碳源專利轉讓

1. 怎樣查詢專利號91 109908 5

名稱：香菇營養劑的製造方法
狀態：無權
申請號：91109908.5
申請日：1991-10-22
摘 要 發明涉及一種以香菇菌絲發酵醪液為基礎的香菇營養劑的製造方法。其特點是發酵培養基完全採用天然食物和食品成分,以澱粉或含澱粉的食物成分為碳源,以脫脂大豆、脫脂花生和富含維生素E的小麥胚芽、玉米胚芽、燕麥、芝麻等為氮源,不但促進菌絲增殖而且使產品含有普通香菇製品所缺乏的維生素E,發酵培養採用先慢後快變化的攪拌速度提高發酵菌絲濃度和粗多糖含量。發酵醪液經過調配,均質或濃縮、乾燥等加工處理,全部利用,無三廢產生,避免了資源的浪費,具有明顯的香菇特有的滋味。
申請人 北京市營養源研究所
地址 100054北京市右安門外東濱河路
發明(設計)人 李靜綺 馮來友 王寶華 谷領弟
主分類號 A23L1/28
分類號 A23L1/28

2. 國際專利號查詢

【 專 利 號 】 ZL94100345.0
【 發明名稱 】 一種以菌類、海藻類、中草葯為主要原料制備的保健葯物
【 文摘 】 本發明公開了一種利用菌類、海藻類、中草葯為主原料制備多功能保健葯物的方法，其葯物主原料配方組成是菌類和海藻類佔４０％，中草葯佔６０％，制備工藝步驟有原料選取、粉碎、酸化處理、混合攪拌、接種發酵、離心棄渣、吸附脫色、濃縮、乾燥、成品包裝等，用本發明方法制備的葯物含有大量的小分子活性蛋白和多肽物質，且營養豐富，對人體保健、抗衰老及攻克某些疑難病症有顯著功效。
【 權利要求 】 一種以菌類、藻類、中草葯為主原料制備多功能保健葯物的方法，其特徵在於葯物主原料配方組成的重量百分比是菌類和海藻類佔４０％，中草葯佔６０％，輔助原料是產酶促進劑、氮源、碳源、營養添加劑，經如下工藝步驟制備：原料選取→粉碎磨粉→酸化處理→混合攪拌→接種發酵→離心棄渣→吸附脫色→濃縮→乾燥→成品包裝。
【公開/公告號】 CN1063331
【公開/公告日】 1995.07.12
【 發 明 人 】 林陸山、鄭玉林、林仁鍾
【 申 請 人 】 林陸山
【 通訊地址 】 福建省福州市鼓樓區湖東路83號6樓
【 申 請 日 】 1994.01.08
【授權公告日】 2001.03.21
【法律變更事項】 因費用終止
以上信息顯示該專利號是一個中國發明專利，因未交費用而終止失效，已經成為共知技術

3. 專利號2012102798835查詢該專利號是否是真的

一種制備碳氫合成燃料的方法
審中-實審

申請號：201210279883.5 申請日：2012-08-08

摘要：本發明涉及一種制備碳氫合成燃料的方法。本發明採用石灰石、白雲石為主要原料，加入稀鹽酸提取碳源後再水和少量自製催化劑金屬鈀為反應介質使原料成分產生聚變，根據汽油或柴油的碳氫分子式人工合成碳氫合成燃料。其特徵在於包括以下步驟：a、將石灰石、白雲石跟稀鹽酸反應，生成二氧化碳氣體；b、將生成的二氧化碳氣體輸入反應釜中，在常溫下，將水注入反應釜中，再加入自製催化劑金屬鈀，壓縮反應釜內空氣使反應釜內原料成分產生聚變；c、根據汽油或柴油的碳氫分子式人工合成代替汽油或柴油的碳氫合成燃料，剩餘殘留物、水及自製催化劑可回收應用於b步驟。本發明具有原料成本低，抗爆性好，燃燒效率高、潛熱大，更具清潔性等特點。

申請人： 廣西中新生物能源開發有限責任公司
地址： 530000 廣西壯族自治區南寧市西鄉塘區友愛南路26號17棟1單元101房
發明(設計)人： 王家玉

4. 水污染控制系統的理論技術

城市污水和工業廢水是水體污染的主要污染源，有多種處理方法可供選擇，其中生物處理以其能耗省、運行費用低、實現污染物徹底無害化等諸多優點而被大多數城市污水處理廠作為首選；而工業廢水常含有有毒有害物質，需進行特定的處理。本研究方向發揮微生物學、化學、高分子化學、流體力學、運籌學等基礎學科優勢，長期在城市污水處理和工業污染防治領域進行探索與研究，形成以下研究理論技術：
1、城市污水生物處理的理論和技術，包括：
1）生物脫氮除磷機理、以及胞內聚合物的合成與轉化機理的研究。首次弄清了胞內有機聚合物在好氧、無營養缺陷條件下胞內聚合物形成機理。承擔了國家自然科學基金等四項省部級以上研究課題，多篇研究論文被SCI、EI收錄。在此基礎上開發了「胞內碳源脫氮新工藝」，申請國家發明專利已公開。
2）高效、低耗城市污水常溫厭氧生物處理與新工藝開發。針對城市廢水生物處理工藝能耗高的問題，深入研究厭氧生物處理的機理，開發高效厭氧反應器，結合清潔能源的利用，較好地解決了厭氧反應器冬季運行的問題，開發出適用於低濃度城市廢水常溫處理新工藝，承擔國家「863計劃」二級子課題一項。
3）大型污水處理廠運行工況研究與優化。包括在實際生化過程中胞外有機聚合物形成機理與及其對處理效果的影響，新型處理構築物（如折流式沉澱池）的流態，新工藝（如三槽式氧化溝）工況特點及其運行周期優化等，開發出適用於中國城市污水處理廠工藝和進水條件的工藝模擬與優化軟體，實現污水處理廠新擴建或改造方案的理性決策，以及污水處理廠的長期有效、低成本和達標運行；污水處理回用技術和在線智能控制等。獲國家自然科學基金一項和大型污水處理廠的項目六項，解決了上海竹園污水處理廠（170萬 m3/d），上海石化股份公司水質凈化廠（170萬 m3/d），上海寶鋼（集團）公司等大型污水處理廠的實際運行問題。
4）分子生物學在生物處理工藝中的運用。利用分子生物學手段，分析生物脫氮除磷系統中硝化菌、反硝化菌，聚磷菌、聚糖菌等數量分布及作用；研究厭氧系統中降解有毒、有害有機物的菌屬，進行分離、純化，得到高效優勢菌種。從分子生物學的水平為生物脫氮、除磷機理，新型反應器的開發，指導大型污水處理廠的運行等提供理論支持。
2、工業廢水處理與資源化理論與技術，包括：
1）有毒、有害有機物的厭氧生物處理機理及新工藝開發。對常溫厭氧處理高濃度有毒、有害有機物，厭氧過程中的硫酸還原菌的作用等做深入研究，發表多篇SCI、EI收錄論文，並獲國家自然科學基金重點項目「硫酸還原菌中納米粒子的原位生成和還原過程中的協同作用」。
2）膜分離理論，耐污染、高效分離膜的製造及應用。先後承擔了國家自然科學基金項目「水在聚合物中的狀態及其同膜的分離性質」，以及上海市科委項目二項、市經委項目一項，發表多篇SCI、EI收錄的論文，獲多項發明專利。
3）污染治理過程中資源的綜合利用研究與應用，完成了中法國際合作項目「用滲透蒸發技術回收在污水中的揮發性有機物」，開發出「造紙黑液中提取絮凝劑、木質素的方法」等資源化技術，獲四項國家發明專利。
4）新型高分子處理葯劑的合成與應用。如含磷多元共聚物水處理劑的合成與應用，羧酸類接枝型高效減水劑的合成與分散機理等，獲多項發明專利，大量生產，並被上海寶鋼（集團）公司等大企業再生產中使用，產生良好的經濟效益。

5. 誰能詳細的介紹一下AO污水工藝，謝謝啦

目前城市生活污水的生化處理技術已是十分成熟，可供選擇的工藝有普通活性污泥法、氧化溝法和間歇式活性污泥法（SBR）等以及一些演變工藝。這些工藝花樣繁多，人們在不斷探索和改進，力圖使工藝更加高效和節能。
普通活性污泥法具有運行穩定、管理方便的優點，前人在設計和運行方面積累了大量的工程經驗，但普通活性污泥法也存在著在運行不當時或進水水質異常時易發生污泥膨脹導致出水惡化的問題，同時由於污泥泥齡較短和沒有缺氧工況；對氮、磷的去除率不理想，隨著社會經濟發展，進入水體的污染負荷已嚴重超過水體自然凈化能力，特別是氮、磷在自然水體中積累，造成水體的富營養化已成為人們普遍關注的問題。所以城市生活污水的脫氮除磷顯得越來越重要。
正是在這種背景下，氧化溝、SBR工藝近年來在處理城市污水中得到了廣泛的應用，對控制水體氮、磷積累起到了良好效果。
下面就若干主要生物除磷脫氮工藝敘述如下：
1． 按空間分割的連續流活性污泥法
1.A2/O法及UCT法
A2/O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫,它是厭氧—缺氧—好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，A2/O工藝於70年代由美國專家在厭氧—好氧除磷工藝（A/O工藝）的基礎上開發出來的，該工藝在厭氧—好氧除磷工藝（A/O工藝）中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液迴流至缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的。
A2/O工藝它可以完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能,脫氮的前提是NH3-N應完全硝化,好氧池能完成這一功能,缺氧池則完成脫氮功能，厭氧池和好氧池聯合完成除磷功能。
其流程簡圖見圖3-1

進水 出水
厭氧池缺氧池好氧池 二沉池

混合液迴流
活性污泥迴流

圖1A2/O法流程簡圖

首段厭氧池，流入原污水與同步進入的從二沉池迴流的含磷污泥混合。本池主要功能為釋放磷，使污水中P的濃度升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中BOD濃度下降；另外，NH3--N因細胞的合成而被去除一部分，使污水中NH-3-N濃度下降，但NO-3-N含量沒有變化。
在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將迴流混合液中帶入的大量NO-3-N和NH-2-N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度大幅度下降，而磷的變化很小。
在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續下降；有機氮首先被氨化繼而被硝化，使NH-3-N濃度顯著下降，但隨著消化過程使NO-3-N的濃度增加，P隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速度下降。所以，A2/O工藝它可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH-3-N應完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯合完成除磷功能。
本工藝在系統上是最簡單地同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小於同類工藝，在厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下可處理抑制絲狀繁殖，克服污泥膨脹、SVI值一般小於100，有利於處理後污水與污泥的分離，運行中在厭氧和缺氧段內只需輕緩攪拌，運行費用低。由於厭氧、缺氧和好氧三區嚴格分開，有利於不同微生物菌群的繁殖生長，因此脫氮除磷效果較好。目前，該法在國內外使用較為廣泛。為解決迴流污泥中硝酸鹽對厭氧放磷的影響，工程上可將迴流污泥分兩點厭氧池迴流，大部分污泥迴流至缺氧池，少部分污泥迴流至厭氧池。
為了解決A2/O法迴流污泥中過多的硝酸鹽對厭氧放磷的影響，產生了UCT工藝，流程簡圖見圖3-2。
缺氧迴流 混合液迴流
100%~200% 100%~300%
進水 出水
厭氧池 缺氧池 好氧池 二沉池

污泥迴流 50%~100% 剩餘污泥

圖2UCT除磷脫氮工藝

與A2O法相比，UCT工藝為同之處在於污泥先迴流至缺氧池，而不是厭氧池，再將缺氧池部分混合液迴流厭氧池，從而減少迴流污泥中硝酸鹽對厭氧放磷的影響。但UCT工藝增加了一次迴流，多一次提升，運行費用將有所增加。
2.氧化溝法
氧化溝又稱「循環曝氣池」，污水和活性污泥的混合液在環狀曝氣渠道中循環流動。氧化溝是50年代由荷蘭的巴斯維爾（Pasveer）開發，它屬於活性污泥法的一種變形，由於它運行成本低，構造簡單，易維護管理，出水水質好、運行穩定、並可以進行脫氮除磷，因此日益受到人們重視並逐步得到廣泛應用。
氧化溝處理系統的基本特徵是曝氣池呈封閉式溝渠型，它使用一種方向控制的曝氣和攪動裝置。一方面向混合液中充氧，另一方面向反應池中的物質傳遞水平速度，使污水和活性污泥的混合液在溝內作不停的循環流動。從反應器的觀點看，氧化溝屬於一種獨具特色的連續環式反應器（CLR）。
氧化溝除本身的溝體外，最重要的組成部分就是曝氣機。氧化溝的曝氣設備起著向水中供氧，推動水循環流動，以及混合和保證溝中的活性污泥呈懸浮狀態等作用。氧化溝的曝氣設備不是沿池長均分布，而是分區定位排列，一般位於氧化溝的進水一端。由於氧化溝巧妙地結合了連續式反應器和曝氣設備特定的定位布置，使氧化溝具有若干與眾不同特性。
1）氧化溝結合推動和完全混合的特點，有利於克服短流和提高緩沖擊能力。
一般氧化溝的入流設置在曝氣區上游，而出流安排在入流口的上游。這樣的安排，從短期內（循環一周）看，氧化溝具有推動系統的特點；若從長期內（循環多周）看，氧化溝又具有完全系統的特點。兩者的結合，一方面是入流必須至少循環一周才能流出，這就是基本上杜絕了短流，另一方面，循環的混合液又可提供很大的稀釋倍數對入流進行稀釋，提高了對沖擊負荷的緩沖動力。因而氧化溝是一個有效和可靠的處理系統。
2）氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度，特別適用於硝化反硝生物處理工藝。
氧化溝由於結合了完全混合的推流式反應器的特徵，同時曝氣器又是定位分區布置的，很明顯，沿水流方向存在溶解氧的濃度梯度。在氧化溝中存在曝氣區、需氧區的氧含量則很有限。因此，氧化溝特別適合於硝化和反硝化。這樣，一方面可利用反硝化過程所釋放的氧來滿足10-20%的需氧量，另一方面可利用反硝化過程恢復部分鹼度。
3）氧化溝功率密度的不均勻分配，有利於氧的傳遞、液體混合和污泥絮凝。
由於氧化溝上曝氣設備的不均勻設置，使氧化溝內的功率密度呈不均勻分布。氧化溝內存在兩個能量內，一個是設備曝氣裝置的高能量區，一個是環流的低能量區，這二者之間可以認為是能量由高到低的彌散過程。
4）氧化溝的整體體積功率密度低，可節省能量。
氧化溝遵守著動量守恆原則，一旦池內混合液被加速到所需流速時，維護循環所需要的水力動力只要克服摩阻和彎道損失即可。與彌散作用不同，循環或對流混合能夠增強其自身的攪動作用。結果，為了保持使用固體懸浮的速度，所需要的單位容積動力就大大低於其它系統。
氧化溝包括很多類型如卡魯塞爾、三溝式、澳巴勒、D型氧化溝、組合式氧化溝等，氧化溝的水流特徵介於推流式和完全混合之間，也可以認為是完全混合池，抗沖擊負荷強，通過控制曝氣轉刷的開停和轉速來控制氧化溝內某池段溶解氧的濃度，形成厭氧、缺氧和好氧區，因此也具有除磷脫氮的功能。
D型氧化溝為雙溝交替工作式氧化溝，由池容完全相同的兩個氧化溝組成，兩溝串聯運行，交替地作為曝氣池和沉澱池，不單設二沉池。D型氧化溝的缺點主要是曝氣設備利用率低、池容積利用率低。為了達到脫氮目的，在D型氧化溝的基礎上又發展了半交替工作式的DE型氧化溝，該溝設獨立的二沉池和迴流污泥系統，兩溝交替進行硝化和反硝化。
T型三溝式氧化溝集缺氧、好氧和沉澱於一體，兩條邊溝交替進行反應和沉澱，無需單獨的二沉池和污泥迴流，流程簡潔，具有生物脫氮功能。由於無專門的厭氧區，因此，生物除磷效果差，而且，由於交替運行，總的容積利用率低（約55%），設備總數量多，設備空置率高。為了達到除磷脫氮目的，提高設備利用率，結合T型、DE型氧化溝的特點，可以組合成半交替工作式的DT型氧化溝，該溝同樣具有獨立的二沉池和迴流污泥系統，三條溝根據進水水質、水量的變化，交替進行硝化和反硝化。
組合式氧化溝是隨著各種氧化溝的廣泛應用而發展起來的一種新型氧化溝污水處理技術。組合式氧化溝就是不單獨設二次沉澱及污泥迴流設備的氧化溝。近幾年在我國四川、山東等地均有組合式氧化溝污水處理工藝的污水廠建成投用，運行效果較好。組合式氧化溝技術既有氧化溝處理工藝的基本特徵，又由於曝氣凈化與固液分離的一體化而獨具特色：
A.工藝流程短，構築物和設備少，不設初沉池、二沉池、污泥消化池，故投資省，佔地少。
B.污泥自動迴流，不設污泥迴流泵站，因此能耗低，管理簡便容易。
C.處理效果優於我國國家二級排放標准，工作穩定可靠。
D.產生的剩餘污泥量少，污泥不需消化，且達到穩定狀態，易稅水，不會帶來二次污染。
E.一體化氧化溝造價低、建造快、設備事故率低、運行管理方便。
F.一體化氧化溝固液分離效果優於普通的二沉池，能承受較大的沖擊負荷，使整個系統能夠在較大的流量范圍內穩定運行。
G.污泥迴流及時，減少了污泥膨脹及反消化浮泥的可能。
3.AB法
AB法處理工藝，系吸附生物降解工藝的簡稱，是把德國亞琛大學賓克（Bohnke）教授於70年代中期開創的。由於它在處理效率、運行穩定性、工程投資和運行費用等方面與傳統活性污泥法相比均有明顯優勢，80年代開始為生產實踐所採用。目前國內已有很多用於處理城市污水的實例，如青島海泊河廢水處理廠，泰安廢水處理廠、深圳濱河污水處理廠，山東淄博污水處理廠、杭州大關污水處理廠以及廣州獵德污水處理廠等。
A段的效應
1）A段中存活大量的細菌，而且還不斷地進行繁殖、適應、淘汰、優選等過程，從而能夠培育出適應性和活性都很強的微生物群體，本工藝不設初沉池，使原污水中的微生物全部進入系統，使A段成為一個開放式的生物動力學系統。
2）A段負荷較高，有利於增殖速度快的微生物增長繁殖，而且在這里成活的只能是抗沖擊能力強的原核細菌，其它微生物都不能存活。
3）污水經A段處理後，BOD去除60～70%；可生化性大大提高，有利於B段工作。
4）A段污泥產率較高，吸附能力強，重金屬、難降解物質以及氮、磷等植物性營養物質等，都可以通過污泥的吸附作用，而得到部分的去除。
5）A段對有機物的去除，主要是靠污泥絮體的吸附作用，生物降解只佔三分之一左右，由於物理化學作用佔主導作用，因此，A段對毒物、 pH值、負荷以及溫度的變化都有一定的適應性。
B段的效應
1）B段所接受的污水來自A段，水質、水量都比較穩定，沖擊負荷不再影響本段，凈化功能得以充分發揮。
2）B段承受的負荷率為總負荷率的40～50%，曝氣池的容積較傳統法減少。
3）B段的污泥齡較長，氮在A段得到了部分去除，BOD/N比值有所降低，這樣，B段具有進行硝化反應的工藝條件。
AB法工藝是由超高負荷性污泥系統（A段）和中低負荷活性污泥系統（B段）串聯組成，A段的主體為吸附池及中間沉澱池，B段的主體為曝氣池及二次沉澱池，AB兩段各自擁有獨立污泥迴流系統。兩段完全分開，各自有獨特的生物群體，有利於功能穩定。A段屬高負荷低供氧，可去除BOD5約50%，曝氣時間僅為0.5hr左右，污泥負荷在3kg/kg.d以上。B段為低負荷，要滿足脫氮除磷要求，還必須在B段採用A2/O法或其他能脫氮除磷的工藝，如深圳濱河污水處理廠B級就是採用三槽式氧化溝工藝。因此本方法只適用於高濃度污水，一般認為BOD5在250～300mg/l以上才合理。從國內污水處理廠的調查情況來看，AB工藝的投資指標是居高位的。
A-B法的工藝特點
AB法工藝的特點：A段負荷高，曝氣時間短，僅0.5h左右，污泥負荷高達2~6kgBOD5/（kgMLSS.d）。B段污泥負荷較低，為0.15~0.30kgBOD5/（kgMLSS.d）。該法對毒物、pH值、負荷以及溫度的變化都有一定的適應性；運行穩定性較好；運行費用相對較低；工藝復雜，工程構築物較多，設備較多；污泥量較大；該法對有機物、氮和磷都有一定的去除率，適用於處理濃度較高、水質水量變化較大的污水，通常要求進水BOD5≥250mg/l，AB法才有明顯的優勢。本工程設計進水BOD5為100mg/l，採用AB法顯然不太合適。
3.2.1 按時間分割的間歇式活性污泥法
序批式活性污泥法，又稱間歇式活性污泥法，近幾年來，已發展成多種改良型，主要有：傳統SBR法、CASS法、ICEAS法、Unitank法和MSBR法。
1.傳統SBR法
間歇式活性污水法（Sequencing Batch Activated Sludge Reactor縮寫為SBR活性污泥法），又稱序批式活性污泥法，其污水處理機理與普通活性污泥法完全相同。SBR法於70年代由美國開發，並很快得到了廣泛應用。
由於SBR運行操作的高度靈活性，在大多數場合都能代表連續活性污泥法，實現與之相同或相近的功能。改變SBR的操作模式，就可以模擬完全混合式和推流式的運行模式。在反應階段，隨著時間的推移，反應池的有機物被微生物降解，廢水濃度越來越低，非常類似穩態推流式，只不過這是一種時間意義上的推流。如果進水期很長，反應池中廢水的有機物在這個時期累積程度非常小，那麼這種情況就接近於完全混合式。
與連續流相比，SBR有許多優點，具體如下：
（1）運行管理簡單 系統控制硬體如電動閥、氣動閥、電磁閥、液位感測器、流量計、時間控制器及微電腦已產品化，能夠為SBR系統提供可靠的自動化控制，大大縮短了管理人員的操作時間，甚至實現無人化管理。
（2）降低造價，減少佔地 由於SBR將曝氣與沉澱兩個過程全並在一個構築物中進行，不需要二次沉澱池和污泥迴流系統，甚至在大多數情況下可以不設初次沉澱池，所以佔地面積可縮小1/3-1/2，基建投資節省20%-40%。
（3）耐沖擊負荷 SBR充水時可作為均化池，對水質、水量的變化具有調節作用。在採用長時間進水和每周期換水體積很小的運行模式時，SBR可以模擬完全混合式流態，對進水有稀釋作用，這也是SBR耐沖擊負荷的一個原因。
（4）出水水質好 主要原因是：第一，SBR系統可隨時調整運行周期和反應曝氣時間等的長短，使處理水達標後排放；第二，沉澱是靜止條件下進行的，沒有進出水的干擾，泥水分離效果好，可避免短路、異重流的影響；第三，可根據泥水分離情況的好壞控制沉澱時間，使出水SS最少；第四，SBR不僅可以處理一般有機物，還可以去除氮、磷等營養物，某些難降解物也可得到降解。
（5）可抑制活性污泥絲狀菌膨脹：廢水進入反應池後，濃度隨反應時間而逐漸降低。因此，存在有機物的濃度梯度。這一濃度梯度的存在對於抑制絲狀菌膨脹，保持良好污泥性狀，具有重要作用。從另一方面看，缺氧、好氧狀態並存，能夠抑制專性好氧絲狀菌的繁殖。研究和工程應用表明，SBR污泥的SVI值多在100左右，能有效地抑制絲狀菌污泥膨脹。
（6）脫氮除磷 適當控制運行條件，SBR系統可在不投加任何化學葯劑的情況下，同時去除氮、磷等營養物，十分簡便。
與A2/O工藝、氧化溝工藝不同的是其脫氮除磷的厭氧、缺氧和好氧不是由空間來劃分的，而是用時間來控制的。在同一池體中形成厭氧、缺氧和好氧，完成脫氮除磷過程，而後開始沉澱並通過撇水器出水，完成一個周期。該工藝不需要迴流污泥和迴流混合液，也不設置專門的二沉池，處理構築物少，但總的容積利用率較低，一般小於50%，因此一般適用於較小規模的污水處理廠。
SBR由於是變水位靜置排水，沉澱效果雖好，但需專門的撇水設備，自控要求高，另外，由於是變水位排水和運行，一方面造成水頭的浪費；另一方面如採用微孔曝氣方式，水位變化易對曝氣器構成損害。
2.CASS法ICEAS法
CASS、ICEAS工藝即連續進水、間歇操作運行轉的活性污泥法。與傳統SBR法不同之處在於設置了多座池子，盡管單座池子間歇操作運行，但使整過程達到連續進水、連續出水。其進水、反應、沉澱、出水和待機在一座池中完成，常用四座池子組成一組，輪流運轉，一池一池的間歇處理。這種工藝，每座池子都需安裝曝氣設備、用於沉澱的潷水器及控制系統，間歇排水，水頭損失大，設備的閑置率較高、利用率低，投資大，要求自動化程度相當高。
目前，國內昆明第三污水處理廠採用了ICEAS工藝，設計規模為15萬m3/d，已建成投入運行。
CASS工藝是Goronszy教授在ICEAS的基礎上開發出來的，是SBR工藝的一種新的形式。通常CASS一般分為三個反應區：一區為生物選擇器，二區為缺氧區，三區為好氧區。生物選擇區是設置在CASS前端的小容積區，通常在厭氧或兼氧條件下運行。生物選擇器的最基本功能是防止產生污泥膨脹。同時還具有促進磷的進一步釋放和強化反硝化的作用。在這個區內難降解大分子物質易發生水解作用，對提高有機物的去除率是有一定的促進作用。主反應區則是去除有機物的主場所。運行過程中，通常將主反應區的曝氣強度加以控制，以使反應區內主體溶液中處於好氧狀態，主要完成降解有機物過程。
在池的末端設有潛水泵，污泥通過此潛水泵不斷地從主曝氣區抽送至生物選擇器中。CASS生物選擇器和缺氧芪的設置和污泥迴流的措施，保證了活性污泥不斷地在選擇器中經歷一個高絮體負荷（So/Xo）階段，從而有利於系統中絮凝性細菌的生長，進一步有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖。CASS工藝沉澱階段不進水，保證了污泥沉降無水力干擾，在靜止環境中進行，可以進一步保證系統有良好的分離作用。
◆CASS工藝運行工藝
CASS反應池內分為選擇區和反應區，CASS反應池的運行操作由進水、反應、沉澱、潷水和待機五個階段組成。
進水期：污水連續流入反應池內前部的選擇區，與從反應池後部的凡庸區不斷循環至此的污泥混合，使污泥吸收易溶性基質，並促使絮凝性微生物產生。污水在選擇區厭氧狀態下停留1小時後，從選擇區與反應區隔牆下部的入口以低速流入反應區。連續進水可簡化對進水的控制，這樣的的分池系統也避免了水力短路。
反應期：污水進入反應區池中發生生化反應，在此階段可以只混合不曝氣，或既混合有曝氣，使污水處於是反復的好氧—缺氧狀態，反應期的長短一般由進水水質及所要求的處理程度而定。
沉降期：在此階段反應器內混合液進行固液分離，因該階段在完全靜止情況下進行，表面水力和固體負荷低，沉澱效率高於一般沉澱池的沉澱效率。
排水期：當池水位升到最高水位時，沉澱階段結束，設置的反應池末端的潷水器開動，將上清液緩緩潷出池外，當池水位降到低水位時停止潷水。
待機期：本處理系統為多池聯合運行，在每池潷水後完成了一個運行周期，在實際操作中，潷手所需時間往往小於理論最大時間，故潷水完成後兩周期閑置時間就是待機期，該階段可視污水的水質、水量和處理要求決定其長短甚至取消。在此階段可以從反應池排除剩餘活性污泥。反池池排出的剩餘污泥由於泥齡長，已基本穩定。
◆CASS生化反應池
在進水期、反應期達到硝化階段時，可減少或停止供氧，沉澱期或排水階段都可以發生反硝化。CASS系統進水初期、高濃度的有機物首先消耗池內溶解氧，反硝化以剛進入的污水中有機物作為電子供體，將池內NO3-N還原為N2逸出水面。在反應後期，達到硝化階段，污水中含有有機物濃度已大為減少，這時可減少或停止曝氣，可以利用內碳源進行反硝化。在沉降期和排水期所發生的反硝化也是利用內碳源作電子供體。
在選擇區活性污泥也會吸附污水中有機物並以多聚物形式貯存起來。當反應達到部分硝化後，減少或停止向混合液中供氧，則貯存碳源釋放。反硝化菌可以利用釋放的貯存碳源進行SBR系統所特有的利用貯存碳源進行反硝化。
反應池曝氣時聚磷菌利用有機物氧化放出的能量，大量吸收混合液中的磷，以聚磷酸鹽的形式儲存於體內，水中的磷轉移到污泥里，沉澱時處於缺氧狀態，部分聚磷菌尚未將吸收的磷大量釋放，即以剩餘污泥形式排出系統，從而達到去除水中磷的目的。至潷水是污泥層呈厭氧狀，DO和NOx-N的接近零，聚磷菌將體內的聚磷酸鹽水解，釋放出正磷酸鹽和能量，有利於下一階段充分吸收磷。即微生物在反應池中不斷地處於厭氧和好氧交替運行狀態，從而實現生物除磷。
CASS處理工藝的特點：
不設二沉池，曝氣池兼具二沉池功能所需的機械和工藝設備較少，自控運行管理簡單；曝氣池容積小於連續式，建設費用和運行費用都較低；SVI值較低，污泥易於沉澱，在一般情況下，不產生污泥膨脹現象；易於維護管理，工藝調整靈活，處理水水質優於連續式；對水質、水量變化的適應性強，運行穩定；處理效果好，BOD5去除效率高，除磷脫氮效果優於傳統活性污泥法、氧化溝法和AB法，產泥量少；佔地面積少，基建費用低；設備閑置率較高；要求自動控製程度較高。
3.MSBR法
MSBR是80年代後期發展起來的技術，MSBR是連續進水、連續出水的反應器，其實質是AA/O系統後接SBR，因此具有AA/O生物除磷脫氮功能和SBR的一體化控制靈活等優點。
污水進入厭氧池，迴流活性污泥在這里進行充分放磷，然後污水進入缺氧池進行反硝化。反硝化後的污水進入好氧池，有機物在這里被好氧菌降解、活性污泥充分吸磷後再進入起沉澱作用的SBR池，澄清後的污水被排放，此時另一邊的SBR在1.5Q迴流量的條件下進行起反硝化、硝化，或起靜置預沉的作用。迴流污泥首先進入濃縮區進行濃縮，上清液直接進入好氧池，而濃縮污泥則進入缺氧池，一方面可以進行反硝化，另一方面可消耗掉迴流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨後的厭氧放磷提供更為有利的條件，在好氧池和缺氧池之間有1.5Q的迴流量，以便進行充分的反硝化。
4.UNITANK法
UNITANK工藝又稱單池活性污泥法，是比利時西格斯水處理工程公司於80年代末開發的專利（SEGHERS ENGINEERING WATER NV）技術。UNITANK生物處理池是由三個矩形池組成，三個池水力相連通，每個池中均設有供氧設備，可採用鼓風曝氣或採用表面曝氣，在外邊兩側矩形池，設有固定出水堰及剩餘污泥排放泵，該池既可作曝氣池，又可作沉澱池，中間一隻矩形池只作曝氣池。進入系統的污水，通過進水閘門控制可分時序分別進入三隻矩形池中任意一隻池。當左池進水，此時左池與中間池曝氣，右池為沉澱池，水從左向右流過，從右池上部的固定堰溢出，經過一定時間後，進水從右池進，左池出，則左池變為沉澱，右池與中間池曝氣，這樣形成一個周期，與SBR原理接近，它是在同一容器中通過攪拌、曝氣完成厭氧、缺氧、好氧過程，因而同樣具有除磷脫氮功能。
UNITANK由於基本是定水位運行，連續進水、出水避免了SBR工藝中水位變化帶來的不利因素。
UNITANK工藝的特點如下：
（1）結構緊湊，模塊化設計；
（2）運行模式靈活，可自控運行；
(3)不需刮泥設備和污泥迴流，工藝流程簡便；
(4)佔地面積少；
（5）投資節省。
但由於UNITANK缺專門的厭氧區，實際操作中很難達到釋磷所需求的絕氧狀態（無分子態氧和無硝態氧），影響到厭氧段磷的釋放，而只有厭氧段磷釋放得徹底，好氧段磷的吸附量才越大，進入剩餘污泥中的磷也越多，從而達到較高的除磷效果。
日前，澳門凼仔污水廠採用了該工藝，設計規模為7萬m3/d，處理效果良好，但該廠不要求脫氮除磷。
5.往復式生化處理法
本工藝借鑒了Unitank、MSBR的成果，兼有Unitank一體化工藝和A2/O工藝的優點，是一種取長補短的組合技術。
該工藝具有如下優點：
（1）池中設有專門的厭氧池，完善了除磷效果，具有A2/O的優點。
（2）本工藝視BOD5負荷的大小，可以A2/O法運行，也可以A2/O法運行，比傳統A2/O法更具靈活性。
（3）每一組池中的每一格池體積較大，且為完全混合型，因而耐沖擊負荷較強。
（4）具有一體化工藝的優點，佔地面積小。
（5）由於佔地面積小，相應的征地費、地基處理費用小，又由於矩形壁可以共用，土建費用小，因此投資相對較低。
（6）本工藝流程簡潔，不需單獨設二沉池，曝氣、沉澱合用一池，交替運行。

6. 我國的人工合成金剛石

沈才卿

作者簡介：沈才卿，中寶協人工寶石專業委員會第一屆副主任委員，第二、三屆常務副主任委員兼秘書長，核工業北京地質研究院成礦模擬實驗室高級工程師。

一、金剛石的性質

金剛石的化學成分是碳（C），可含有硼和氮等雜質。

結晶狀態：晶質體。

晶系：等軸晶系，常見八面體、菱形十二面體、立方體等晶形，晶體常發育階梯狀生長紋、生長錐或蝕象。

常見顏色：①白色系列，無色至淺黃、淺褐；②彩色系列，深黃、褐、灰色，淺至深的藍、綠、橙黃、粉紅、紅、紫紅色，偶見黑色。

光澤：金剛光澤。

摩氏硬度：10。

密度：（3.52±0.01）g/cm³。

光性特徵：均質體，偶見異常消光。

折射率：2.417。

雙折射率：無。

色散率：0.044。

紫外熒光：長波下熒光從無至強均有，熒光顏色有藍色、黃色、橙黃色、粉色等，短波較長波的熒光弱。

特殊性質：鑽石熱導率高於所有其他物質（最近人工合成的碳硅石除外），另外，發光性較特殊，將鑽石置於日光下暴曬後，會發出淡青藍色的磷光；在X射線照射下大多數發天藍色或淺藍色熒光，極少數不發熒光；在陰極射線下發藍色或綠色光。

無論是天然金剛石還是人工合成金剛石，它們對所有的酸都是很穩定的，甚至在高溫下酸也不能在金剛石晶體上顯示出任何作用；但是，金剛石在鹼、含氧鹽類和金屬等溶體中，很容易受浸蝕。由於金剛石的成分是碳，所以在純氧中溫度達到700～780℃可燃燒；在空氣中不斷加熱至800～1000℃時也可燃燒；在真空中800～1700℃條件下，僅在結晶表面的薄層有石墨化，內部無變化；在惰性氣體中，約1700℃以上時，整個結晶體迅速發生石墨化，最後成為石墨粉末，石墨化的開始溫度隨結晶體而異，在1600～1800℃之間。金剛石的熔化溫度為（3700±100）℃。有缺陷的金剛石晶體，在加熱時往往破裂，但結晶完好的金剛石晶體可以加熱到1800～1850℃，且可急速冷卻，此時它們不僅沒有被破壞，反而由於消除了局部應力而使晶體得到強化。

最常見的金剛石晶體是八面體，其次是斜十二面體，真正的立方體是很少的。金剛石的硬度最高，卻很容易裂開，它最容易沿晶體面網間距最大的（111）面裂開，這個面也稱金剛石的「解理面」，著名的金剛石「庫利南」原石重 3106.9克拉，就是利用金剛石的解理面劈成許多小塊的。對於晶體完好、無可見缺陷的金剛石來說，將晶體劈開的壓力在300～1000N/cm²之間。

二、金剛石的人工合成歷史、方法和原理

1.人工合成金剛石的歷史

1953年人工合成金剛石首次在瑞士 ASEA公司試驗成功，但沒有報道。1955年2月15日美國通用電氣公司最先報道了人工生長金剛石獲得成功的消息，取得了發明權。自此，世界各國紛紛進行人工合成金剛石的試驗和開發，起初人們只能大量合成出細小的、質量不高的工業級金剛石，主要供工業方面應用。但人們一直在設法長出優質的金剛石大單晶。終於在1970年，美國通用電氣公司宣布用晶種法、經過七天時間生長出了5～6mm的寶石級金剛石，晶體重量達1克拉左右。後來，他們致力於提高晶體生長速率的研究，只需幾十小時就可生長出上述同樣大小的金剛石。1992年，該公司合成出熱導率比天然金剛石大2倍的超級金剛石，顆粒重量達到3克拉。南非 De Beers公司在20世紀70年代初能生長出寶石級金剛石，1987年生長出了11.14克拉的大單晶，是淺黃色、透明的寶石級八面體歪晶形金剛石，1990年又宣布生長出了14.3克拉的金剛石大單晶，資料表明，後來又合成出重30多克拉的黃—棕色金剛石晶體。前蘇聯科學院西伯利亞分院1990年宣布生長出了7.5mm，重1.5克拉的不同顏色的寶石級金剛石。他們是目前世界上唯一能將人工合成鑽石（通常將加工好的金剛石稱鑽石）進入市場的國家。如今，俄羅斯與泰國的合資企業 Tairus公司生產人工合成鑽石，既供裸鑽又供鑲嵌好的鑽飾。據報道，美國向俄羅斯購買了人工合成寶石級金剛石的技術，因此，市場上也有美國生產的人工合成鑽石。

2.我國的人工合成金剛石歷史

我國的人工合成金剛石於 1963年獲得成功，由於工藝比較成熟，還有專門生產設備的廠家，供求量又大，不少鄉鎮企業都能生產。據1998年統計，我國有大小人工合成金剛石廠3000家左右，年產量5億克拉左右，但這些人工合成金剛石都比較小，只能作工業用，其質量屬於工業級。對於大顆粒金剛石，曾於1974年由上海硅酸鹽研究所用金屬薄膜法生長出了優質金剛石大單晶，並於1977年生長出最大達4mm，重量達0.29克拉的含硼半導體金剛石大單晶，後於1985年又採用晶種法獲得了直徑3.2mm，重量為0.2克拉的優質人工合成金剛石大單晶。但直到現在，我國尚未進入商業生產人工合成寶石級金剛石的行列，也就是說，珠寶首飾市場上至今沒有我國生產的人工合成鑽石。據2002年年中的不完全統計，我國人工合成金剛石廠有4000～5000家，但生產單顆粒工業級人工合成金剛石的廠家只有450家左右，其他主要是生產聚晶金剛石或生產金剛石製品的。然而，這450家左右的人工合成工業級金剛石廠的產量較大，從消耗的原材料與觸媒量估算（原材料與觸媒的用量與人工合成金剛石的產量之間有一定的比例），我國人工合成工業級金剛石的年產量應當有12億克拉左右，估算年生產能力可達15億～20億克拉。通過強強聯合或兼並，我國目前年產量達2000萬克拉人工合成工業級金剛石的廠有10家左右，最大的廠家可達年產量1億～2億克拉人工合成工業級金剛石。六面頂金剛石壓機用的葉蠟石外形見圖1，合成金剛石原料分選機見圖2。

圖1 六面頂金剛石機用葉蠟石外形

3.我國人工合成工業級金剛石的優勢與劣勢

我國人工合成工業級金剛石年產達12億克拉左右，但目前全世界年產人工合成工業級金剛石（除中國外）有7億～8億克拉，其中主要生產國及公司有：俄羅斯，年產 2億克拉左右，美國，年產2億克拉左右，De Beers公司年產2億克拉左右，可見我國年產量的優勢很大。但是，我國生產人工合成工業級金剛石的劣勢也很大，主要差距有：①每一次合成金剛石產量（單產）的差距：國外達到單產600～700克拉；我國97%以上的人工合成工業級金剛石生產廠用的是六面頂金剛石壓機，最少的單產僅10克拉左右，好的能達到單產30克拉左右，最好的能達到單產40克拉左右；二面頂金剛石壓機單產較高，可達60克拉左右，可見與國外人工合成金剛石單產差距很大。②人工合成工業級金剛石質量的差距：人工合成工業級金剛石的質量主要有下列幾方面：合成金剛石單顆粒抗壓強度、晶體形態、熱穩定性、抗沖擊強度、粒度大小等，與國外主要生產國生產的人工合成工業級金剛石比，我國生產的人工合成工業級金剛石質量比較差。國內同類產品比較，二面頂金剛石壓機生產的人工合成工業級金剛石的質量比六面頂金剛石壓機生產的人工合成工業級金剛石質量好。③價格差距：我國出口的人工合成工業級金剛石以原料為主，每克拉平均銷售價為10美分左右；國外的人工合成工業級金剛石原料平均售價70～80美分，最高售價可達1～2美元。價格是由產品質量決定的，這也印證了我國生產人工合成工業級金剛石的質量較差的評價。④設備的差距：國外以二面頂金剛石壓機為主要生產設備，其壓力相當於6000～10000t，合成腔的體積大，所以單產高；我國有97%的人工合成金剛石是用六面頂金剛石壓機生產的，其優點是投資低，技術難度不高；但缺點是合成壓腔小，單產低，質量差；對於二面頂金剛石壓機來說，其壓力比六面頂金剛石壓機大，但壓力相當於2500噸，比國外的二面頂金剛石壓機的壓力小很多，合成腔也比國外的小，所以單產比較低。我們能把壓力提高嗎？！難。據說主要是國內生產的相當於6000噸壓力用的合成腔材料質量達不到要求。目前，國內已有單位從國外引進相當於6000噸壓力的金剛石壓機用以生產高質量的人工合成工業級金剛石。

圖2 合成金剛石原料分選機

4.我國人工合成金剛石的最新進展

1）在20世紀90年代，原國家建材部人工晶體研究所，曾用化學氣相沉澱法（CVD）法生長出2mm厚、5mm邊長的黑色金剛石戒面供應市場。據北京航空航天大學陳汴琨教授介紹，2006年我國某單位已能用此法生長出厚1mm左右，面積100cm²左右，重量為150克拉的金剛石塊體，只不過價格還偏高，這樣一塊金剛石原料的價格在1萬元人民幣左右。

2）2003年8月14日，《寶玉石周刊》刊登了「我成功在440℃下合成金剛石」的消息。中國科學技術大學陳乾旺教授領導的研究組在關於「低溫還原 CO₂合成金剛石」研究中，實現了在440℃的低溫條件下，以CO₂為碳源成功地合成了250μm的大尺寸金剛石，首次實現了從CO₂到金剛石的逆轉變，在國際學術界引起極大反響。陳乾旺教授和同事們自行研製高壓反應釜進行實驗，用安全無毒的CO₂作原料，使用金屬Na作為還原劑，在440℃和80MPa的條件下，經過12h的化學反應，終於將CO₂還原成了金剛石。目前，已能生長出1.2mm的金剛石，有望達到寶石級，CO₂轉化金剛石的產率達8.9%,X射線衍射及拉曼光譜的分析結果都證實，這些合成的顆粒就是金剛石，它無色、透明，可與天然金剛石媲美。該工藝重復性很好，用其他碳源和還原劑也取得了成功，有關結果已申請國際專利。

5.人工合成金剛石的原理

眾所周知，金剛石的化學成分與石墨相同，都是碳（C），但石墨很軟，金剛石很硬，區別在於石墨為六方結構，金剛石為立方結構。要把石墨的六方結構轉化成金剛石的立方結構，條件很苛刻，需2700℃溫度和12.5GPa的壓力。這樣高的溫度和壓力給生產設備的製造帶來相當大的困難，且轉化率不高。後來人們採用了過渡族金屬元素鐵、鈷、鎳、鉻、錳等組成的「觸媒劑」，便可以在1200℃和4GPa下使石墨轉化成金剛石。石墨在觸媒作用下轉變成金剛石的結構簡圖見圖3。

圖3 石墨在觸媒作用下轉變成金剛石的結構簡圖

比較轉變前後的結構變化，可以看出石墨層間距縮小了大約1.3×10^-10m。石墨層中的相鄰原子分別相對於層平面垂直方向向上和向下位移了大約2.5×10^-10m，變成相距為5.0×10^-11m的雙層。雙層中原子間以共價鍵連接形成了扭曲的六邊形格子，原子間距伸長為1.54×10^-10m。這樣，上雙層的下次層與下雙層中的上次層的原子彼此完全對應，且亦相距1.54×10^-10m。只要原來的自由 2Pz電子成對地集中到這些相對應的原子對間形成鍵長為1.54×10^-10m的垂直共價鍵，就可以變成金剛石的結構。這種轉變方式顯然要比把石墨中的碳原子拆散，再重新組成金剛石的轉變容易得多。目前，世界各國的人工合成工業級金剛石都採用此方法，操作時採用一片高純石墨片，一片金屬觸媒片交互重疊組裝後放入專用裝置中，再在二面頂或六面頂金剛石壓機中進行合成（圖4）。但我國至今沒有生產寶石級合成金剛石（通常認為要達到 5mm大小的晶體）的廠家，幾乎全部是工業級合成金剛石和金剛石產品深加工企業。

圖4 兩面頂金剛石壓機及產品

對於寶石級大顆粒金剛石的人工合成，一般採用金剛石作晶種，用金剛石粉代替石墨作碳源，生長腔的中間溫度比兩端高，必須採用金屬觸媒劑。晶種觸媒法生長寶石級金剛石的兩種不同合成腔結構如圖5。

圖5 合成寶石級金剛石的兩種不同合成腔結構

其生長工藝過程如下：腔體中部（熱區）放置金剛石粉（或光譜純石墨與金剛石粉的混合物），用鎳鐵（1:1）合金為觸媒劑，金剛石晶種安放在兩端冷區，在高溫超高壓條件下（5.5GPa,1300～1400℃之間），原料區的碳源迅速溶解於熔融觸媒金屬液中，在溫度梯度30～50℃的推動下，熱區中的碳向冷區的金剛石晶種方向擴散，在溫度的降低過程中必然出現部分過飽和濃度的碳，這些碳沉積在金剛石晶種上，從而使晶種不斷長大成金剛石大晶體，直到碳源消耗完為止。若在原料中人為加入某些雜質，就可以使金剛石著色，如加入氮（通過加入少量的鈦吸附氮元素）可獲得黃色或綠色；加入硼則可獲得藍色，並具有半導體性質；加入足夠量的鈦可使合成鑽石變成無色；加入一定量的鐵也可使合成鑽石獲得近於無色的合成鑽石。在這里，觸媒劑既起溶解碳的作用，又起加快金剛石生長的催化劑作用。

6.人工合成金剛石方法面面觀

人工合成金剛石的方法很多，上面說的兩種方法是最常用的方法。因不同的用途還有不同的方法，隨著科學技術的發展也發明了一些新的合成方法，總共有數十種，下面介紹5種：

（1）爆炸法

利用烈性炸葯爆炸時產生的高溫高壓使石墨轉化成金剛石，但由於保持溫度和壓力的時間很短，所以形成的金剛石顆粒很小，平均粒度不到10μm，最大粒度約40μm，最佳情況下，每千克炸葯能合成 60克拉金剛石微粉，產品適宜製造研磨膏，也可作為聚晶金剛石的原料。此法的最大優點是便宜、投資少、單次產量高（可達500克拉）。

（2）液中放電法

將含有觸媒金屬的石墨電極及空心圓筒石墨（或金屬）作成兩電極，浸在低蒸發熱的液體介質中（如四氯化碳），空心圓筒電極與石墨電極同軸，當接通很大的電流電壓時，兩電極間產生火花放電，使液體產生沖擊波，形成高溫高壓區，石墨可轉化成金剛石。此法可獲得0.5mm的金剛石微粉，主要缺點是產量不高。

（3）常壓高溫合成法

也稱CVD法，這是在常壓下合成金剛石的方法。此法用含碳的甲烷氣體或酒精濃度的白酒作原料，在常壓下經加熱分解出碳原子（等離子體），在電場的作用下，游離的碳原子在金剛石籽晶表面上沉積生長出金剛石，也可以在非金剛石表面鍍金剛石微粒。用這個方法生長的金剛石原來速度很慢，顆粒很細，常用於表面鍍膜，例如在導彈頭上用此法鍍金剛石薄層。近年來，國際上對此法的研究獲得了技術上的突破，生長速度大大提高，已能生長出 10克拉以上的大單晶金剛石，成為各國競相開發的熱門工藝，我國也在迎頭趕超。

（4）常壓真空合成法

在真空爐中放入觸媒金屬，再撒上石墨粉，然後抽真空加熱，在900℃下恆溫10h，可用於鑽頭和磨料的工業級金剛石就在加熱的混合物中結晶析出，經過分離即可使用。

（5）還原二氧化碳合成金剛石

2003年8月14日，《寶玉石周刊》刊登了「我成功在440℃下合成金剛石」的消息。中國科學技術大學陳乾旺教授領導的研究組在關於「低溫還原CO₂合成金剛石」研究中，實現了在 440℃的低溫條件下，以 CO₂為碳源成功地合成了250μm的大尺寸金剛石，首次實現了從 CO₂到金剛石的逆轉變，在國際學術界引起極大反響。

三、人工合成金剛石的用途和前景

人工合成金剛石有著廣泛的用途。

1）我們常見的地質勘探用金剛石鑽頭，切割石頭和道路的金剛石鋸片（圖6）。加工寶石用的金剛石磨盤、金剛石微粉拋光膏，金剛石拉絲模等等都少不了金剛石，並且用量是很大的，據1975年統計資料，全世界每年金剛石用量為12.5億克拉，其中絕大部分用的是人工合成金剛石。

圖6 人工合成金剛石制的鋸片

除此之外，人工合成金剛石在高科技和國防工業上也有很大的用處。

2）利用金剛石的高導熱性，可以用來作固體微波器件及固體激光器件的散熱片，為製造微型雷達和通訊設備創造了有利條件。

3）利用Ⅱa型金剛石的半導體特性，及耐高溫與散熱、高硬度和抗腐蝕等優良性能，可以做金剛石整流器、金剛石三極體、金剛石溫度計等，在宇宙航行中可大顯身手。

4）廚具革命：在日用消費品領域，各種廚具的表面可鍍上合成金剛石膜，這樣，鑽石的低摩擦系數使食物更不易粘在鍋底；鑽石的高硬度使廚具不會輕易遭到損壞等。

5）無油軸承：在現有的軸承表面鍍上合成金剛石膜，可大大降低摩擦系數，不用油且不易損壞，同時可保護軸承免遭海水的腐蝕。

6）鑽石窗：鑽石對可見光及紅外光等光譜范圍內的電磁輻射是完全透明的，對高速雨滴及塵埃具有較強的抵抗力，又可迅速傳導由於空氣摩擦而產生的熱量，這些特性使鑽石在航天探測中具有重要意義。如1978年，美國先鋒號宇宙探測器在對金星進行的探測中，就安裝了鑽石窗，由於金星的大氣壓是地球的近100倍，因此當探測器在金星的大氣層中下降時，鑽石窗既能承受巨大的熱量和壓力，又能使金星大氣層中的紅外線穿過鑽石窗而不被吸收，從而使探測器能成功地測量到金星大氣中的紅外輻射。當時的這一鑽石窗是從一塊寶石級天然金剛石上切下來的，現在可以用CVD方法人工合成出類似或更大直徑的鑽石窗了。

7）超級計算機應用：採用數字集成電路的大型計算機的運算速度取決於信號在各塊晶元之間的傳送速度，人們採用了三維多晶元模塊，但信號在晶元之間的高速傳送會釋放出大量的熱量，以前用液氮來解決，現在採用晶元直接安放在高純度的合成金剛石膜上進行散熱，可大大提高超級計算機的運算速度。

由此可見，人工合成金剛石對工業的發展、科學技術的發展和國防工業的發展具有重要作用。從這里，我們也看到了人工合成金剛石或鑽石的前景非常廣闊。

參考文獻

沈才卿，吳國忠.1994.人造寶石學 .北京：中國地質大學出版社.

郭永存等.1984.金剛石的人工合成與應用.北京：科學出版社.

何雪梅，沈才卿.吳國忠.1997.寶石的人工合成與鑒定.北京：航空出版社.

何雪梅，沈才卿.2005.寶石人工合成技術.北京：化學工業出版社.

張蓓莉等.1997.系統寶石學.北京：地質出版社.

《寶玉石周刊》（報紙）2003年8月14日.

7. 杭州碳源環保科技有限公司怎麼樣

簡介：杭州碳源環保科技有限公司是一家專業從事環保綠化領域的高科技企業。公司合夥人梁知維博士是國際二氧化碳研究領域的頂級專家，他開創的生物質改性技術，已獲得八個國家（中、美、加、英、法、德等）的發明專利。公司擁有多項發明專利和實用型專利。其自主研發有：多功能保健口罩裝置、攜帶型空氣凈化器、可轉動可移動可栽種植物的門窗系統、屋頂綠色智能溫室、窗式植物空氣凈化器、壁掛式植物空氣凈化器系列、立體景觀空氣凈化器系列、植物牆空氣凈化器系列、微型人工濕地系統等產品，是國內乃至世界上獨一無二的產品。
法定代表人：黃春榮
成立時間：2013-09-11
注冊資本：500萬人民幣
工商注冊號：330105600324808
企業類型：有限責任公司(自然人投資或控股)
公司地址：浙江省杭州市拱墅區康景路10號5幢413室