基于红外光谱的城市生活垃圾高值化利用深度分选

红外光谱分析具有快速、精确度高等优点,在分类鉴别领域中发挥着重要作用.红外光谱在生活垃圾分类领域的应用主要集中在塑料等可回收垃圾而忽略了对不可回收垃圾的深度分选.现行生活垃圾的四分法分类中,源头分类得到的其他垃圾中含有多种具有高值化利用潜力的组分,可分为纤维素类、烯类聚合物、木竹类等.这些垃圾的成分和结构不同,因此具有...     

塑料和橡胶垃圾的热解机理及动力学分析

利用热分析-质谱联用技术进行了塑料和橡胶垃圾的热解实验研究,探讨了这两种聚合物热解机理,并采用Freman-Carroll法定量分析了垃圾热解动力学.塑料和橡胶主要热解气体产物是烃类CnHm(n≤4～5),CO2和CH4,塑料热解过程以脱链解聚吸热反应为主;而橡胶热解过程分为两个阶段,前期以交联缩聚放热反应为主,后期以脱链解聚吸热反应为主,热解过程总热效应为放热.     

基于无人机高光谱影像的建筑垃圾分类研究

建筑垃圾“围城”已经成为现阶段城市环境治理面临的主要问题,严重制约了城市生态环境的可持续发展,做好建筑垃圾的分类对保护城市水资源、提高城市土地利用率、提升居民生活质量意义重大。该研究将GaiaSky-mini 2推扫式机载高光谱成像仪（400～1 000 nm）搭载在经纬M600Pro无人机上,选择晴朗无风的试验环境,实时获取研究区高光谱遥感影像。对采集的研究区高光谱遥感影像进行几何校正、图像裁剪、辐射校正等预处理;将研究区内地物分为背景地物和建筑垃圾两大类,其中背景地物包括芦苇、蒿子、水体、阴影、裸土和柏油路,建筑垃圾包括白色塑料、防尘布、地基渣土和瓦砾砂石;基于影像像元选取样本点,分别提取研究区内6种背景地物和4种建筑垃圾的光谱信息,制作光谱曲线,并依据光谱特征差异,选取特征波段,通过波段计算统计并选取合理阈值,利用决策树分类法实现背景地物的分离和建筑垃圾的识别提取;针对不同类别的背景地物和建筑垃圾分别选取验证样本点,对背景地物的分离结果和建筑垃圾的识别结果进行精度评价。结果表明,背景地物和建筑垃圾总体识别精度为85.91%,Kappa系数为0.845;针对建立的背景地物分离决策树,6种背景地物的分类效果均较好,其中芦苇、柏油路和裸土的生产者精度为95%,整体能较好的将背景地物分离;针对建立的建筑垃圾识别决策树,防尘布和瓦砾砂石的生产者精度为95%,白色塑料和地基渣土的生产者精度为90%,能精确的提取研究区内的建筑垃圾。研究表明决策树分类法在无人机高光谱遥感影像中实现建筑垃圾的识别与提取具有很好的分类准确度,同时也验证了无人机高光谱遥感在建筑垃圾分类提取领域的科学性和可行性,对未来建筑垃圾的分类识别工作具有一定的实际意义。     

基于SolidWorks的智能垃圾分类装置设计与控制

针对当今城市垃圾成分复杂,垃圾分类大量依靠人工且效率低下等问题,在分析了市面上存在的自动分类垃圾装置的不足之后用SolidWorks软件进行建模,设计了一种对城市垃圾进行智能分类的新装置。该装置由涡轮处理、金属检测以及间隔排队等模块组成,控制系统采用STM32芯片。它可以使投入其中的垃圾分为塑料、金属及厨余垃圾三大类。装置的设计成本较低,操作简便,对城市垃圾分类细致,分类后的垃圾便于后期的集中处理,达到城市垃圾处理无害化、资源化、减量化的目的。     

同步辐射小角x射线散射方法研究由城市固体垃圾制备的活性炭

应用同步辐射小角x射线散射方法研究了由不同城市固体垃圾制备而成的活性炭的孔结构-结果发现利用木类、纸张、塑料这三类典型垃圾组分的热解残余物为原料制备中孔发达的活性炭是可行的-活性炭的形态和结构取决于垃圾热解残余物的组分和热解程度等因素- 关键词： 小角x射线散射 活性炭 分形维数 平均孔径     

基于拉曼光谱技术的海水微塑料快速识别技术研究

近年来由于塑料的大量使用和排放,这些塑料经环境作用破碎变成微塑料大量汇聚到海洋中,导致海洋中聚集大量微塑料。微塑料形状较小,难以识别其来源与种类。激光拉曼探测技术具有快速、无损、且各物质指纹峰明显易被精确识别等优点,近年来被广泛应用。本文基于拉曼光谱探测技术,提出了一种结合小波处理、随机森林算法实现海水中微塑料快速识别的智能分类方法。针对六种典型的海水微塑料标准样品（丙烯腈(A)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的三元共聚物（ABS）、聚酰胺（PA）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC））,采用激光拉曼探测技术进行光谱数据收集,对获取的拉曼光谱采用小波基为DB7、分解次数为3的小波,标准差归一化进行了拉曼光谱预处理。为了提高识别速度,同时还需要对光谱数据进行数据压缩预处理,分别进行了数据压缩点为64,128,256,512和1 024点的数据压缩比较,它们的决策树算法识别精度分别为91.51%,91.67%,92.35%,93.17%和93.21%,随机森林算法识别精度分别为93.12%,93.92%,94.83%,96.81%和96.81%,实验结果表明,微塑料的拉曼光谱压缩为512点时为效率和精度的最佳压缩点,可以为实际工程应用中微塑料拉曼数据压缩提供参考。分别采用决策树、随机森林两种算法进行微塑料拉曼光谱识别研究。研究结果表明,基于拉曼光谱数据,随机森林算法的识别微塑料交叉验证精度高于决策树算法。为进一步提高识别精度,进行了模型参数（折次k）优化研究,采用经过优化后的模型参数（k=20）,随机森林算法识别微塑料的交叉验证精度可以达到97.24%。可以为实际海水中微塑料的快速识别提供技术参考。     

塑料透镜表面预处理及其镀膜工艺

本文介绍了塑料透镜的特性及其真空镀膜的基本原理;描述了镀膜前塑料透镜表面的预处理方法;讨论了在选择光学薄膜材料时的一些基本考虑,着重于蒸发过程中材料的化学稳定性,膜层牢固度及所希望的光学和物理性质;较详细地探讨了塑料镀膜的工艺过程;评述了某些重要的薄膜性质对淀积条件的依赖关系。     

细菌形成光波导

<正>当激光束通过含有海洋细菌的水时,它把这些微生物拖入光束之内,从而使光束发生了聚焦。细菌存在于几乎任何湖海之中,它们散射光线,使水体深处漆黑一片。但是,如果你将一束强激光入射到水中,带有些细菌的水却比普通的水更容易透射。研究人员发现这一自聚焦效应不仅发生于海洋细菌中,也存在于其他细菌乃至血细胞中。操控这一效应可以开辟通往生物成像的新道路。     

基于显微红外光谱法鉴定室内空气沉降物中的微塑料

塑料制品在为我们提供了极大的便利的同时,也给我们生活的环境造成了极大的污染,其中微塑料已经在海洋、土壤、江河、大气等等不同的环境场景中被检出。利用显微红外光谱技术,检测了室内空气沉降物中的微塑料,鉴定出了微塑料的成份种类有纤维素,聚酰胺等,同时,利用显微镜的可视化功能,获取了同微塑料外形及大概尺寸的信息,观察了不同类型微塑料的形貌特点,为快速检测、鉴定空气沉降物中微塑料的类别提供可靠的方法参考,也为室内空气环境质量的评价提供参考数据。     

1×7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器

提出一种新型的使用圆柱形混合棒的 1× 7塑料光纤耦合器。该耦合器直接使用粗塑料光纤制作混合棒 ,与传统的 1× 7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器相比省略了成本高的混合棒拉锥过程 ,因而成本较低。对混合棒失配面外接U形光纤光吸收器的 1× 7圆柱形混合棒塑料光纤耦合器进行了理论分析和实验研究 ,实验测量该耦合器的通道串音小于 - 40dB ,其耦合效率接近于 1× 7圆锥形混合棒塑料光纤耦合器。实验结果表明该耦合器是一种高性能价格比的塑料光纤耦合器     

非球面透镜的高精度模压

<正> 一、前言高性能的光学透镜通常是通过磨削、抛光等工序制成。而最近,通过对塑料和玻璃两方面的研究,采用高精度金属模具直接模压成形,批量生产非球面透镜。目前,已研制了电视机投影仪塑料镜头,袖珍唱盘的塑料物镜等。而光     

独树一帜的光学分支学科——海洋光学

<正>海洋光学是光学与海洋学之间的交叉和边缘学科。它主要研究海洋的光学性质、光辐射与海洋水体的相互作用、光在海洋中的传播规律,以及与海     

典型垃圾基元高温干燥过程的动力学特性

通过在焚烧炉条件下,对一些典型城市生活垃圾基元干燥过程试验结果进行动力学分析,分别整理出这些生物质和非生物质垃圾基元在高温干燥条件下的有效湿分扩散系数和活化能。结果显示,生物质垃圾基元干燥活化能高于非生物质,非生物质垃圾基元可以在较低的干燥温度下进行。同时根据试验结果整理出了试验温度范围内所选垃圾基元的干燥动力学方程,明确了温度对有效湿分扩散系数的具体影响。     

塑料挥发物长光程FTIR测量方法

塑料产品除了在自然环境中可降解为微塑料污染环境之外,还会产生挥发性有机物,同样对环境造成巨大的污染和危害,因此对塑料挥发物的测量就显得尤为重要。目前传统挥发物的测量方法,如环境质谱法和色谱法等,存在测量过程复杂,成本高,无法实时测量等缺点,因而需要一种快速有效的针对塑料挥发物的测量方法。采用傅里叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrometer,FTIR Spectrometer）结合怀特池对塑料挥发物进行测量,但是由于抽取式傅里叶变换红外光谱仪本身灵敏度有限,很难实现微量的塑料挥发物的测量,所以针对这一问题,尝试通过长光程气体池提高常规傅里叶变换红外光谱仪的灵敏度从而实现不同种类塑料挥发物的测量。选取了5种塑料产品,分别是低密度聚乙烯（LDPE）,高密度聚乙烯（HDPE）,聚乙烯（PE）,聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）,聚丙烯（PP）,利用光程长为20 m的怀特池结合傅里叶变换红外光谱仪实现了其中一些挥发物的光谱特征观测,实验观察到所有种类的塑料在2个光谱波数段具有明显的光谱特征,分别为800~850和1 050~1 150 cm-1。除聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）外,其余4种塑料挥发物在2 800~3 000 cm-1还存在明显的光谱吸收波段。进一步又研究了不同温度条件下塑料产生的挥发物,通过分析不同温度条件下的塑料产生的挥发物的红外光谱,发现除低密度聚乙烯（LDPE）在两种温度条件下光谱差异较大外,其他种类的塑料挥发物红外光谱差异较小。该研究提出了一种新型的基于长光程FTIR的塑料挥发物的测量方法,证实了其在塑料挥发物测量方面的有效性,这种方法具有测量成本低,可连续观测,实时在线等优点,为实现连续在线的塑料挥发物排放通量监测奠定了基础。     

γ射线暴可能会杀死海洋生物

根据古巴的一个研究组的研究结果，到达地球的宇宙γ射线暴（GRB）会伤害深度直达75m的海洋浮游生物．40％的海洋光合作用是由这些有机体进行的，因此，这一情况可能对地球的二氧化碳水平产生严重影响．     

高光谱成像的垃圾分类识别研究

高光谱成像因光谱分辨率高、图谱合一、可实现快速无损检测等特点现已广泛应用于农业、医学、遥感等领域。现有的对可回收生活垃圾检测与分类的方法,都存在检测时间长,分类效率低,而大量多种垃圾无法同时快速分拣等问题。考虑到不同类别的生活垃圾由于其主要组成分子结构的差异,对不同波长的光有不同的吸收特性。高光谱图像在记录待分类垃圾的空间信息的同时,可以获得垃圾对不同波长的光的反射率光谱信息,通过建立识别分类模型对反射率光谱信息进行分析可以实现对高光谱图像中待分类垃圾的识别与分类。收集常见纸质、塑料、木质三种材料的可回收的垃圾样本,包括塑料瓶、食品包装袋、塑料玩具(饰品)碎片、一次性筷子、雪糕棒、木制家具碎片、木制包装盒、废旧课本、广告纸、办公用纸等多种物品共30个样本,进行清洗和裁剪处理,避免样本表面污渍对样本反射率产生影响。利用高光谱成像系统采集样本在近红外(780～1 000 nm)范围内的高光谱图像,其中18个样本做训练样本集,12个样本做测试样本集。对采集的样本图像数据做预处理,包括去噪声以及黑白校正反演反射率信息等处理;通过主成分分析(PCA)方法对训练样本集感兴趣区域(ROI)进行分析,提取到的特征波段为795.815,836.869,885.619,916.409,929.239,934.37,957.463,972.858和988.253 nm;在特征波段下分别提取这三种类别垃圾的参考光谱,通过光谱角度填图法(SAM)对测试样本ROI区域内提取的测试样本点集在特征波段下与参考光谱进行匹配,由匹配程度进行样本点归类,分析结果表明,测试样本集中纸制样本(A类别)、塑料样本(B类别)、木制样本(C类别)的分类准确度分别为100%,98%和100%,测试样本点集整体的分类准确度为99.33%;通过Fisher判别方法分析训练样本集得出判别函数式和判别准则,对测试样本点集分类,评价结果为A,B和C类样本分类准确度分别为100%,100%和97%,测试样本点集整体分类准确度为99%。通过SAM和Fisher两种判别方法对测试样本集的光谱图像进行目标物的检测与分类,结果表明,利用SAM判别方法在可回收垃圾的高光谱图像中实现检测与分类有更高的分类准确度,可达到99.33%。同时,也验证了使用高光谱成像进行可回收垃圾快速分类的科学性以及可行性,对未来系统化、机械化、智能化地解决生活中可回收垃圾的分类具有一定的实用意义。     

秸秆/城市生活垃圾混合热解过程中硫及氯的析出特性

基于TGA-FTIR联用技术,研究一种高灰分、低热值城市生活垃圾与秸秆(棉秆及玉米秆)在不同质量配比下混合热解过程中气态硫和氯的析出特性.结果表明,城市生活垃圾掺加秸秆后,促进垃圾的热解,CH4及有机物析出增加;随着秸秆掺加比例提高,H2S及SO2的析出量增加,HC1起始析出温度有所降低,但析出量减小.试验结果为城市生活垃圾及秸秆的综合利用提供理论依据.     

国外点滴

<正> △光学塑料的发展光学塑料在工业上的应用开始于第二次世界大战期间。由于当时的塑料镜片质量低,品种少,制造工艺落后,故战后生产量很快下降。六十年代后,人们又重新开始从光学塑料寻求出路。二十年来,由于合成技术的发展,加工工艺的改善,光学塑料品种的增加,镀膜技术的提高及其它科学技术发展等原因,光学塑料已发展成为一个独立的研究和应用领域。目前光学塑料的发展是极为迅速的。光学塑料零件的设计者和制作者正在采用各种方法来有效地抑制光学塑料的弱点,最大限度地发挥其优点。光学塑料在光学仪器,光学电子仪     

流化床中垃圾与煤混烧的技术经济分析

本文对城市生活垃圾在流化床中与煤的混烧技术进行了分析;根据垃圾热值;讨论了低热值垃圾焚烧中添加煤混烧的必要性;给出了垃圾处置收费和售电价格对于混烧电厂的经济影响。结果表明:对于所给定焚烧项目的垃圾来讲,其垃圾的低位热值近似为 4200 kJ/kg,需要进行混烧,其中煤的比例应小于10～20％;垃圾量的提高,垃圾收费带来的收益九;而垃圾热值的提高,售电价格带来的收益大。增加垃圾收费补贴可鼓励焚烧厂焚烧更多的垃圾。     

在地球上创造的黑洞环境

<正>一组研究人员利用高能激光束引爆了一个小塑料球,创造了类似于在黑洞外围所发现的情况。这一研究上的进展可以使科学家们对极端环境中物质和能量的性