解尿液中磷的去除进行评估&结果表明混合阴离子交换树脂可以在6GF C 内快速去除尿液中的磷酸盐"去除率达a’^"其中硫酸盐和氯化物对磷酸盐无竞争"混合阴离子交换树脂在WA 为=4%‘&4%时可有效去除磷酸盐"并且温度的影响可以忽略不计&此试验流程中对磷酸盐交换树脂进行再生可形成一个闭合的交换再生循环系统如图$所示"已经耗尽的阴离子混合树脂可以通过利用?B U M 溶液进行再生"而用过的再生溶液可以经投加镁或者钙进行沉淀形成鸟粪石和钙磷石&此方法解决了传统源分离尿液鸟粪石沉淀过程中硫酸盐对结晶的影响"而且树脂可以重复利用"降低成本"具有一定的应用前景&图$#混合阴离子交换树脂磷回收示意!F ;9$#+<:"G "S K N P "<K O "P F C;W:K S W:K P JS F C G F h "R B CF K C "h <:B C;"P "S F CEB 以回收氮为主的技术ED CB 物理脱水技术限制尿液大规模回收和利用的主要原因是尿液相对于农用化肥具有营养物质含量低的缺点"对尿液进行先脱水再回收营养物质是非常必要的&常见的物理脱水方法有蒸发’冻融和反渗透&蒸发是最为简单直接的技术"即通过加热使尿液a$水#污#染#防#治LB Q "P *K M M JQ F K C U K CQ P K M中水分挥发而析出溶质的过程&为了防止氨的挥发"蒸发前需要将尿液用强酸预处理"强酸加入到尿液会抑制尿素水解酶+++脲酶的活性($$)&蒸发技术最明显的缺点是能耗高&然而利用太阳能等廉价能源加热取代传统加热模式"将大大降低尿液脱水过程中的耗能&+B G B CQ:B等($()在越南地区某高校内利用中试规模的太阳能蒸发器"能够将6%H酸化后!WAq\#的尿液通过蒸发后得到5=%;总氮"超过(^的固体肥料&冻融是通过冷冻等方法将原尿液的体积缩小的技术"其原理是利用水分子在低温下首先形成冰晶体而其他化合物包括营养盐仍然呈液相"从而实现溶质和水分的分离&研究表明($5)"在]$\n时冻结尿液后"大约有&%^的营养物质可浓缩至原体积(6^的溶液中"冻融方法有利于尿液的存储和运输等管理&但是冻融所需的能量相对于蒸发来说更大"单独使用冻融技术并不可取"除非所在地区非常寒冷或者把冻融作为辅助技术联合其他技术应用比较可行($\)&反渗透技术!02#是利用反渗透膜实现水和杂质的分离"而且铵离子比其在不带电的状态下更易截留在反渗透膜表面&目前空间站多数使用反渗透技术来处理回收尿液和汗水为可饮用水"以此降低空间站的饮用水压力&熊文军($6)采用了冷冻干燥+超滤膜+反渗透膜+紫外消毒处理工艺处理尿液废水"测定各工艺出水指标均符合生活饮用水的卫生标准"优于其他处理工艺&ED EB吹脱吸收技术吹脱法通常可分为空气吹脱法和蒸汽吹脱法"其机理是将废水调至碱性后"使水中?A_\转化为游离氨"再通过通入空气或者蒸汽携带走?A5以达到除氨的目的&+F X"M($=)等研究表明"当尿液的WA值升高至$("空气流通速率适宜时可将尿液中的a’^的氨氮回收到%46G K M7H的硫酸中"且回收时间随着空气流通速率的增加而减少&+B G B CQ:B等($’)进行的中试试验研究为了使回收效益和成本效率均达到良好效果"在空气高流速的条件下使用汽提塔使尿液循环吸收&为了减小曝气所需的能量"可以利用生物燃料电池技术与吹脱吸收技术相结合&H F J.F B Ch F B等($&)通过改造的双膜模型优化空气吹脱过程中从源分离尿液中回收氨的效率和成本"通过利用插值法确定最佳操作条件为$空气流速为$\H7!G F C*H#"温度为5(5j"运行时间为(4(:"WA值为$%&吹脱技术的缺点是耗能比较高"适用于热带地区使用太阳能"而在寒冷地区则需要和其他发电节能技术相结合使用&ED LB离子交换吸附技术离子交换主要将不溶性离子化合物上的可用来交换的离子与溶液中的同性离子交换的反应"常用的离子交换剂是沸石’活性炭和石灰石等"一般采用沸石"斜发沸石最常见($a)&利用离子交换技术不仅可以吸附回收尿液中的氨氮((%)"对其中的正磷酸盐也具有高于a%^的回收率(($)&另外",R"P Q等((()试验证明硝化反应器中需在加入稳定的碱性填料之前吸附去除有机物"填料作为生物膜载体"增加碱度"提高含硝酸铵产物的热稳定性&+K C;等((5)通过利用大孔强碱性阴离子交换树脂良好的选择性去除污染水体中的硝酸盐&彭佳乐((\)研究了铜基树脂对纯氨水中氨氮的饱和吸附容量为\\G;7;"且铜基树脂可以稳定地存在于WA为546‘$%46的水溶液中"可见此方法是处理氨氮废水的一种有效方法&ED PB生物处理技术生物处理技术主要是利用微生物的吸附降解等作用净化处理尿液"最关键的是通过氨氧化细菌的氧化作用将尿液中的氨氮氧化为硝态氮或亚硝态氮& E B C;等人((6)通过种植空心菜的水培系统去除源分离尿液中的营养物质"U21去除率为6&^‘==^" Z?去除率为\$^‘\a^和Z++去除率为\’^&张良长等((=)针对载人航天中缺乏水资源并且产生尿液废水等特点"通过构建厌氧微生物处理系统"利用+.0工艺对模拟的$%^浓度的尿液进行驯化"在稳定运行期有机氮的转化率达到a6^以上&吕刚((’)采用新型预处理稳定剂!过氧化物#处理航天中尿液"实现水的回收利用并对其进行可行性研究"试验获得的最优参数为$按$46H的尿液量一次性加入%4&;7 H预处理稳定剂和$4%;7H柠檬酸能够保证尿液在’R内维持稳定&LB同时回收尿液中氮磷的技术LD CB电化学技术电化学技术利用电解质与电极之间的电化学行为"主要涉及到电催化氧化脱氮和电絮凝除磷&3CB C 等((&)利用铁盘作为电极材料来研究电化学技术对合成的人类尿液中磷的去除"最佳试验条件为电流密度为6-7G(’停留时间为=%G F C’WA值为&"Z*去除率接近$%%^"Z?去除率为(%^&H"R"Y G B等((a)利用%(环#境#工#程)CO F P K CG"CQ B M)C;F C""P F C;微生物电化学技术回收源分离尿液中的氮’磷等营养物质"相比传统污水处理厂该技术可节省大量能源&然而考虑到电化学技术可能会产生对人体健康有害的含氯化合物等副产物"A B CS W"Q"P[s M M F;等(5%)在石墨上进行氨的直接电化学氧化来处理源分离尿液"在此过程中无含氯的消毒副产物的产生"对氨的去除量为!(4a t%45#;7!G(*R#"去除量比间接氧化方式高&H JQ:"P-j等(5$)利用电化学提取并回收源分离尿液中的磷"将氨的汽提和吸收装置组合到一起"Z?去除率达!6’t%46#^&电化学技术在一定程度上能够回收源分离尿液中氮’磷"但是其回收率较低"因此需要进一步深入研究&LD EB硝化作用和蒸馏法结合虽然鸟粪石方法已经得到了众多学者的公认"通过添加适当的镁源"可回收a%^以上的磷和一小部分氨"但是大多数氨和几乎全部的钾和硫酸盐仍保留在溶液中&利用硝化作用7蒸馏法回收源分离尿液中的营养物无需添加化学物质"在硝化反应过程中涉及到氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌的平衡&为了回收源分离尿液中全部的营养物质",R"P Q等((()选用硝化作用7蒸馏法结合应用"先对源分离收集到的尿液通过膜曝气生物反应器进行硝化作用"在这一过程中尿液中的6%^的氨会被氧化成硝酸盐"而其中最关键的控制因素是WA值"对反应器中流出的尿液进行蒸馏"最后以干燥的粉末形式回收尿液中的营养物质"包括硝酸铵’钾’硫酸盐和磷酸盐"形成的硝化尿液肥料中含有尿液中所有的*’j’+和超过aa^的?"只有占总氮5^的氨会在蒸馏过程中挥发(5()&PB其他营养物质回收技术其他回收技术还包括膜处理技术’生态处理技术等&*P K Cf等(55)利用纳滤膜分离尿液中的营养盐’残留药物和雌性激素"结果显示纳滤膜可以截留大多数的硫酸盐’磷酸盐’残留药物和雌性激素"而氨氮和尿素只能通过纳滤膜分离%仇付国等(5\)通过向尿液中投加活性污泥促使尿液水解"并且以形成鸟粪石的形式分离"在水解后的尿液中以(!/;#g(!*#p$4\投加镁源可以回收尿液中aa^的磷"而鸟粪石的纯度在a6^左右&.K CO F C U(56)等通过新技术硝化尿液肥料来回收利用源分离尿液中的营养物质"对温室中养殖的黑麦草分别施用鸟粪石沉淀和合成的硝化尿液肥料来对比两种技术对营养物质的回收效率"黑麦草作物应用尿液为基础的肥料可回收(=^的磷"并且通过应用鸟粪石和合成的硝化尿液肥料可以分别回收尿液中’(^和’6^的氮&+Wu C;X"P;>等(5=)利用生命周期评估方法比较通过回收人排泄物中的营养物质作为肥料用于耕种土地和利用污水处理厂去除这些营养物质对环境的影响"结果证明"源分离尿液人的排泄物作为肥料比在污水处理厂直接去除氮’磷更加节能"并且也可降低造成全球变暖的影响&RB结语与展望依据生态循环理论"将源分离尿液回收并最终回归到农田是最佳途径"这一方法对于农村来说比较可行"但对于快速发展的城市不太适用&因此现在大多数学者比较关注源分离尿液的处理技术"研究从最初的集中于磷酸氨镁沉淀’生物脱氮处理等方法"发展到电化学技术’生态处理等新技术&有的营养物质回收技术已经趋于成熟"尤其是鸟粪石沉淀技术"目前已经建立了自动化鸟粪石系统"但鸟粪石技术回收成本较高"需要和其他技术联合应用&蒸发技术耗能太高"在太阳能充足的热带地区适用"而在其他地区需要和其他技术联合使用&电化学技术由于其仅能去除营养物质"还会产生有害副产物"因此还需要进一步完善&反渗透作用和生物处理技术可用于空间站水资源缺少"利用源分离尿液作为饮用水"是具有应用前景的技术&目前"较为推崇的方法为生态技术"其具有节能"并且同时降低对水体富营养化影响的特点&随着对尿液源分离技术的不断研究以及推广应用"对源分离尿液进行资源化无害化处理利用是必然趋势&通过以上综述对回收源分离尿液中营养物质技术进行以下展望$$#将已成熟的技术开展研发自动化处理系统"不仅可以减少运输和保存源分离尿液的成本"而且可以提高营养物质的回收率&(#对于离子交换技术和电化学技术需要进一步研究更加适用的材料以及反应条件"以保证不产生有毒副产物并提高源分离尿液中营养物质的回收率& 5#加强生态技术对源分离尿液中营养物质回收的研究"并将其进一步推广至城市污水处理中"进而良好的解决处理源分离尿液的能耗及其他影响问题"并研究从生态技术获得的农业缓释肥的肥效&参考文献($)#,R"P Q j/".J<fM"T U-"Lv<:Q"P P/""Q B M9Z"<:CK M K;F"S N K P Q:"Q P"B Q G"CQ K N S K JP<"D S"WB P B Q"R JP F C"F C Q:""Z:"fV F CF/JCF<F WB M F Q T$(水#污#染#防#治LB Q"P*K M M JQ F K C U K CQ P K M(>)9LB Q"P+-"(%$6"\$!(#"($(D(($4(()#郝晓地"衣兰凯"王崇臣"等9磷回收技术的研发现状及发展趋势(>)9环境科学学报"(%$%"5%!6#$&a’D a%’4(5)#/B JP"P/"*P K Cf L"H B P S"C Z-9Z P"B Q G"CQ WP K<"S S"S N K P S K JP<"DS"WB P B Q"R JP F C"(>)9LB Q"P0"S"B P<:"(%%="\%!$’#$5$6$D5$==4(\)#郝晓地"兰荔"王崇臣"等9/-*沉淀法目标产物最优形成条件及分析方法(>)9环境科学"(%%a"5%!\#$$$(%D$$(64(6)#3S:F F+j H".K T"PZ A9H F N"<T<M"<K G WB P F S K C K N<"CQ P B M F Y"RV B S Q"V B Q"PQ P"B Q G"CQB CR JP F C"S K JP<"S"WB P B Q F K C V F Q:S Q P JO F Q"WP"<F WF Q B Q F K C$!K<JSK C JP F C"CJQ P F"CQG B CB;"G"CQ(>)9LB Q"P0"S"B P<:"(%$6"’a$&&D$%54(=)#I J+"H JKH"A"A""Q B M9?F Q P K;"C B CR W:K S W:B Q"P"<K O"P TN P K G S K JP<"D S"WB P B Q"R JP F C"XTRK S F C;V F Q:G B;C"S F Q"B CR Y"K M F Q"(>)9*K M F S:>K JP CB M K N)CO F P K CG"CQ B M+Q JRF"S"(%$6"(\!6#$((=aD((’64(’)#-CQ K CF CF+"*B P F S+")F<:"P Q Z""Q B M9?F Q P K;"C B CR W:K S W:K P JS P"<K O"P T N P K G:JG B C JP F C"XT S Q P JO F Q"WP"<F WF Q B Q F K C B CR B F PS Q P F WWF C;F C O F"Q CB G(>)9U M"B CD+K F M-F P LB Q"P"(%$$"5a!$(#$$%aaD$$%\4(&)#/B h F G F M F B C@*@P B J"+B P BH0:K Q K C"U:P F S>.P K J<fB"P Q""Q B M9 )O B M JB Q F K C K N B C B JQ K G B Q"R S Q P JO F Q"P"B<Q K P Q KP"<K O"P W:K S W:K P JSN P K G S K JP<"D S"WB P B Q"R JP F C"<K M M"<Q"R B Q JP F C"RF O"P S F K C Q K F M"Q SF C"Z:"fV F CF(>)9LB Q"P+-"(%$6"\$!5#$5&5D5&a4(a)#-V JB M/0">T K-9-S S"S S F C;K N W:K S W:K P JS P"G K O B M XT WK M T G"P F<B CF K C"h<:B C;"P S(>)91"S B M F CB Q F K C"(%$$"(&$$$$$D$$’4 ($%)#-M F<F B+"CRP K V S fF".K T"P ZA9*:K S W:B Q"P"G K O B M N P K G JP F C"JS F C;:T XP F R B CF K C"h<:B C;"P"S F C(>)91"S B M F CB Q F K C"(%$5"5((!\#$$%\D$$(4 ($$)#//"*+"-HZ9?JQ P F"CQ S F C JP F C"$)C"P;"Q F<B S W"<Q S K N P"G K O B MB CR P"<K O"P T(>)9LB Q"P+<F"C<"B CR Z"<:CK M K;T"(%%5"\&!$#$=&D’64($()#+B G B CQ:B-"Z:B C:?*",Q"-""Q B M9+K M B P Q:"P G B M"O B WK P B Q F K C K N:JG B C JP F C"N K P CF Q P K;"C B CR W:K S W:K P JSP"<K O"P TF C c F"Q CB G(>)9+<F"C<"K N Q:"Z K Q B M)CO F P K CG"CQ"(%$$"\$\$6a(D6aa4 ($5)#H F CR..".B C[".T R?+9c K M JG"P"RJ<Q F K C B CR<K C<"CQ P B Q F K C K N CJQ P F"CQ S F C:JG B C JP F C"(>)9)<K M K;F<B M)C;F C""P F C;"(%%$"$=!\#$6=$D6==4($\)#李超9蒸发结晶法回收源分离尿液中营养物质研究(1)9西安$西安建筑科技大学"(%$54($6)#熊文军9尿液物化处理及回用技术研究(1)9武汉$华中科技大学"(%$\4($=)#.B S B f<F M B P RB CD j B XB f<F+F X"M"3W"fK;M J-?"Z B M F CM F3""QB M9 0"<K O"P T K N B G G K CF B N P K G:JG B C JP F C"XT S Q P F WWF C;B CR B XS K P WQ F K C(>)9)CO F P K CG"CQ B M)C;F C""P F C;+<F"C<""(%%’"(\!6#$=$6D=(\4 ($’)#+B G B CQ:B-CQ K CF CF"+Q"N B CF B*B P F S"Z:K G B S)F<:"P Q""Q B M9?F Q P K;"CB CR W:K S W:K P JS P"<K O"P T N P K G:JG BC JP F C"XT S Q P JO F Q"WP"<F WF Q B Q F K CB CR B F P S Q P F WWF C;FC O F"Q CB G(>)9U M"B CD+K F M-F P LB Q"P"(%$$"5a!5a#$$%aaD$$%\4($&)#H F J."@F B CCF S-"[:B C;>""QB M9-F PS Q P F WWF C;WP K<"S SN K PB G G K CF B P"<K O"P T N P K G S K JP<"D S"WB P B Q"R JP F C"$/K R"M F C;B 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