智能水產養殖技術范文

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第1篇

關鍵詞：油清凈劑；烷基水楊酸鹽；工藝；性能

中圖分類號：TE624.82 文獻標識碼：A

0 前言

烷基水楊酸鹽是20世紀40年代初最早出現的油清凈劑之一，具有良好的高溫清凈性、酸中和能力、較高的熱穩定性以及一定的低溫分散能力和抗氧化抗腐蝕性能，特別適合作為各種柴油機油的清凈劑。

傳統的烷基水楊酸鹽制備過程比較復雜。其制備過程主要分為原料烷基水楊酸的制備反應及金屬化反應兩大步，均系用烷基酚原料以柯爾貝－施密特（Kolbe-Schmidt)反應，在堿性介質下（為此須先以NaOH等將烷基酚中和成烷基酚鈉）與CO2在5～30 kg/cm2壓力下及120～180 ℃范圍內進行羧基化反應。所得烷基水楊酸鈉產物可以用硫酸或鹽酸酸化成烷基水楊酸，作為金屬化反應的原料。由于強酸強堿的使用，對設備腐蝕性極為嚴重。

在獲得原料烷基水楊酸后，根據產品堿值的不同，其制備工藝也不同。一般來說，對于中性水楊酸鹽產品(正鹽）的制備主要有兩種工藝路線，即直接中和法（金屬氧化物或氫氧化物與酸直接進行中和反應）與復分解反應法（堿土金屬鹽與堿金屬鹽進行復分解反應）；對于中高堿度的產品，先通過堿土金屬氧化物或氫氧化物與烷基水楊酸進行中和反應得烷基水楊酸鹽，然后通入二氧化碳與過量的氫氧化物反應生成碳酸鹽作為堿性儲備，最終形成膠體結構的清靜劑產品［1］。

因此,以烷基酚為初始原料來制備烷基水楊酸鹽共有五、六步反應，十余道工序，工藝十分復雜，導致生產成本過高以及環保問題嚴重。多年來，國內外研究人員對烷基水楊酸鹽制備工藝做了不少改進和完善，但主要集中在高堿度化工藝的優化、水楊酸烷基酯水解及對水楊酸進行烷基化等工藝的考察上［2-4］，并未從根本上解決問題。

本研究以國內現有的工業化產品烷基酚和氫氧化鈣等為原料，在引入特定表面活性劑的條件下，借鑒傳統水楊酸鹽的制備技術，通過對中和反應、羧基化反應及高堿度化等工藝條件的優化，制備出堿值達到160 mgKOH/g左右的中堿值納米級烷基水楊酸鈣鹽產品。與傳統工藝相比，該工藝過程不使用強酸強堿，可明顯減少生產工序，降低生產成本，同時產品各項使用性能均達到了調制高檔油品的要求。

1 實驗部分

1.1 主要原材料理化性質

研究中所用主要原材料理化性質如表1所示。

1.2 主要試驗方法

(1) 儲存穩定性：將含10%單劑的油品在100 ℃烘箱中儲存7天，記錄其沉淀量。

(2) 冷凍蝕刻電鏡觀測法：將冷凍割斷器和樣品冷凍到液氮溫度（-196 ℃），置入真空噴鍍儀內，抽真空，當殘壓達到0.004 Pa，溫度為-150 ℃時，斷裂樣品，將樣品臺升溫至-90 ℃，保持10 min，進行蝕刻，然后噴鉑復型，噴碳成膜，取出樣品，用二甲苯洗凈，銅網撈膜，于電鏡下觀察。

(3) 凸輪挺柱試驗：凸輪-挺柱模擬試驗機與MS ⅢD、ⅢE臺架試驗有一定的相關性。主要試驗條件：凸輪軸轉速（1500±10）r/min;試油溫度（105±1）℃，油量300 mL;載荷（1176±5）N; 時間3 h。

2 研究結果與討論

2.1 新型納米級烷基水楊酸鹽制備工藝路線的選擇

研究中借鑒國內外烷基水楊酸鹽的新型制備技術，以烷基酚、氫氧化鈣等為原料，在特定促進劑作用下，通過堿土金屬氫氧化物與烷基酚在一定溫度和壓力下直接反應得到烷基酚鈣鹽，然后通入二氧化碳氣體，在較高溫度和壓力下進行羧基化反應，得中性烷基水楊酸鈣產品［5-6］，之后再進行金屬化反應得產品。整個反應過程只需三步反應即可完成，反應式如下：

2.2 中和反應工藝條件的考察

研究中對不同中和反應壓力及溫度進行了考察，結果如圖1所示。

結果表明隨著反應壓力的增大，所得烷基酚鈣產品堿值呈逐步增大趨勢，當壓力達到一定程度后產品堿值趨于穩定；隨著反應溫度的升高，所得烷基酚鈣產品的堿值呈先增后減趨勢，這是因為中和反應是一個放熱反應，受熱力學平衡控制，溫度過高或過低均不利于反應的進行。

2.3 羧基化反應條件的考察

研究中對羧基化反應中各影響因素進行了考察，結果見圖2。

結果表明，羧基化反應溫度及壓力對產品堿值沒有明顯的影響，但不同溫度下，羧基化轉化率不同。這是因為從烷基酚鈣到烷基水楊酸鈣，無論羧基化反應進行與否，產品堿值都不會有明顯的變化，亦即產品堿值無法正確反映羧基化反應的進行程度，因此只有通過羧基化反應轉化率才能正確表征反應的進行程度。不同反應壓力下，羧基化轉化率不同。隨著反應壓力的增大，羧基化轉化率呈緩慢增長趨勢，但同時也增大了對設備的要求；隨著反應溫度的升高，羧基化轉化率呈先增后降趨勢，但變化趨勢不甚明顯；隨著反應時間的延長，羧基化轉化率逐步增大，但到一定程度后將趨于穩定；同時發現中和產物放置一段時間后，羧基化轉化率有所降低，這是由于中和產物烷基酚鈣不很穩定，放置后其活性降低所致。

2.4 高堿度化反應條件的考察

高堿度反應工藝在金屬清靜劑產品的制備中應該說是比較成熟的工藝，然而直接以中性烷基水楊酸鈣代替烷基水楊酸來制備中堿值烷基水楊酸鈣產品，反應過程不穩定，產品堿值達不到要求，難以得到理想產品。這是由于中性烷基水楊酸鹽與烷基水楊酸相比，其活性較低所致。本研究中引入了一種新型的促進劑及表面活性劑后，產品堿值得到較大提高，能穩定得到堿值大于160 mgKOH/g的中堿值烷基水楊酸鈣產品。研究中對金屬化反應中各影響因素進行了考察，結果見圖3。

結果表明當促進劑用量低于高堿度化反應原料(中性烷基水楊酸鈣)加入量的2.0%時，金屬化反應過程不穩定，堿值波動較大；當促進劑用量大于2.0%時，產品堿值穩中有升，但繼續增大其用量，對產品堿值的提升不再有明顯作用；隨著表面活性劑用量的增大，產品堿值先逐步增加直至最大值后開始降低，說明其用量在一定范圍內才能有利于產品堿值的提高。

3 中堿值烷基水楊酸鈣的基本性能及應用研究

3.1 中堿值烷基水楊酸鈣的基本理化性能及組成結構研究

中堿值烷基水楊酸鈣的基本性能分析評價結果見表2，膠體穩定性研究結果見表3，熱穩定性研究結果見圖4，紅外光譜分析見圖5，通過冷凍蝕刻電鏡對膠體結構的觀測結果見圖6。

表2結果表明，新型中堿值烷基水楊酸鈣產品，其各項理化性能不但達到甚至超過了原T109的水平（堿值高而粘度、濁度較低，色澤較淺），而且高溫清凈性、氧化安定性與原T109相當，其中成焦量還有較大的降低。

油金屬清凈劑首要的基本性能是膠體穩定性、清凈分散性和熱穩定性，而膠體穩定性是保證金屬清凈劑其他性能的基礎，而金屬清凈劑如果沒有足夠的耐熱性，產品遇熱即進行分解，則該產品的使用就會受到很大的限制，不利于產品的推廣應用。

表3中的結果可以看出：新型中堿值烷基水楊酸鈣產品具有良好的膠體穩定性以及相容性，可長期保存而不影響使用性能。由圖4可知，原T109的初始失重溫度為188 ℃,300 ℃失重量約50％，而新產品初始失重溫度為192 ℃,300 ℃失重量約45％，因此，新產品與原產品相比，熱穩定性相當。從產品的紅外圖譜分析結果（圖5）可知，圖譜中3600 cm-1處有羥基吸收峰， C=C骨架伸縮振動吸收峰在1400~1600 cm-1處；飽和C-H伸縮振動吸收峰在2920~2860 cm-1處。在860 cm-1附近有碳酸鹽粒子吸收峰，表明膠體結構中含無定型碳酸鹽。 從冷凍蝕刻電鏡觀測結果可看出，所得產品的膠體結構與T109極為相似，膠體粒子分布極為均勻，粒子粒徑分布在30~50 nm之間，分布范圍較窄，因而膠體穩定性能良好。

3.2 中堿值烷基水楊酸鈣在CH-4 10W/40柴油機油中的應用研究

研究中采用新型制備工藝條件下得到的中堿值烷基水楊酸鈣等量代替原CH-4 10W/40柴油機油配方中的T109，進行Cat.1K 發動機高溫清凈性試驗，油品理化分析及發動機臺架試驗結果見表4。

發動機臺架試驗結果表明，以新工藝條件下合成的產品直接代替原T109,在CH-4 10W/40柴油機油中進行應用，可順利通過Cat.1K 發動機臺架試驗，表明產品各項使用性能與原產品相當，可直接代替原產品使用。

4 結論

以烷基酚、氫氧化鈣等為主要原料，在引入特定促進劑及一定壓力下通過直接中和及羧基化、高堿度化三步反應，可穩定地制備出總堿值達到160 mgKOH/g左右的中性烷基水楊酸鈣產品，該產品與工業化產品具有相似的組成結構，使用性能更為良好。與傳統工藝相比，本工藝可明顯壓縮生產工序，降低生產成本。

參考文獻：

［1］ 付興國，牛成繼，曹鐳. 烷基水楊酸鹽系列產品的研制［J］. 油，1996，11（3）：38-43.

［2］ 姚文釗，劉雨花，付興國.烷基水楊酸鹽制備方法的現狀及進展趨勢［A］. 中國汽車工程學會燃料與油分會第十一屆年會［C］, 2004：218-224.

［3］ Inagaki, Jiro, Har, et al. Keytop Sheet for Push-Button Switches［P］. US： 5475192, 1995.

［4］ Kimura Osamu, Okamura Haruki, Yamaka Etsuo. Preparation f Alkylated Hydroxybenzoic Ester［P］. JP:54-160335,1978.

［5］ 姚文釗，付興國，劉雨花，等.中性烷基水楊酸鹽的新型制備工藝研究［J］. 石油煉制與化工， 2006,37（11）：62-66.

［6］ Yamaoka Shinji, Ueda Sanae. Production of Alkaline Earth Metallic Salt of Aromatic Hydro- xycarboxylic Acid［P］. JP:08183754, 1996.

STUDY ON THE PREPARATION TECHNOLOGY AND PERFORMANCES OF MIDDLE-BASED CALCIUM ALKYLSALICYLATE

YAO Wen-zhao, FU Xing-guo, LIU Yu-hua, LIU Yu-feng

（PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060,China）

第2篇

中國水產養殖業發展迅速、總量巨大，傳統的水產監控手段已不適用于現今的狀況，而基于物聯網技術的智能監控能較好地適應新世紀的需求，它協調了低成本、高效率兩種需求，提供詳盡且精確的數據，真正地將科學融入了生產之中。

【關鍵詞】水產養殖 智能監控 物聯網

中國的水產養殖歷史源遠流長，可以追溯到三千年前，而如今中國的水產養殖業沒有辜負這段歷史，在世界上擁有舉足輕重的產量比（占全球總產量的百分之七十五）。改革開放后水產養殖逐步地替代了傳統的捕撈，從八十年代起兩者的產量持平，到二十一世紀初水產養殖的產量占水產品總產量的百分之七十。故而陳舊的養殖手段已然無法適應當今水產養殖業的快速發展，伴隨物聯網技術的抬頭，新世紀的變革已悄然而至。

1 物聯網技術的優勢

陳舊的養殖手段存在著諸多問題，比如效率低、收益率低、破壞環境等等。但以上種種弱點皆是由缺乏科學性導致，以經驗為指導的舊養殖手段已經不適應當代的生產需求，而傳統的人力監控手段更是落后。但是物聯網技術的出現使得智能監控水溶氧含量、酸堿性等等環境數據成為了可能。

物聯網技術以ZigBee技術為核心，它基于IEEE802.15.4協議，簡單、方便、能耗小、續航能力高、價格親民。這將現代機械自動化與傳統的水產養殖結合在了一起，將節能、環保與高效率無縫結合在一起，最終實現了水產養殖業的智能化。

2 關鍵技術

2.1 傳感器技術

人類通過感覺來感知外界，除了視聽嗅味觸五感以外，還有冷熱感、方向感等等，人類也只能通過這樣來獲得外界的信息，所以基于傳感器的監控技術也僅僅是人類感覺的延長，倘若游離到感覺之外，那就稱不上所謂的監控技術了。一般用到的傳感器大致有光敏、聲敏、氣敏、味敏、壓敏、熱敏、濕敏等幾種傳感器。在本次設計中用到的主要有溶解氧傳感器、PH值傳感器、鹽度傳感器、濁度傳感器、氦氮傳感器等幾種。傳感器的原理很簡單，假如要監控水的酸堿度，那么用到的是PH值傳感器，水中PH值的高低將影響到傳感器的電阻值（因為傳感器中有對PH值變化敏感的半導體），換句話說不同的PH值對應不同的電阻值，再將電阻值轉變成肉眼可見的數值顯示在屏幕上，這就達到了監控PH值的效果。

2.2 ZigBee技術

假如說本次設計的監控系統是一只章魚，那么傳感器就是章魚的觸手，而ZigBee網絡則是章魚的神經。ZigBee其實對很多人來說并不陌生，小米的智能家居便是使用ZigBee協議，其最大的特征是短距離、低速率、低功耗，非常適合續航能力要求高的智能水產養殖。而另一個ZigBee的巨大優勢則是安全性極高，至今尚未發現一起破解的先例。雖然在各方面Z-Wave可以替代ZigBee，但Z-Wave所使用的頻段在國內是非民用頻段。

3 系統設計架構

3.1 底層設計

底層是傳感器節點，密集分散在養殖區之中，包括溶解氧傳感器、PH值傳感器、鹽度傳感器、濁度傳感器、氦氮傳感器等多種傳感器，它們會自動搜索并參與到ZigBee的自組網中，同時也會把本節點的網絡IP一并發過去。

本傳感器的處理器采用CC2530處理器，除了處理器外，還包括電池、CCDBUGER調試接口、串口、功放模塊，并接有溶解氧、PH值、鹽度、濁度、氦氮等傳感單元，如果希望傳感器可以接受命令，還可以接上增氧泵、水泵等控制器。

3.2 中層設計

中層是ZigBee的無線自組網，需要有能對傳感器發起信息的響應能力。當傳感器收集到數據后，將自動上傳到無線自組網中，無線自主網就像神經一樣，將數據上傳到“大腦”，也就是上位機之中。而上位機想要對各節點下達命令的話，也是會將命令流入無線自組網中再通過自組網傳遞給傳感器節點的。當數據抵達無線自組網時，自組網本身還要對數據進行粗處理，以滿足上位機或傳感器的需求。

無線自組網由協調器節點產生，協調器節點同樣使用CC2530處理器，并包括了晶振、DB9串口、LED等各類外設模塊以滿足全方位的需求。值得注意的是為確保通信范圍足夠的大，協調器的RF前端正是TI公司的CC2591，并集成了包括功率放大器在內的一系列放大器。這使得僅需少量的電流便可以有效擴大網絡覆蓋范圍。

3.3 頂層設計

上層則包括了上位機、數據庫、遠程監控終端等等。數據上傳到上位機中時，上位機會將數據保存到數據庫中，并將處理過的數據呈現在遠程監控終端的屏幕上。這里可以將上位機與數據庫等合并稱為監控中心，其能力除了保存數據、顯示數據外還有調和數據、數據、命令等等。

4 結論

一方水土養一方人，水產品關系到人民的幸福，水產養殖本身就是一種需要和大自然緊密聯系起來的行業，以破壞環境為代價進行水產養殖本就是一件殺雞取卵的差勁交易，物聯網技術可以將人類科技同大自然聯系起來，已達到一種和諧的境界。傳統的人工養殖對水質變化反應遲鈍，遲鈍到等到無法挽回的時候才反應過來，這份遲鈍不知浪費了多少人力與自然資源，倘若想要做出敏捷的反應那就需要巨大的人力資源，直接提升了成本。智能水產養殖同時解決了兩種需求，它以物聯網技術為核心，實時檢測水質狀況，提供詳盡且精確的數據，還允許遠程控制，真正地將科學融入了生產。不僅如此，同樣的系統亦可以無縫鏈接到農業、畜牧業之中，具背了強大的潛在價值。

參考文獻

[1]徐曉姍.基于物聯網和3G技術的智能水產養殖環境監測系統的設計與應用[J].網絡安全技術與應用，2014（09）：235-236.DOI：10.3969/j.issn.1009-6833.2014.09.149.

[2]Rubberso.小米智能家庭套裝為什么選擇ZigBee協議？[EB/OL].極客公園，2014.

[3]王春明，王翔宇，繆明等.基于物聯網技術的水產養殖環境監控系統設計[J].電腦知識與技術，2015，11（22）：154-157.

[4]顏波，石平.基于物聯網的水產養殖智能化監控系統[J].農業機械學報，2014，45（1）：259-265.DOI：10.6041/j.issn.1000-1298.2014.01.040.

第3篇

以池塘自然生態條件下的養殖方式居多。而發達國家的水產養殖則多采用精養高產，人工或半人工控制

條件下的工業化技術。我國水產養殖科技水平比起世界先進國家和地區來，仍有不少方面存在較大的差

距。為了使水產養殖業持續、穩定、健康的發展，必須深入研究我國水產養殖業的規律，因地制宜，制

定出適合我國水產養殖的新路子。

關鍵詞：水產養殖漁業因地制宜

1、我國水產養殖現狀

我國湖泊水庫眾多，多年來偏重于開發利用，開發技術日趨成熟，在漁業發展中起到了重要作用，

目前我國的湖泊水庫漁業，天然捕撈的比例已很小。在開發的同時，也暴露出一些問題，其中主要是產

值偏低，以及漁業增產與水環境保護之間的矛盾。要解決這兩大問題，就必須對現有的漁業結構作較大

的調整。這就對我國湖泊、水庫漁業研究提出了新的要求[1]。

2、設施漁業

2.1工業化養殖技術

工業化養魚的發展始于工廠化育苗，即在人工控制的條件下實現苗種生產。目前，全世界僅對蝦育

苗場就有3500座，其中我國也有數百座。當前發達國家正在進一步推進工業化養魚的發展，以便節省昂

貴的土地費用，節省緊缺的水資源，為社會提供優質的高蛋白食品。目前，工業化養殖的主要發展方式

是封閉式循環流水養魚，養魚生產向著穩產高產、科學化、產業化方向邁進，養殖的品種主要是優質魚

蝦和貝類，如鮭、鱒、鲆、鯛、鰻、鱸、鲇、鱘、鮑、蝦、甲魚等不下數十種。

2.2網箱養殖技術

我國海水網箱養魚發展迅速，是沿海省市漁業增產的重要方式之一，目前已由傳統的網箱向抗風浪

網箱擴展，養殖品種主要有大黃魚、石斑魚、真鯛等優質魚和一些地方品種，并在加緊開發一些高附加

值的適養品種。這種養殖方式的特點是，活魚可供出口，經營相當靈活，取得了較好的效益。

2.3圍網養殖技術

圍網養殖是利用網片或網片與堤壩、湖岸相結合，在湖泊中圍隔一部分水面進行養殖，是我國水產養殖的特色之一。圍網將養殖魚與湖泊隔開，可以提高放養密度、便于養殖管理及起捕，而湖水又可通

過網片交換，維持較好的水質[2]。由于圍網養殖強度較大，因此天然餌料提供的營養不能滿足魚類的需要

量，必須投喂補充營養。多數圍網養殖是以草食性魚類為主養對象，可利用天然水草作為廉價餌料，同

時補充配合飼料。近年來也有以河蟹等優質水產品為主養對象的。

3、建議優先發展的重點產業領域[3]

3.1基本背景

水產養殖是我國水產業的兩大支柱之一，目前，養殖產量已超過捕撈產量。我國是一個水產大國，總產量已多年穩居世界首位，養殖產量占世界的70%以上。但還不是水產強國，科技競爭力還不強，產業化程度與先進國家比還有較大差距，產業化規模和效益相對落后。針對我國目前的水產養殖環境、技術以及設施狀況，急需推進產業化發展，選擇對于我國水產養殖業可持續發展具有重要作用的領域優先給予支持。

3.2優先發展的重點產業領域

3.2.1海淡水增養殖技術

對中國對蝦、大黃魚、真鯛、牙鲆和優質淡水魚等主要養殖對象進行種質資源庫建設和優良品種的生產；研究新的蛋白源，特別是植物蛋白源的開發，以解決我國動物蛋白源緊缺問題，并研究低污染飼料、抗病添加劑和免疫增強劑，為健康養殖創造良好條件；選擇不同養殖模式的典型水域，通過良性調控，使養殖典型水域的生態環境質量恢復到上世紀70年代以前的水平；構建水產養殖生物亞健康評價、病原及養殖生態早期預警技術體系，構建疫苗、免疫增強劑、植物源藥物、天敵生物制劑、養殖生態改良劑等生物安全抗感染技術和生態安全改良技術體系，提出改善水產動植物在養殖保健管理與食品安全的理論依據和技術措施;推廣優質、高效、安全的養殖技術，使我國傳統的池塘養殖逐步向集約化養殖轉化。

3.2.2設施漁業和漁業工程裝備

集約化養殖設施:以“系統運行經濟性、節能節水無公害、控制性操作、管理智能化、”為目標，運用新技術、新材料，進行系統集成研究和技術運用，推進集約化養殖設施及裝備上一個新臺階。重點研究主要生產品種（如羅非魚、鰻魚、大黃魚、牙鲆、大菱鲆、對蝦、河蟹等）工廠化循環水養殖（或育苗）系統技術和池塘集約化養殖設施新模式。

網箱養殖裝備及設施:重點開展開放性水域深水網箱設施系統、特殊用途海上網箱裝備和內灣、湖泊網箱設施研究與生產。

遠洋捕撈作業裝備和選擇性助漁儀器:加強大洋性漁業捕撈裝備的研制和生產，解決在國際海洋捕撈競爭中裝備條件受制于發達國家的問題，提高捕撈生產效益。加強選擇性助漁儀器的研制，關鍵在以最新科學技術進行應用研究和集成研究，使捕撈作業的目標更準、更有效，從而保護非捕撈對象，修復近海捕撈資源。重點開展大型拖、圍、釣作業船工程及裝備技術和各種選擇性捕撈助漁儀器的技術研究。

水產品流通加工裝備的研究和生產：重點開展魚、蝦、貝類自動化處理機械、淡水魚綜合加工技術及裝備和水產品電子交易系統和冷鏈技術的研究。

3.3觀賞水族類育種與養殖技術

開展對本土觀賞水族種質資源收集、保護，重要觀賞水族新品種的培育，海水觀賞水族的繁育技術以及人工生態系統技術與設備等研究。建立各種類型的觀賞水族準化養殖技術。

3.4水產品現代物流模式與示范

在全國水產品主要集散地，在原有水產品市場的基礎上，建立水產養殖物流中心和養殖信息智能系統，做到專業化、優質化、信息化和國際化，并為當地做出示范。

3.5高新技術集成科技平臺與“產、學、研”聯動平臺

以國家級和部級重點實驗室作為科技孵化平臺，通過大型項目，加大投入，并再建部級重點實驗室5～8個，在原有的部級重點實驗室中爭取2～3個升級為國家重點實驗室。對重點水產院校，通過對原有實踐基地的強化和優先發展，使其成為省（市）級的“產、學、研”基地，以促進科技成果轉化。

參考文獻

[1] 徐跑.我國淡水水產養殖業的現狀和對策.科學養魚,2008.09.

[2] 黃文鈺,舒金華,許朋柱.長江三角洲地區水產養殖存在問題及對策建議[J].土壤,2002年04期.