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焊管产业碳减排研究,碳纳米管应用前景

焊管产业碳减排研究,碳纳米管应用前景

全球温室气体排放量不断增加,对气候变化和环境污染造成了巨大影响。在这样的背景下,焊管产业碳减排研究变得尤为重要。作为一种新型的碳材料,碳纳米管具有独特的性质和广阔的应用前景,为焊管产业的碳减排提供了新的解决方案。

焊管产业的碳减排研究可以从材料的角度入手。传统的焊管材料通常需要使用高温和高能耗的方法制造,这导致了大量的二氧化碳排放。而碳纳米管作为一种新型材料,具有优异的导电性和机械性能,可以用于制造轻量化、高强度的焊管材料。这不仅能够减少能耗,降低碳排放,还可以提高焊管的使用寿命和安全性能。

焊管产业的碳减排研究还可以从生产工艺的角度入手。传统的焊管生产工艺常常需要大量的能源消耗,同时还会产生大量的废气和废水。而利用碳纳米管材料,可以开发出一种新的绿色焊管生产工艺,通过优化工艺流程和减少废物产生,实现能源的节约和减排效果。

焊管产业的碳减排研究还可以从焊接技术的角度入手。焊接是焊管生产中必不可少的环节,传统的焊接方法存在能耗高、热影响区大等问题。而利用碳纳米管作为辅助材料,可以改善焊接过程中的热传导性能,提高焊接质量,减少能源的消耗和碳排放。

焊管产业碳减排研究对应用碳纳米管具有巨大的潜力和前景。通过利用碳纳米管材料,可以改进焊管材料的性能、优化生产工艺、改善焊接技术,从而实现焊管产业的碳减排目标。我们有理由相信,在碳纳米管的应用推动下,焊管产业将迈向更加绿色、可持续的发展道路。

焊管产业碳减排研究,碳纳米管应用前景

DN25~DN150标准焊接钢管壁厚尺寸如下:

DN25 壁厚:3.2mm;

DN32 壁厚:3.5mm;

DN40 壁厚:3.5mm;

DN50 壁厚:3.8mm;

DN65 壁厚:4.0mm;

DN80 壁厚:4.0mm;

DN100 壁厚:4.0mm;

DN125 壁厚:4.0mm;

DN150 壁厚:4.5mm。

丁字焊接钢管中含Ni时在酸性环境中耐蚀性强,在含有硫酸或者盐酸的环境中,丁字焊接钢管中Ni的含量越高则耐蚀性越强。

在一般的环境下,只需在丁字焊接钢管中添加Cr就可以防止发生侵蚀的现象。钢带边缘状况不佳是造成错边的另一重要原因。质量流量、热流密度以及结构参数(螺旋曲率直径和丁字焊接钢管径的比值Dc/D)的变化对立式螺旋管内饱和泡状沸腾换热系数的影响。

强度一般比直缝焊管高,能用较窄的坯料生产管径较大的焊管,还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比,焊缝长度增加30~100%,而且生产速度较低。较小口径的焊管大都采用直缝焊,大口径焊管则大多采用螺旋焊。

规格用无缝管形式,用外径*壁厚毫米表示的焊接钢管,用普通碳素钢、优质碳素钢或普能低合金钢的热带、冷带焊接,或用热带焊接后再经冷拨方法制成。公制焊管分普能和薄壁、普通用作结构件,如传动轴,或输送流体,薄壁用来生产家具、灯具等,要保证钢管强度和弯曲试验。

参考资料来源:百度百科--焊接钢管

碳减排量

碳排放量的计算方法以及与电的换算公式我国是以火力发电为主的国家,火力发电厂是利用燃烧燃料(煤、石油及其制品、天然气等)所得到的热能发电的。节约化石能源和使用可再生能源,是减少二氧化碳排放的两个关键。那么,如何计算二氧化碳减排量的多少呢?以发电厂为例,节约1度电或1公斤煤到底减排了多少"二氧化碳"?根据专家统计:每节约1度(千瓦时)电,就相应节约了0.4千克标准煤,同时减少污染排放0.272千克碳粉尘、0.997千克二氧化碳、0.03千克二氧化硫、0.015千克氮氧化物。为此可推算出以下公式:节约1度电=减排0.997千克"二氧化碳";节约1千克标准煤=减排2.493千克"二氧化碳"。(说明:以上电的折标煤按等价值,即系数为1度电=0.4千克标准煤,而1千克原煤=0.7143千克标准煤。)在日常生活中,每个人也能以自身的行为方式,为节能减排出一份力。以下是"碳足迹"的基本计算公式:家居用电的二氧化碳排放量(千克)=耗电度数×0.785;开车的二氧化碳排放量(千克)=油耗公升数×0.785;短途飞机旅行(200公里以内)的二氧化碳排放量=公里数×0.275;中途飞机旅行(200公里到1000公里)的二氧化碳排放量=55+0.105×(公里数-200);长途飞机旅行(1000公里以上)的二氧化碳排放量=公里数×0.139。

碳减排的目标和方法

减少碳排放的措施有:

1、采取清洁能源替代技术、可再生能源替代技术和新能源技术等替代技术积极应对;

2、过降低能耗来提高能效和减少CO2排放;

3、利用税收等财政金融政策可以优化资源配置,加快技术改造进程,降低全社会减排成本;

4、利用植树造林、林地恢复、高产森林经营、采伐管理、森林防火和病虫害防治等陆地生态系统增加陆地生态系统的碳吸收,可以减少碳排放,增加森林碳汇;

5、减少人类消费中的碳排放。

日常生活减少碳排放的方法具体有:

1、使用自然光,省电延周期,选择在自然光充足的地方办公,自然光线充足时不开灯,利用节能灯泡照明,保障亮度情况下少开灯,养成随手关灯的习惯;

2、科学用电脑,节电效果好,将电脑屏幕调成中等亮度,既能省电又能保护视力;

3、纸张双面用,邮件替信函,提倡无纸化办公;

4、绿色低碳出行,公共交通有助于减少交通拥堵和碳排放;

5、低碳饮食,减少食物浪费,积极践行文明分餐、“光盘行动”。

法律依据:《中华人民共和国大气污染防治法》第六条

县级以上地方人民政府应当鼓励和支持大气环境保护科学技术、大气污染成因和防治对策等研究,推广先进适用的大气污染防治技术和装备,促进科技成果转化,开展相关科学技术交流与合作。

第五十条

国家倡导低碳、环保出行,根据城市规划合理控制燃油机动车保有量,大力发展城市公共交通,提高公共交通出行比例。

国家采取财政、税收、政府采购等措施推广应用节能环保型和新能源机动车船、非道路移动机械,限制高油耗、高排放机动车船、非道路移动机械的发展,减少化石能源的消耗。

省、自治区、直辖市人民政府可以在条件具备的地区,提前执行国家机动车大气污染物排放标准中相应阶段排放限值,并报国务院生态环境主管部门备案。

城市人民政府应当加强并改善城市交通管理,优化道路设置,保障人行道和非机动车道的连续、畅通。

碳纳米管应用前景

碳纳米管可以制成透明导电的薄膜,用以代替ITO(氧化铟锡)作为触摸屏的材料。先前的技术中,科学家利用粉状的碳纳米管配成溶液,直接涂布在PET或玻璃衬底上,但是这样的技术至今没有进入量产阶段;目前可成功量产的是利用超顺排碳纳米管技术;该技术是从一超顺排碳纳米管阵列中直接抽出薄膜,铺在衬底上做成透明导电膜,就像从棉条中抽出纱线一样。该技术的核心-超顺排碳纳米管阵列是由北京清华-富士康纳米中心于2002年率先发现的新材料。

碳纳米管触摸屏首次于2007~2008年间成功被开发出,并由天津富纳源创公司于2011年产业化,至今已有多款智慧型手机上使用碳纳米管材料制成的触摸屏。与现有的氧化铟锡(ITO)触摸屏不同之处在于:氧化铟锡含有稀有金属“铟”,碳纳米管触摸屏的原料是甲烷、乙烯、乙炔等碳氢气体,不受稀有矿产资源的限制;铺膜方法做出的碳纳米管膜具有导电异向性,就像天然内置的图形,不需要光刻、蚀刻和水洗的制程,节省大量水电的使用,较为环保节能。工程师更开发出利用碳纳米管导电异向性的定位技术,仅用一层碳纳米管薄膜即可判断触摸点的X、Y座标;碳纳米管触摸屏还具有柔性、抗干扰、防水、耐敲击与刮擦等特性,可以制做出曲面的触摸屏,具有高度的潜力可应用于穿戴式装置、智慧家俱等产品。

据物理学家组织网、英国广播公司2013年9月26日报道,美国斯坦福大学的工程师在新一代电子设备领域取得突破性进展,首次采用碳纳米管建造出计算机原型,比基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。

瑞士洛桑联邦理工学院电气工程学院主任乔瓦尼·德·米凯利教授强调了这一世界性成就的两个关键技术贡献:将基于碳纳米管电路的制造过程落实到位。建立了一个简单而有效的电路,表明使用碳纳米管计算是可行的。下一代芯片设计研究联盟、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校纳雷什教授评价道,虽然碳纳米管计算机可能还需要数年时间才趋于成熟,但这一突破已经凸显未来碳纳米管半导体以产业规模生产的可能性。

氢气被很多人视为未来的清洁能源。但是氢气本身密度低,压缩成液体储存又十分不方便。碳纳米管自身重量轻,具有中空的结构,可以作为储存氢气的优良容器,储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。适当加热,氢气就可以慢慢释放出来。研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。

在碳纳米管的内部可以填充金属、氧化物等物质,这样碳纳米管可以作为模具,首先用金属等物质灌满碳纳米管,再把碳层腐蚀掉,就可以制备出最细的纳米尺度的导线,或者全新的一维材料,在未来的分子电子学器件或纳米电子学器件中得到应用。有些碳纳米管本身还可以作为纳米尺度的导线。这样利用碳纳米管或者相关技术制备的微型导线可以置于硅芯片上,用来生产更加复杂的电路。

利用碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。例如用碳纳米管材料增强的塑料力学性能优良、导电性好、耐腐蚀、屏蔽无线电波。使用水泥做基体的碳纳米管复合材料耐冲击性好、防静电、耐磨损、稳定性高,不易对环境造成影响。碳纳米管增强陶瓷复合材料强度高,抗冲击性能好。碳纳米管上由于存在五元环的缺陷,增强了反应活性,在高温和其他物质存在的条件下,碳纳米管容易在端面处打开,形成一个管子,极易被金属浸润、和金属形成金属基复合材料。这样的材料强度高、模量高、耐高温、热膨胀系数小、抵抗热变性能强。

碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象机理最细的毛细管,给化学家提供了进行纳米化学反应最细的试管。碳纳米管上极小的微粒可以引起碳纳米管在电流中的摆动频率发生变化,利用这一点,1999年,巴西和美国科学家发明了精度在10-17kg精度的“纳米秤”,能够称量单个病毒的质量。随后德国科学家研制出能称量单个原子的“纳米秤”。

碳纳米管分散剂介绍和使用建议

以无锡巨旺塑化材料有限公司的碳纳米管及碳纳米管分散剂为例研究和实际使用经验如下:,

一、碳纳米管分散技术三要素

二、分散剂用量推荐

三、碳纳米管水分散剂(TNWDIS)概述

四、超声波分散设备使用建议及分散实例

五、研磨分散设备使用建议

碳纳米管分散技术三要素:分散介质、分散剂和分散设备

1、分散介质

(1)根据粘度不同,分散介质分为高粘度、中粘度和低粘度三种。在低粘度介质中,如水和有机溶剂,碳纳米管易于分散。中粘度介质如液态环氧树脂、液态硅橡胶等,高粘度介质如熔融态的塑料。

(2)此处介绍的碳纳米管分散技术,针对中、低粘度分散介质。

2、分散剂

(1)分散剂的选择,与分散介质的结构、极性、溶度参数等密切相关。

(2)分散剂的用量,与碳纳米管比表面积和共价键修饰的功能基团有关。

(3)水性介质中,推荐使用TNWDIS。强极性有机溶剂中,如醇、DMF、NMP, 推荐使用TNADIS。中等极性有机溶剂如酯类、液态环氧树脂、液态硅橡胶,推荐使用TNEDIS 。

3、分散设备

(1)超声波分散设备:非常适合实验室规模、低粘度介质分散碳纳米管,用于中、高粘度介质时会受到限制。

(2)研磨分散设备:适合大规模地分散碳纳米管、中粘度介质分散碳纳米管。

(3)采用“先研磨分散、后超声波分散”组合方法,可以高效、稳定地分散碳纳米管

分散剂用量推荐。

1、碳纳米管比表面积与分散剂用量

我们试剂级碳纳米管分为单壁管(外径<2nm)和多壁管。多壁管根据外径不同,分为TNM1(外径50nm)。随着外径的增加,碳纳米管的比表面积减小

TNWDIS推荐用量:单壁管重量的3.5倍, TNM1 重量的1.0倍, TNM8 重量的0.2倍。其余用量参考调整

2、碳纳米管功能化与分散剂用量

功能化后的碳纳米管,更容易在水中分散。 通常,碳纳米管羧基功能化后,分散剂的用量可以减少50%

TNWDIS推荐用量:羧基化单壁管重量的1.5-1.8倍, 羧基化TNM1 重量的0.5倍, 羧基化TNM8 重量的0.1倍

3、对于TNADIS, TNM8 的推荐用量是重量的0.2倍。对于TNEDIS, TNM8 的推荐用量是重量的0.8倍

其余碳纳米管分散剂用量可以参照调整

碳纳米管水分散剂(TNWDIS)概述

1、不含烷基酚聚氧乙烯醚 (APEO)的非离子表面活性剂,生态环保。欧洲国家自1976年起陆续制定了法规限制生产和使用APEO

2、含有芳香基团,特别适合制备碳纳米管水分散液。芳香基团与碳纳米管管壁亲和性好,易于吸附在管壁

3、性能指标

活性物质含量:90%

水 分 含 量:10%

浊 点:68-70℃

碳纳米管水分散剂(TNWDIS)结构

文献报道分散CNTs常用的三种表面活性剂

超声波分散设备使用建议

1、超声波粉碎机(tip型)和超声波清洗机(bath型)都可以用于碳纳米管分散

2、超声波粉碎机发出的超声波能量密度高(能量集中于变幅杆上而不是一个平面上)、频率低,更适合碳纳米管的分散。根据碳纳米管分散液的量,选择合适的超声波粉碎机功率和变幅杆直径

3、在水介质中,超声波的空化作用会使TNWDIS产生少量泡沫,泡沫会影响超声效果,可以选择静置或加入消泡剂,消除泡沫

粘度高的介质不适合选择超声波设备分散 ,建议选择研磨分散设备

超声波粉碎机制备分散液实例

1、目标:制备100g多壁碳纳米管TNM8 水分散液 ,碳纳米管含量 2%

2、主要设备

(1)Scientz-ⅡD型超声波细胞粉碎机(国产) 。所用超声变幅杆为Φ6,输出功率选择为60%,超声开时间为3s,超声关时间也为3s,超声总时间设置为5min

(2)SC-3614型低速离心机 (国产 )

(3)HCT-1微机差热天平(国产)

操作步骤(1)

1、将0.40g分散剂TNWDIS 溶解于97.60g去离子水中。室温下TNWDIS 溶解度小,可用水浴加热辅助其溶解,但使用温度不可超过其浊点温度

2、加入2.00g碳纳米管,搅拌,使碳纳米管被分散剂水溶液完全润湿,而不是漂浮在水面上

3、开始超声。超声过程中,分散液会发热、起泡,因此建议超声5min后,可将分散液取出静置于冰水中冷却、消泡,再继续超声

4、分散程度观察。用玻璃棒沾取少量分散液滴加至清水中,观察稀释状态。分散好的碳纳米管,犹如一滴墨水落入水中,在水中迅速均匀扩散开,而未分散好的碳纳米管,在水中会有黑色颗粒出现。累计超声总时间为30min(即5min×6次)

5、超声结束后,将分散液离心沉降,去除未分散开的团聚粒子。离心速率为2000r/min,离心时间为30min。 经过离心,分散液可以稳定放置半年以上

6、离心结束后,将上层液体过300目滤布,得到最终的碳纳米管分散液。烘干下层沉淀至恒重,记为G2。对沉淀进行热重分析,定义450℃时的热失重率f(%)为沉淀中分散剂含量

7、分散液中碳纳米管的实际含量(%)=2.00-(1-f)× G2

研磨分散设备使用建议

1. 制备1-2升碳纳米管水分散液,可以选用实验室分散砂磨机,砂磨介质可以选用1.0-1.2mm的硅酸锆珠或氧化锆珠

2.制备10-20升碳纳米管分散液,可以选用小型的篮式砂磨机。砂磨介质选用设备允许的直径较小的硅酸锆珠或氧化锆珠

3.水介质砂磨过程中,需要添加消泡剂来减少泡沫对分散效果的影响

4.对中等粘度的分散介质,如液态环氧树脂,砂磨机不能带动介质有效运动,可以选择锥形磨或三辊机来研磨分散

碳中和相关产业

碳中和8个行业是包括电力、交通、工业、新材料、建筑、农业、负碳排放以及信息通信与数字化领域。碳交易已经成为一个非常成熟的市场。新能源车龙头特斯拉2020年出售碳排放额度所得的收入高达14亿美元,而国内新能源车企业蔚来这方面的收入也达到了1亿元。碳中和的含义

碳中和carbon neutrality,节能减排术语,是指企业、团体或个人测算在一定时间内,直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放,实现二氧化碳的零排放。

碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳。

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