|
搜索
搜 索
高等教育領域數字化綜合服務平臺
利用DNA存儲還原數據信息的方法
1. 痛點問題
隨著信息化時代的發展，生活中的一切都在數字化，對信息存儲的要求也越來越高。據IBM統計，人類每天創造的數據已達到2.5百億億byte，大約相當于5億部高清電影的下載。互聯網數據中心（IDC）的研究顯示，到2020年數據總量（包括結構化數據和非結構化數據）的年復合增長率達將達到42%，2010~2020十年間，世界上數據總量從1 ZB增長到50 ZB，共增長50倍。
面對巨大的數據量，傳統存儲介質的存儲能力以及材料的消耗與信息存儲需求間將會面臨嚴重不平衡狀態。人類工廠生產的可存儲設備總存儲容量與數據產生總量間差距越來越大，到2020年幾乎達到兩倍的差距。根據目前硅基存儲的發展趨勢推測，可用于信息存儲的硅儲量將在2040年被完全耗盡。因此，尋找硅基存儲的替代物，開發高效穩定低成本的新型存儲介質，實現低成本，高效穩定且長期的數據存儲是目前信息時代社會發展亟待解決的關鍵問題之一。
2. 解決方案
DNA在近年來被認為是一種未來具有巨大應用前景的數字存儲介質。首先，相比較于傳統存儲介質，在數據保存壽命和存儲密度上都有著極大的優勢。在自然界中，DNA長久以來作為是承載生物體遺傳信息的主要物質，地球發現的最早古生物藍細菌，DNA作為其遺傳物質已經存在了幾十億年，且在極端條件下仍然可以保存。在存儲密度方面，DNA數字存儲理論上可以達到455 EB/克 （4.55 × 1011GB/克），大約 1018 bytes 或107 GB每mm3， 比傳統存儲介質提高了5-6個數量級。其次，在數據維護與備份成本方面，DNA數字存儲所需要的占地，資源，能源均遠遠小于傳統存儲介質。
清華大學
2021-09-23
青海元石山鎳鐵礦綜合回收利用
該技術針對元石山鎳鐵礦的具體特點，系統構建了低品位鎳鐵礦選擇性還原焙燒/氨浸/鎳選擇性萃取/反萃的基礎理論，開發的以煤作為熱源和還原劑的兩段回轉窯選擇性還原焙燒—氨浸—萃取/反萃生產精制硫酸鎳—氨浸渣磁選回收鐵的新技術體系，實現了尾渣零排放和鎳、鈷、鐵的綜合利用，于 2009 年建成并投產年處理 30 萬噸礦石規模的冶煉廠。處理平均含鎳 0.7%、鈷 0.06%、鐵 25%的鐵質/硅質/鎂質復雜混合礦，取得了鎳、鈷、鐵綜合回收率 72%、62%、65%，鐵精礦含鐵大于 55%，氨耗 8kg/t-礦的生產指標。該技術主要創新點為：①攻克并掌握了紅土鎳礦高效選擇性還原/氨浸/萃取的關鍵共性技術難題并取得了優異指標；②開發了以煤作為熱源和還原劑的選擇性還原焙燒技術，實現低品位鎳鐵礦的經濟利用；③完善了含鎳氨浸液選擇性萃取/反萃生產精制硫酸鎳新技術，實現氨液的循環使用，大幅降低蒸氨處理的溶液量和蒸汽消耗量，產品附加值顯著提升；④創新研制出了大型高效萃取設備和超聲波脫油成套裝置，大幅提高油水分離效率。
北京科技大學
2021-04-13
基于分子管理的石腦油資源優化利用
為提升石油資源高效利用的科技水平，從分子煉油出發，變“餾分管理的宜烯則烯、宜芳則芳、宜油則油”為基于“分子管理的宜烯則烯、宜芳則芳、宜油則油”的石腦油資源優化利用研究，以分子管理為策略，通過將石腦油中的正、異構烴分離，富含正構烷烴的脫附油作為乙烯裂解原料，富含非正構烴的吸余油作為催化重整原料或高辛烷值清潔汽油調和組分，乙烯收率和芳烴收率均可提高約十個百分點，汽油辛烷值可提高十五個單位左右，可以在宜烯則烯、宜芳則芳、宜油則油基礎上進一步集成優化煉廠的石腦油資源，實現對石腦油資源的分子尺度管理。
華東理工大學
2021-04-13
低溫余熱冷熱電綜合利用系統
項目開發了低溫余熱冷熱電綜合利用系統。該系統選用高效熱管作為熱管余熱鍋爐的換熱元件，將余熱轉變為0.8～0.2MPa的飽和蒸汽，然后飽和蒸汽通過膨脹發電機組直接進行膨脹發電，發完電的低壓蒸汽再驅動廢熱溴化鋰制冷機供冷供暖，實現低溫余熱冷熱電綜合應用。
低溫余熱冷熱電綜合利用回收系統的優點：①低溫余熱回收選用高效換熱元件熱管作為熱管余熱鍋爐的換熱方式，具有安全、可靠、傳熱效率高等優點；②低溫余熱鍋爐產生的0.8-0.2MPa蒸汽可以直接膨脹發電，技術先進，方便可靠；③膨脹發電機組自動化自動化自動化程度高，操作方便，安全可靠，可以實現無人值守；④膨脹機發電后排放的蒸汽根據公司需要還可以進一步用于空調的供冷和供暖，真正實現余熱的熱電冷聯供；⑤系統安全可靠，維護簡單，操作方便，實現余熱回收和冷熱電聯供相結合，創新思路，技術新穎。⑥系統運行按每年10月，設備投資一般兩年可以收回成本。
南京工業大學
2021-01-12
稻米加工副產物綜合利用
大米淀粉顆粒只有 2~8μm，是天然淀粉中最小的一種；大米蛋白是低過敏、高營養的優質植物蛋白，這兩種產品都有非常廣泛的應用需求。我國年產近 2 億噸稻谷，經過加工后，大約產生 2000 萬噸碎米，這部分碎米除了外形缺陷外，主要成分是淀粉與蛋白，和大米幾乎一致，但價格卻要低很多。 若將碎米綜合利用制備成大米淀粉和大米蛋白，則可以大幅提高其附加值。
創新要點
①開發了米蛋白、米淀粉、功能性淀粉糖漿聯產技術；
②研發了專用的濕法超微粉碎裝備；
③研發了基于米淀粉與蛋白分離的高壓微旋流分離裝備；
④開發了米蛋白增溶改性技術；
⑤開發了米蛋白重金屬與黃曲霉毒素消減技術；
⑥開發了功能性米蛋白肽制備技術；
⑦開發了可食用全脂米糠加工技術。
江南大學
2021-04-11
含硫工業污染物治理及資源化技術
污水處理、石油化工、煤氣和煤炭焦化、有色金屬冶煉等行業在生產過程中往往向大氣排放大量的硫化物。這些硫化物，一方面是寶貴的化工原料，另一方面又是污染環境的有害物質。硫在環境中大量以硫化氫、硫氧化物及有機硫形式存在，很多硫化物具有刺激性氣味，嚴重影響大氣環境、植物生長以及居民的日常生活。所以，嚴格控制這些重點行業排放含硫化物的氣體，對保護環境具有十分重大的意義。 北京化工大學開發了新型含硫化物工業廢氣綠色凈化工藝，并對脫除的硫化物進行綜合利用，達到防治與資源化的雙重目標。 北京化工大學研制了新型復合液體脫硫劑，開發了濕法氧化脫硫異相處理新工藝，克服醇胺吸收法及濕法催化氧化（如PDS法）等均相處理硫化氫方法中脫硫劑組成配制復雜、易降解、易流失、需要定期補給脫硫劑活性成分和脫硫工藝必須嚴格控制脫硫劑水反應液的酸堿度等缺陷，實現反應凈化及副產物的自動分離，直接將復合氣體組分中含硫成分轉化為單質硫，避免脫硫過程工藝長、能耗大、設備腐蝕、脫硫劑降解、被水稀釋而導致脫硫劑成分變化和流失的二次污染等問題，達到氣體凈化及資源化的目標。 技術指標為1、可處理廢氣指標: 硫化氫氣體含量為0～100％（wt）；2、脫硫劑指標: 熱穩定性≤200℃，粘度≤100mPa·S，含水量≤20ppm，活性成分≥25％（wt/wt）；3、工藝指標：溫度為室溫～200℃，壓力為常壓，空速為200～2000h-1；4、經濟指標：脫硫率≥99％，硫磺純度≥99％，使用壽命≥3年。應用范圍為石油煉廠氣脫硫，天然氣、焦爐煤氣脫硫，廢水處理末端廢氣的治理。本項目的核心是應用異相在線分離技術。脫硫劑合成工藝簡單且性能穩定，脫硫工藝具有脫硫劑流失性小、節約用水、反應分離一體化、工藝流程短及不造成二次污染的特點，能夠替代傳統液體脫硫劑，應用于石化煉廠氣、天然氣、焦爐煤氣等的高濃度脫硫，也可以用于石化工業等廢水處理末端低濃度有毒廢氣的現場處理，充分表現出適用范圍廣、效率高、節水、無二次污染、易再生循環使用等方面的優點，具有重大的環境保護功能，市場前景相當廣闊。制作單元化操作設備與工藝，根據不同需求實施單元組合集成，設備投資小，在精細化工及資源環境領域的廣泛使用將產生巨大經濟效益和社會效益。
北京化工大學
2021-02-01
城市水污染源遠程在線監控、報警分析系統
系統軟件使用了多項當前國際上最新的計算機開發技術，包括COM plus技術、基于UDP協議的遠程通訊技術、ADO數據訪問核心技術、GIS技術、TTS語言引擎技術、MSAGENT技術，以及虛擬儀器組態技術、WINDOWS SDK編程技術等。軟件引入了面向仿真、工業自動化、虛擬儀器儀表等數據圖形領域的圖形儀表組件，包括實時和歷史趨勢圖曲線等，使軟件具有逼真的人機界面，很強的實時數據處理能力。軟件可以允許用戶自行添加管轄區域列表和嵌入GIS地圖，以及監控企業的廠貌圖和設施圖，從而系統軟件更富有地方特色和滿足個性化需求。軟件還創造性地引入了具有當前國際先進水平的TTS(Text To Speech)語音技術，實現中、英文語音報警。軟件界面還引用了Windows XP配色方案，提供多種SKIN更換功能；而MSAGENT的人性化動作配合報警進程，使軟件充分體現“科技以人為本”的設計理念，使軟件界面更加生動、突出。軟件特別在GIS系統中，設計了“放大鏡”功能，使瀏覽地理信息更加清晰。軟件全部使用自主開發、設計的24位真彩色，擁有自主知識產權的ICO圖標和自行開發的通信系統。系統設計了“讀實時數據”等10條命令字通信格式，通過發送命令字方式與現場污染治理設施運行記錄儀進行通信。 系統通過“YSC-Ⅲ型污染治理設施運行記錄儀”、PSTN城市公共電話網絡，實時在線監測企業污水排放數據和污染治理設施的運行狀況；上傳歷史數據，并存入數據庫，以供查詢、生成報表和打印。系統能自動監測企業超標排放報警信號，自動打開報警系統軟件，并接收企業污水排放報警數據。同時，迅速啟動GIS系統，標出報警企業的地理位置和詳細地理信息，包括企業編碼、企業名稱、企業地址、聯系人和聯系電話，并作為一次報警記錄，記錄在日志文件中，以備查詢。同時系統將該企業的報警數據，包括流量排放數據、COD數據、PH數據，以及污染治理設施運行記錄儀運行狀況等數據記錄在系統的數據庫文檔中。 環保監理部門通過系統實時監測企業的污水排放質量、上傳企業的歷史排放數據、對企業實施立即“反控”和定時“反控”等措施，對超標排放的企業在第一時間掌握超標排放企業的信息(包括地理位置)、超標數據，以便快速、有效地采取相應的措施，對超標排放的企業作出相應的處理，使城市環境污染能得有效的控制。
上海理工大學
2021-04-11
替代高污染鍍鉻工藝的激光熔覆系統與技術
北京工業大學
2021-04-14
零污染車用空調CO2渦旋壓縮機
熱泵空調是提升電動汽車冬季續航里程的重要技術途徑，本團隊近十年來圍繞車用熱泵空調關鍵技術，系統深入開展了熱泵空調整機及關鍵設備的性能實驗與理論研究工作。分別設計并發展了電動汽車HFCs和CO2熱泵空調系統，揭示了循環關鍵運行參數對熱泵空調制冷制熱性能的影響規律，并提出了熱泵空調冷暖雙模式車室溫度控制及高效運行控制策略，發展了基于冷凝器出口過冷度的節流閥模糊控制策略，設計了實現CO2熱泵空調系統壓縮機自動精確調速的模糊控制器。
基于在車用熱泵空調技術方面積累的雄厚理論基礎以及豐富設計經驗，以突破車用CO2熱泵空調系統關鍵技術瓶頸、發展CO2熱泵空調系統及設備核心技術為目標，本項目設計研發了零污染高效高可靠性車用空調CO2渦旋式壓縮機。針對CO2近臨界區劇烈物性變化、高循環壓力以及大壓差工作環境引起的壓縮機性能及可靠性下降、泄漏及摩擦損失升高等問題，基于流動控制技術，創新性提出了降低非對稱性流動效應的吸氣結構設計方法，發展了考慮過壓縮效應的齒頭修正設計方法，提出了具有高可靠性的渦旋齒結構及齒頂氣動密封技術。
北京理工大學
2023-05-10
光電催化有機污染物降解協同產氫
基于目前世界上亟需解決的環境污染和能源危機兩大問題，開發一種同時凈化環境與能源轉化的裝置將具有巨大的應用潛力。因此對于水體環境污染處理和清潔能源生產本課題組已開發出有效的技術——光電催化有機污染物降解協同產氫。開發了新型金屬氧化物納米管陣列異質結雜化光電催化體系,在電場誘導下，使光生電子與空穴分別于陰極和陽極氧化降解有機污染物與析氫，實現光電催化同步去污與制氫。通過增強納米管陣列與基底相互作用，納米管本體結晶度提高或單晶化，納米管管壁表面形成異質結光催化雜化體系和導電碳基材料的修飾等途徑，提高光生電子傳輸速率，促成電子與空穴有效分離，拓寬體系的光響應范圍，提高光的吸收效率與量子效率。結合表征等手段及分析，闡明光電催化體系的構效關系，設計出高效、穩定的新型光電催化構筑應用于污水的資源化。通過兩個反應過程的相互促進，不僅提高了光催化效率，而且符合變“廢”為寶的綠色能源化學理念；構建了新型光催化反應器和高性能光電催化劑；發展了光電協同催化理論在同步去污-制氫反應中的應用。
上海理工大學
2023-05-09