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[关键词]计算机技术 信息化 发展趋势
1计算机科学与技术的历史步伐
已去的20世纪，是计算机飞速发展的一个时期。英国数学家布里顿・艾伦・图灵和美国数学家冯・诺依曼在计算机体系结构方面做出了巨大的贡献。1935年到1936年间由图灵设计的抽象计算机“图灵机”成为计算机发展历史中的里程碑，因此，图灵被人们公认为计算机科学之父。冯・诺依曼在1945年总结了ENIAC计算机的优缺点，提出了基于存储程序的通用电子计算机EDVAC逻辑设计方案，1952年成功设计建造，它在体系结构设计中实现了数字化的计算过程、存储程序控制并按电子学原理工作，这三点奠定了现代计算机体系结构的基础，因此，人们又把现代计算机称之为“冯・诺依曼计算机”。
1947美国贝尔实验室的物理学家威廉・肖克莱、约翰・巴丁和沃尔特・布莱顿共同发明了晶体管，他们一起成为了晶体管之父。11年之后，美国物理学家杰克・基尔比研制出第一块集成电路（IC），从此，以晶体管为基础的芯片按照摩尔预言的速度发展，带来了今天计算机的普及，基尔也成为了电子学革命之父。大规模集成电路的发展和微处理器的出现，其直接成果就是带来了计算机的高性能和快速小型化，1971年，世界上第一款微处理器――Intel4004问世，1978年，英特尔公司开发出了8086，首次用于IBM PC机中，电脑走入家庭。一个全新的概念“个人电脑（PC）”取代了“微电脑”的概念。
2计算机科学与技术得到发展的原因
2.1日新月异的时代需求。起初对计算机的时代需求为“二战”时期，有着对各种信息进行处理加工的欲求，这样促使进算计的研发运用。随后信息化时代的快速发展，计算机的运算速度也在不断的提高，存储功能不断强大，使其在教育、经济等领域迅速发展普及。市场激烈的竞争之下，计算机要顺应社会需求，不断的研发变化着，无形的竞争很大程度上促进了计算机科学技术的发展进步。
2.2稳定的选择机制基于计算机技术。对于相互竞争的技术价值做出一个共识性判断之前需要一段时间，这种不确定因素可能最后影响选择机制。大多数，同时发挥作用的围绕计算机技术的若干选择判据和机制及其影响要素，选择的环境常常是非常敏锐和稳定的，这是计算机技术迅速发展的一个重要原因。在实践中，最强的技术性创新，把经济之间的激烈竞争转化为了技术性的较量。其计算机的发展在工程学科和应用学科也给我们许多启发。这使计算机的选择机制判断更加稳定明显，这样就更容易解决计算机在生产生活的运用中所存在的各种问题。
2.3科学技术的发展离不开计算机技术的支持。新一代的技术与其他领域结合，又为了满足其需求不断的研发更新，慢慢计算机技术成为生活生产中的重要工具，并成为其他行业生产中重要的工具，直接与间接的促进了各个行业科学技术的发展，最终提高了社会的经济水平。
3计算机科学与技术的发展趋势
计算机的具体发展趋势主要分为两大部分：
3.1智能化。智能化计算机是指设计结构独特并采用平行的处理技术，对计算机中的多个数据及多种指令可进行同时处理和分析的一种超级计算机。超级计算机相对于普通的计算机来说有着更高的运算速度。这些更智能化的计算机跟接近与人类大脑的性能，可以为人们生活和工作提供方便。更可以在某些高端行业，帮忙处理大量繁杂数据，提高工作效率，节省时间与成本。
3.2新型计算机。计算机的发展是基于硅芯片技术的不断更新，但由于需求的不断加强，硅芯片的研发潜力已近极限。所以很多新型计算机就成为了计算机技术的发展趋势。
3.2.1纳米计算机。计算机技术与纳米技术相结合，便有了纳米计算机。纳米元件与电子元件相比，其体积较小，质地优良且导电性能较高，完全可以取代传统的硅芯片。纳米技术兴起于20世纪80年代初，纳米作为一种计量单位，它的目标是使人类可以自由的操作原子。使用纳米级芯片组成的纳米计算机的能耗非常小，几乎可以忽略不计，性能上远远高于现有的计算机，所以纳米计算会是计算机技术的发展趋势之一。
3.2.2量子计算机。量子力学的原理来对大量数据进行运算以及存储和分析处理的源自可逆计算机的一种物理装置，而量子计算机就是基于这个。量子效应是量子计算机研发的基础，这种计算机中，开与关的状态是通过激光脉冲来改变一种链状分子聚合物的特性来决定的。由于量子的叠加效应，与传统计算机对比而言，量子计算机存储的数据量要大得多，还有就是，其运算速度是传统计算机的十亿倍。除了其存储性能及运算速度方面的优势外，其在安全性及安保体系等方面的优良性能也远远高于传统计算机。这也成为了计算机发展的另一趋势。
3.2.3光子计算机。光子计算机是利用光子进行计算，用光子代替传统的计算机通过电子进行数据计算、传输和储存。并把传统计算机的导线互联转变成了光互联。传统的计算机硬件结构复杂，多数为电子硬件，而光子计算机则为光子硬件，并为光运算，不同的数据是由光的不同波长表现出来的，对于复杂的任务可以进行快速处理。成为新型计算机一员。
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关键词：重金属；技术
中图分类号：P618.5 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0264-02
前言：
水是人类赖以生存和发展的物质，维系着整个社会的发展。近年来随着工业生产和城 市现代化水平发展。各种废水大量排放，水中重金属加剧积累，重金属污染严重，因此重金属废水的治理备受国内外科研工作者的重视。本文对重金属废水的来源、 危害，几种处理重金属废水的方法及其优缺点和发展趋势进行了综述。
1 重金属废水的来源和危害
1.1 重金属废水的来源
重金属废水主要来自矿山坑内排水，选矿厂尾矿排水，有色金属冶炼厂除尘排水，有色金属加工厂酸洗水，镀厂镀件洗涤水，钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等各种工业废水。
1.2 重金属废水的危害
重金属废水污染具有毒效长，不可降解的特点，可通过食物链作用进入人体，并在人体内累积。从而导致各种疾病和机能紊乱。最终对人体健康造成严重损害。日本水俣湾由汞中毒造成的“水俣病”，就是重金属污染给人体健康带来损害的典型事例。可见，对含重金属废水的治理刻不容缓。
2 重金属废水的传统处理方法
2.1 化学沉淀法
2.1.1中和沉淀法
此法是目前工业上应用最广的方法。向废水中投加碱中和剂，使废水中的重金属形成 溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而去除。含铜、镉、铬、铅等电镀废水均可采用此法处理，常用的沉淀剂有石灰、碳酸钠和氢氧化钠等。其中氢氧化物应用较 多。该法具有技术成熟、投资少、成本低、自动化程度高等优点，在国内外已广泛应用。例如杨富新[1]在处理广州铜材厂含铜、锌离子的污水时，采用了氢氧化物沉淀法，污水pH 从2.17 升至8.50时，Cu2+质量浓度由15.48 mg/L 降至0.39 mg/L，Zn2+质量浓度由107.8 mg/L 降至3.2 mg/L；当pH 从1.82升至9.38 时，Cu2+质量浓度由24.6 mg/L 降至0.1mg/L 以下，Zn2+由10.4 mg/L 降至未检出；当pH 从2.06 升至10.65 时，Cu2+质量浓度由22.7 mg/L 降至0.13 mg/L，Zn2+质量浓度由112.0 mg/L 降至3.18 mg/L。但该法对于高浓度的废水分离困难效果较差且会产生含重金属污泥，并有可能产生二次污染。若废水中重金属离子以络合物形式存在，则有可能使出水中重金属离子含量不达标。
2.1.2硫化物沉淀法
此法是加入硫化物使废水中重金属离子生成硫化物沉淀而除去的方法，与中和沉淀法相比其的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低。反应pH值在7-9之间处理后的废水处理效果更好。其缺点是：硫化物沉淀颗粒小，易形成胶体，硫化物沉淀在水中残留，遇酸生成气体，可能造成二次污染。
2.1.3铁氧体共沉淀法
此法是根据生产铁氧体的原理处理重金属废水能一次脱除多种金属离子，尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理，具有设备简单，投资少，操作方便等特点，同时形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行微分离和脱水处理。此法在国内电镀业中应用较广，但在形成铁氧体过程中需要加热（约70℃）能耗高，处理后盐度高，而且不能脱除汞和络合物。
2.2电化学法
此法指应用电解的基本原 理使废水中的重金属通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化还原反应使重金属富集的方法。根据阳极类型电解法可分为电解沉淀法和回收重金属电解法。电化学法工 艺成熟，设备简单，占地面积小，无二次污染，所沉淀的重金属可回收利用；其缺点：水处理量小，耗电量大，出水水质差，不适合处理低浓度废水。
2.3 吸附法
2.3.1物理吸附
物理吸附法主要是利用比表面积高或表面具有高空隙结构的物质，如分子筛、矿物质和活性炭等。活性炭是最早、应用最广的吸附剂，但其价格昂贵使用寿命短。近年来，发现矿物材料也具有很强的吸附能力，如蛇纹石、沸石、硅藻土等。其中，沸石是目前发现的矿物材料中比表面积最大、吸附能力最强的矿物。现今，沸石可用于处理含铬（主要来源于电镀铬、钝化工序）的工业废水。采用沸石吸附处理含铬废水，要求废水总铬质量浓度
2.3.2树脂吸附
树脂中含有的羧基、羟基、氨基等活性基团可与重金属离子进行螯合形成网状结构的笼形分子，故能有效地吸附重金属。其中壳聚糖及其衍生物是处理重金属废水的理想材料，学者对此研究甚多。王茹等[3]以工业级壳聚糖（脱乙酰度为83%）为吸附剂，去除水溶液中的Pb2+，在室温条件下，处理质量浓度为100mg/L的Pb2+溶液时。最佳条件是壳聚糖投加质量浓度2g/L、粒度20～40目、pH6～8、吸附时间15小时，在该条件下Pb2+的去除率99.7%以上，残余Pb2+的质量浓度不高于0.6mg/L。已达到国家废水排放标准。近年来，对改性壳聚糖的研究也大量浮现。改性后的壳聚糖吸附容量大速度快、易洗脱、应用范围广等优点，但目前大多集中在改性壳聚糖的静态吸附研究上，实际应用还有一些问题。
2.3.3生物吸附法
此法指借助生物体的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属。生物吸附剂是指凡具有从溶液中分离重金属能力的生物体及其衍生物。藻类、菌体及一些细胞提取物是主要的生物吸附剂。现今，利用生物吸附去除废水中重金属的研究越来越受重视。
2.4膜分离法
此法指利用一种特殊的半透膜在外界压力下且不改变溶液中化学形态的基础上，将溶剂和溶质进行分离或浓缩。目前，膜技术包括反渗透、电渗析、超滤、液膜和渗透蒸发等。其中反渗透和超滤膜在电镀废水处理中已广泛使用。大连化物所利用芳香聚酰胺型高分子化合物作为膜材料（DP―1）组装成反渗透器对去除电镀废水中的镍、镉效果极佳[4]。液膜法耗能少、分离快，重金属资源可回收，近年来也已用于小型电镀厂含Cr3+、Zn2+废水处理。膜技术设备简单，占地面积少，使用范围广，处理效率高，节能并能实现重金属的回收，无需化学试剂，不造成二次污染。但膜组件昂贵、使用过程中膜的回受污染和通量会下降。随着膜技术在废水领域中的深入研究，将膜技术与其他工艺组合来处理重金属废水将成为今后发展趋势。
3重金属废水处理新技术
3.1纳米技术及材料
此技术是一门刚开始被研究的新兴技术。此技术在水污染治理方面有巨大潜力。纳米过滤是一种由压力作用的新型膜分离过程，介于反渗透与超滤之间。目前，采用纳米过滤技术可有效去除镍、铬（Ⅵ）、镉、铜等重金属污染物（主要来源于工业废弃物泄漏和工业废水排放）。
3.2光催化技术
此法是一种环境友好型处理方法，利用光催化剂表面的光生电子或空穴等活性物种，通过还原或氧化反应去除重金属。目前，光催化法降解废水中的重金属还处于实验研究阶段，实验室最常用的光催化剂是二氧化钛（TiO2）[5]。近年来，利用半导体TiO2光催化法去除或回收废水中的Se4+、Cu2+、Hg2+、Ag+和Cr6+等金属离子的研究备受关注，尤其对Cr6+的研究最为广泛[6]。光催化法耗能低、无毒性、选择性好、常温常压、快速高效，在重金属废水处理中前景好且日益受重视，但实际应用中发光催化法仍还存在诸多问题。
3.3新型介孔材料
据国际理论和应用化学联合会定义，孔径介于2～50nm的多孔材料才是介孔材料。介孔材料具有结构有序、孔径分布窄、孔隙率高、比表面大且水热稳定性好等优点。因此，介孔材料是当今国际上的研究热点和前沿之一。现今利用新型高效介孔材料吸附剂处理重金属废水仍处于实验研究阶段，吸附剂的价格限制其在工业上的发展。
3.4基因工程技术
Wilson在20世纪90年代尝试用基因工程技术对微生物进行改造，并将其应用于含汞废水的治理，取得了较好结果。基因工程技术应用于重金属废水的治理指通过转基因技术，将外源基因转入微生物细胞中。使之表现出一些野生菌没有的优良遗传性状，从而实现对重金属Hg、Cu、Cd等高效的生物富集。基因工程处理重金属废水目前尚处于实验研究阶段。
4.综合处理法
4.1络合-超滤-电解集成技术
该技术[6]的原理图如右：
图1络合-超滤-电解集成技术原理图
该种方法重金属可达到100%的去除，超滤的浓缩液可通过电解回收重金属，从而实现废水回用和重金属回收的双重目的，为重金属废水的根治找到了新的出路，十分具有研究意义。
4.2胶束增强超滤处理法
这是一种将表面活性剂和超滤膜耦合起来的新技术[7]。目前，胶束增强超滤使用的表面活性剂主要是有机合成的，如十六烷基氯化吡啶、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等，但这些有机合成的表面活性剂都有一定的毒性，它们随着透过液进入到处理过的废水中，造成了二次污染。因此，有人研究使用天然有机物，如卵磷脂等[8-9]具有表面活性剂功能的天然物来代替这些有机物，这样即使它进入到处理过的废水中去，由于它们无毒、易于生物降解，也不会对环境造成二次污染。其优点：工艺简单、处理效果好、适用于处理浓度较低的重金属废水，且其能耗低，处理后的水可回用，通过后处理还可从浓缩液中回收重金属，因此具有一定的经济效益。但在已处理的水中会出现少量表面活性剂，相当于有了新的污染。
4.3微电解-生物膜法复合工艺
此工艺将弱电场下的微电解和生物膜吸附重金属耦合起来，通过复杂的协同作用，达到在同一电生物反应器内有效净化重金属电镀废水的目的。张敬、姜斌等[10]详细研究了该工艺。得出在反应循环量和压缩空气用量分别为15～30mL/min和0.3m3/h，电镀废水pH=4.53，废水储槽容积为210L，直流电场电压3.5V，电流密度为0.877A/m2的情况下对废水中Zn2+、Cr6+和CN-的去除率均有不同程度的提高，最显著的是Zn2+的去除率由50.5%提高到72%。此工艺过程简单，去除重金属离子效果较好，具有一定的实际意义。
5.展望
（1）重金属废水的传统处理工艺普遍存在成本高、反应慢、易造成二次污染、低浓度废水处理难等缺点。因此应致力于传统工艺的改造和新工艺的开发。
（2）吸附法处理重金属废水具有高效、简便和选择性好等优点，特别是对低浓度、污染性强、其他方法难以有效处理的重金属废水具有独特的应用价值。但目前工业上使用的吸附剂价格昂贵广泛应用受限，开发廉价、高效的吸附剂将是研究的一个重要方向。同时吸附剂的再生和二次污染也是吸附法处理重金属废水中需着重考虑的问题。随着吸附法在废水领域研究的进一步深入，对这些控制因素的解决，将会使吸附法进入新的阶段。
（3）综合处理法处理废水的工艺具有很大的优势与前景，适合于处理低浓度金属离子的废水，具有重大的研究意义。
参考文献：
[1]杨富新.中和法处理酸性含铜、锌离子污水的pH控制[J].冶金丛刊，1995（4）：30-31.
[2]郑礼胜，王士龙.用沸石处理含铬废水的试验研究[J].环境工程，2007，15（3）：13―15.
[3]王茹，唐兰模.壳聚糖吸附水溶液中微量Ph的研究[J].四川大学学报：工程科学版，2001，33（3）：55―57.
[4]刘双进.污水处理新技术（反渗透和超滤）[M].北京：海洋出版社，2001：135～141.
[5]刘守新，孙承林.金属离子的光催化去除研究进展[J].化学通报，2004，67（12）：898―903.
[6]WangXiaoling，PehkonenSO，RayAK.PhotocatalytiereductionofHg（Ⅱ）ontwocommercialTiO2catalysts[J].ElectrochimieaActa，20o9.49（6）：1435―1444.
[7]许振良，张永锋.络合-超滤-电解集成技术处理重金属废水的研究进展[J].膜科学与技术，2003，23（4）：141-150.
[8]张凤君，林学钰，刘虹，等.苯酚的膜蒸馏及结晶回收处理研究[J].水处理技，2002，28（3）：137-139.
[9]GodinoP，PenaL，MengualJI.Membranedistillation：Theoryandexperiments[J].JMembrSci，1996，121（1）：83～9
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关键词：浆料；绿色环保；发展
中图分类号：TS 103.846 文献标志码：A
An Approach to the Development of Environment-friendly Textile Sizes
Abstract： Due to high costs of existing textile sizes in China， developing high-performance sizes with lower prices has become a trend. The paper introduced the progress in the research of grafted starch size， protein size， new sizes and modification of PVA at home and abroad， the development of size recovery and the problems often confronted with when using some common sizes.
Key words： size； environment-friendly； development
随着我国纱线逐步向高支化和高密化的方向发展，对浆料的需求越来越大。据国家统计局数据显示：2012年1—11月，我国规模以上企业纱线总产量3 002万t，织物累计产量为591.1亿m，其中大部分织物都需要进行浆纱上浆。据统计，我国目前使用的三大类浆料中，其中70%是变性淀粉，20%是PVA，10%是丙烯酸类及其他浆料。经过上浆的纱线必须退浆才可以进行染色，不然会影响染色效果。目前在生产中一般采用碱退浆、双氧水退浆及酶退浆等。碱和双氧水退浆的成本较低，操作简单，生产中便于控制；酶退浆成本较高，不容易控制活性，所以大部分企业采用最为传统的碱和双氧水退浆，这种退浆工艺的缺点是路线长、碱耗大、能耗高，且污水处理负担重。
PVA浆料是一种难以生物降解的浆料，平均每年将近消耗约17万t的PVA。据报道，美国环境保护署（EPA）认为退浆处理是印染行业排放废水污染物的最大来源之一，其中废水的BOD负荷达到50%。前处理废水COD值约占印染行业COD排放总量的60%，每年约为20.36万t，其中50%是由PVA浆料造成的。
十二五期间，国家一直提倡节能减排、清洁生产，随着新规定的推出、门坎的增高，纺织印染行业也迅速向绿色环保路线转型。对达不到标准的企业给予关门停产的决定，无疑给我国的纺织印染企业带来了巨大的打击。因此，开发新型绿色环保型浆料是一种新的出路。
1 绿色环保型浆料的研究探讨
自我国加入WTO后，欧盟国家要求所用纺织浆料在标准条件下14天内全部降解，而高聚合度PVA全部降解需 3年之久。对此国家环保总局在2001年的《印染行业废水污染防治技术政策》通知中也明确提出：提倡采用易降解的浆料，限制或不用PVA难降解的浆料。由于我国长期以来使用PVA和淀粉，我国的纺织品出口受到影响。国内外提倡“少用、不用PVA的口号”越来越响，甚至有些欧美国家已经禁止使用PVA，因此部分取代以及完全取代PVA的研究越来越多。
1.1 变性淀粉
淀粉自身具有优良的粘附性、成膜性、溶解性以及取材方便、价格低廉等优势，但淀粉形成的浆膜硬而脆，不易于单独上浆，一般都是与PVA复配使用。然而针对PVA对环境造成危害，许多研究学者开始对淀粉进行物理和化学的改性，以满足上浆时优良的粘附性和耐磨性能。变性淀粉的发展时间较长，从第一代酸解、氧化、糊精淀粉等发展到第二代醚化、酯化、交联、阳子化淀粉，再到第三代醋酸酯、接枝、尿素淀粉。现在使用最普遍的是第三代变性淀粉。对于第一代和第二代变性淀粉，其因为在淀粉大分子链上引入具有一定聚合度的高分子化合物，同时通过高分子设计方法，不但保持了淀粉原有的亲水性，而且也对合成纤维具有良好的粘附性，从而可以单独使用在合成纤维的上浆工序中，不仅减少了对环境的污染，同时节约了上浆的成本。
近年来我国13 tex 65/35涤棉混纺经纱上浆时不能完全取代PVA，一般只能取代70%PVA，对于这种纱线，张斌等致力于研究完全取代PVA的浆料，他的研究思路是是加入一些丙烯酸类单体，对淀粉进行接枝共聚，最后经过大量的实验，得出在实验室中能够全部替代PVA进行经纱上浆。
1.2 丙烯酸类
丙烯酸类浆料的吸湿再粘性比较严重，因此一直作为纺织用浆料的辅助浆料。但是丙烯酸类浆料水溶性较好，对亲水性纤维有良好的吸附性，易于退浆，价格比PVA便宜。在国外使用的丙烯酸类浆料与PVA浆料的使用量相近，但是在国内丙烯酸类浆料占全部浆料的10%左右。因此很多人研究使用单纯的丙烯酸类浆料作为上浆的主要浆料，一般很多研究者利用各种丙烯酸类浆料的优点，通过二元、三元或者多元聚合的方法对其进行研究，采用的方法主要为乳液聚合和溶液聚合两种。
我国学者熊结刚通过分析丙烯酸类各种浆料的分子、离子、极性基团以及玻璃化温度等对单体进行选择，最后采用丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯等 4种单体通过乳液聚合的方式进行合成，得到了合成的丙烯酸类浆料YX-A。并对合成的丙烯酸类浆料、国内外常用丙烯酸类浆料、PVA浆料进行单纱和片纱的性能测试与对比，证明该浆料克服了以往丙烯酸类浆料的缺点，并且上浆性能优于PVA浆料，可以取代PVA浆料用于涤棉织物经纱上浆。
1.3 新型材料
随着纳米技术研究以及应用于生产的成熟度，有部分学者考虑，把纳米二氧化硅、纳米二氧化钛等无机粒子加入到淀粉、丙烯酸类浆料中，利用无机纳米氧化物对淀粉、丙烯酸和棉纤维的相互作用，提高淀粉、丙烯酸类浆料对纯棉纤维的粘附力和耐磨性，从而实现在纯棉经纱上浆中完全取代PVA。
刘启凯和祝志峰则在淀粉浆液中加入具有良好分散性的纳米SiO2微粒子，经实验表明，纳米SiO2微粒对淀粉浆料的浆纱性能具有明显的促进作用，使纯棉浆纱的增强率提高，耐磨性能增强，毛羽降低率提高。
1.4 天然浆料
膨润土是1898年美国地质学家在美国怀俄明州福特本顿堡附近发现的一种黄绿色的黏土岩，吸水之后会发生膨胀。目前国内外许多研究学者对其进行研究，膨润土作为最重要的非金属矿物之一，资源丰富，价格低廉，具有无毒、无化学污染、强吸附、吸湿、膨胀、催化、等特性，被人们称为万能土。目前膨润土在我国废水处理领域研究较广，有很少的学者在纺织领域对其研究。
近来我国研究学者王飞龙、杨晓娟等对蒙脱土进行改性研究，主要采用溶液插层法制备了淀粉基蒙脱土复合浆料，并对淀粉蒙脱土复合浆料的浆纱性能进行探讨，测试了其浆液黏度、黏附性、浆膜的强伸性和耐磨性，并采用所制备出的淀粉蒙脱土复合浆料进行了上浆试验。结果表明：淀粉蒙脱土复合浆料浆膜的断裂伸长率和耐磨性较普通淀粉浆料有明显改善，对涤棉经纱有较好的黏附性。并且研究学者认为通过蒙脱土的改性处理可改善淀粉的脆硬性，提高淀粉浆的上浆效果。
1.5 蛋白质浆料
在推行节能减排的同时，有些研究学者使用蛋白质材料进行改性，比如张尚勇等人以明胶为主体，接枝丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等进行乳液聚合，制得一种蛋白质浆料WG-1，运用于毛纱上浆。通过实验得出，毛纱上浆后不仅提高了强力和耐磨性，而且降低了毛羽。刘玉森等人也利用明胶、丙烯酸和丙烯酸甲酯为单体进行乳液聚合，并且利用该浆料与明胶、PVA（50%） + XZW-1（20%）+TSB-1（30%）混合浆料做了浆膜性能测试和黏附性的对比。结果表明，接枝明胶浆膜的水溶性好于PVA混合浆料，断裂强度要高于PVA混合浆料，断裂伸长率略低于PVA混合浆料，但差距不大，对毛纱的黏附性能高于PVA混合浆料，所有性能均比明胶有明显的改善，并且接枝明胶的吸湿率有了明显的改进。由此可以得出，接枝明胶作为主浆料基本能满足毛纱上浆的要求。从目前情况来看，大部分研究者是以改性淀粉为主体研究，也有一些人研究明胶和丙烯酸类聚合，不过只是用于毛纱上浆。
2 国内外绿色环保型上浆的新技术
最近几年来，有一些研究学者打破传统的模式，从上浆方式进行研究，采用无浆、无水上浆的方式。国外也从回收降解利用PVA的角度实现节能减排环保的生产。
2.1 预湿上浆
本德萍等采用预湿上浆的工艺，对纱线通过预湿上浆，浆纱的毛羽数量明显减少，断裂强力有所增强，耐磨性能大幅度提高，最显著的特点就是节约浆料近30%，从纺织生产的成本上来讲，降低了一定的加工成本。
2.2 冷上浆
Parekh与Haresh研究冷上浆，对其浆纱进行性能测试，结果表明适用于织造。又从退浆方法探讨了优缺点，包括酸退浆和酶退浆。实验表明，冷上浆比传统上浆的加工成本有所降低，也减少了对环境的污染。
2.3 无水上浆
美国科研人员研究无水上浆的新型工艺，采用氟化物为基本原料合成超临界二氧化碳可溶浆料，配制用不同量氟聚合物和全氟链烷醇在热熔体中或者二氧化碳溶液中混合。在涤棉经纱上浆实验中，合成浆料上浆的纱线耐磨性超过普通淀粉/聚乙烯醇类浆料的 3 倍。
2.4 无浆织造
近年来天然纺织集团研究无浆织造，不仅避免了上浆的高成本，而且在后整理过程中，可以完全避免烧毛、退浆、丝光工序。这样不但减小了设备、助剂的投入，同时与传统上浆面料相比，免上浆面料整理后的手感更柔软、更富有弹性。天然纺织集团通过不断的研究，目前经过特殊处理工艺的免上浆全棉纱线增强率在10% ～ 20%左右，减伸率在15%左右，织造效率达90%，坯布平均下机一等品率约在95%左右，免浆料面料较传统上浆面料在色牢度、断裂强力、撕破强力、抗起毛起球性能方面表现更好，易清洁，具有抗旧功能，在多次洗涤后仍能保持原有的穿著效果，且持久不易变形。然而这种技术只是定位于高档梭织面料，价格较高。
2.5 回收降解PVA
从20世纪70年代开始美国、德国以及日本等国研究应用超滤技术回收PVA浆料。随着先进过滤技术的发展，对PVA进行回收再利用的大胆想法不仅已实现，而且这种技术还可用于羧甲基纤维素（CMC）、聚丙烯酸酯浆料的回收和再利用。这类技术主要包括 3 个步骤：浆料的分离；对含浆料液体进行处理；在上浆中使用再生浆料。德国研究学者利用生物降解法，即通过对污泥、沉淀物吸附的生物消除法和再循环/超滤法，从退浆废水中去除各种纺织浆料，探讨了淀粉、CMC、PVA和聚丙烯酸酯等各种纺织浆料的去除特性，介绍了用超滤法循环利用聚丙烯酸酯浆料的有关资料。德国的Ianger、Joerg也分析了聚乙烯醇浆料回收循环利用的现状。美国在实际生产中已用超滤法回收退浆废液中的PVA，但由于该技术设备投资大，目前还没有大范围推广。
3 绿色环保型浆料存在的问题
（1）低温工艺，降低能耗
“十二五”期间我国新规定的推出，加速了节能减排、清洁生产的速度，因此纺织行业面临着巨大的挑战。为了达到淀粉类浆料的稳定粘度，需要在90 ～ 100 ℃下糊化0.5 ～2 h，浪费了大量的能源。因此开发低温类浆料也是现在需要解决的问题。我国研究低温型浆料的学者并不多，一般都是研究变性淀粉类、丙烯酸类浆料，但是这类浆料和淀粉浆料糊化的温度和时间相类似。
（2）降低成本，持续发展
聚丙烯酸类浆料因处于实验研究阶段，虽然价格比PVA低，但仅仅是用作辅助浆料。新型浆料成本较高，也不适于工厂大生产，所以可行性较低。目前国外有些学者使用价格低廉的大豆蛋白、小麦蛋白以及羽毛蛋白对纱线上浆进行研究，国内研究使用价格低廉的膨润土作为上浆剂，但由于这些研究在纺织行业仅处于初始研究阶段，还不可大规模推广。因此研究价格较低、性能优良的浆料已经成为目前的热潮。
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纳米技术优缺点范文4
关键词： 智能材料 教学改革 教学方法研究
智能材料是20世纪90年代迅速发展起来的一类新型复合材料。它是指具有感知环境（包括内环境和外环境）刺激后，能够采取一定的措施进行适度响应的材料，其内容涉及化学、物理、数学、计算机、材料学、仿生科学等相关理论，是一门以综合性和应用性为显著特征的交叉学科。它与生命科学、材料科学、环境科学等众多学科相互渗透、相互促进、相互依存，足以凸显智能材料在当今社会发展、科学技术发展中的作用。智能材料的特点是基础研究与应用研究密切结合、仿生技术与纳米技术密切结合[1]。因此，它的发展往往成为一个国家科学技术水平和国力的标志之一，可以预计今后全社会对智能材料相关的各类人才具有极大的需求量。
近年来，随着科学技术的发展、国家综合实力的提高，材料行业需要大量高层次产品开发和科学研究分析人员，为满足材料行业的这种需求，国内许多高校的材料专业开设了智能材料课程。目前大学学分制条件下，往往不断压缩基础课程的学时，智能材料的学时越来越少，使得教学内容多与学时少之间产生了矛盾，这自然影响到学生学习内容的深度与广度。为使学生走上工作岗位后尽快熟悉行业特点，成为行家里手，智能材料课程的本科教学内容和教学方法的设计是必须考虑的首要问题。对此，笔者结合多年从事智能材料课程教学与科研经验，结合智能材料课程特点，作探讨。
一、教学内容
在智能材料课程教学中，应既保证一定的广度，又保证一定的深度、新度，遵循基本理论与生产实践结合，材料宏观性质与微观结构分析结合，唯象性讨论与数学分析结合的原则，少而精地设置内容。在教学内容上，对复杂的、深奥的知识点的讲解尽可能地简单化和具体化，利用联系发展观，对大量的知识点尽可能地进行联系和统一，使学生迅速并全面地掌握智能材料的基础知识，减轻学生的学习负担；引入学科前沿，近年来材料科学发展迅猛，每年都有大量学术，作为传道、授业、解惑的教育工作者必须紧跟学科发展趋势，超越课本，在授课时穿插新进展。根据课程特点及重要性，结合材料专业学生学习智能材料课程的教学时间安排，在教学中应该重点讲授以下内容。
1.智能材料概述
主要介绍智能材料的定义、仿生智能材料的设计思想、仿生智能材料的典型实例及智能化设计，使学生掌握智能材料的基本概念、设计思想，了解智能材料的发展历史和面临的挑战，懂得智能材料的发展趋势和方向，激发学生对智能材料的兴趣，投身于仿生智能材料行业中，为以后进行仿生智能材料的科学研究打下基础。
2.自然界中具有特殊表面性能的生物体
自然界中的生物体通过进化已经完成了智能操纵的全过程。物竞天择，适者生存。本章重点介绍具有特殊表面性质的生物体，包括植物叶表面的自清洁性、滚动各向异性；昆虫翅膀的自清洁性、减反射性及结构颜色、水黾腿的超疏水型、壁虎脚底的高粘附性、沙漠甲虫的集水性及变色功能等。揭示微观结构与宏观性质之间的必然联系，将微观结构模拟及由此产生的特殊性讲清讲透。
3.固体表面的浸润性
浸润性的基本理论是本章教学的重点，应使学生掌握影响固体表面浸润性的两个主要因素：一是表面自由能，二是微观结构。
4.仿生超疏水表面
主要介绍制备仿生超疏水的方法，如：溶胶―凝胶法、电化学法、模板法、自主装法、溶剂―非溶剂法等，使学生了解每种制备方法的优缺点。
5.特殊浸润性的智能材料
生物体表面特殊的微观结构域优异宏观性能之间的联系与统一给予了我们灵感和启示，仿生智能材料体系形成的设计思想源自生物体系，材料界面的仿生化为创造智能化的新材料提供了新的方法和途径。主要讲授超双疏表面、超疏水/超亲油性表面、超亲水/超疏水智能响应性表面，特别是可控浸润性表面、光响应性表面、磁响应性表面等。通过学习，学生了解新型多功能化智能材料的设计和研制。
二、教学方法改革
采取怎样的教学方法，应视课程性质、特点和内容来定。教改目的是改革和优化教学模式，按不同教学内容采取相应手段和方法，激发学生的学习动力，提高教学质量，培养学生的综合能力。
1.教师引导
教师是教学改革的主体，充分发挥教师主导作用是教改成功的关键。为让学生进行课程衔接及为课后自学铺垫，每次课开始时应对上节课内容简单回顾，勾起学生记忆，结束时对下次课内容提要，利于学生自学。另外，学生在课堂上有发言的欲望，如能正确引导，增加学生讨论环节就能够达到很好的效果，提高学生学习兴趣，但限于教学内容和学时的矛盾，往往无法展开。曾尝试将讨论兴趣所在之题目布置给学生，课下进行查阅资料、总结、归纳，但限于学习压力及态度，只有部分学生认真对待。
2.理论联系实际
智能材料是一门理论性和应用性都很强的交叉学科，理论知识比较晦涩，必须与实际结合才能使学得的知识深化和巩固，才能激发学生的兴趣。在理论基础的学习过程中，学生往往感觉内容艰深，兴趣不高，而应当与实际背景结合，目前，材料行业的快速发展，各地智能材料生产厂家遍地开花，使学生有可能去智能材料生产厂家和使用部门参观和学习，学习智能材料的生产方法和检测方法，了解生产设备和检测仪器设备。特别是与当前比较热的汽车、航天、生物、军事等结合时，学生往往很有兴致，注意力高度集中，将理论知识寓于合适的实际背景中讲授，效果显著。
3.采用多媒体教学
教师无法强迫学生学习，只能吸引学生学习，在教学过程中起引导作用。多媒体教学手段是将文字、声音、图象、动画等结合在一起通过课堂教学实施，通过多种方式调动学生的多感官，促进学生开展记忆、思考、探讨等活动，使教学内容从单调的文字形式转变为多种生动的形式，将枯燥乏味的理论知识变得直观、形象，使学生更易理解所学内容。多媒体教学通过声像可以刺激学生的好奇心，突出重点，有利于学生掌握知识点，还可以加大信息量，减少板书量，在有限的课时内讲授更多知识，同时可以将可将智能材料生产设备、检测设备、施工设备和涂装后的工件等展现在屏幕上，将过程以动画展示，弥补语言的障碍，加深学生理解，而不是领悟老师的理解。利用网络对教学内容适时更新，做到教学与科研互动，多引用与课程有关的实例，增加教学内容，加强学生对书本知识的掌握。
4.课堂教学与课后自学相结合
由于教学时数有限，如何在有限的时间内使学生学到更多的智能材料知识，除教师摒弃传统板书，采用多媒体对基础理论等重要内容进行课堂授课外，也可发挥学生的主观能动性，结合目前已出版的智能材料书籍和研究论文，有选择地引导学生自学一些应用及发展前沿的内容，作为课堂教学内容的补充，加深理解。
5.开设实验课
为加深对智能理论的理解，在教学过程中应配合开设实验课。一般应开设的实验课有超疏水、超疏水油材料的制备及性能检测等，通过实验，训练学生进行智能材料生产和科学[2]研究的方法，培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力。
三、成绩评定
严格的考核是正确调动学生的学习积极性，监督和检查学生学习效果及应用能力，提高智能材料教学质量的有效手段。在智能材料教学中，我们将成绩考核与过程管理紧密结合起来，既考核学生专业基础知识掌握的情况，又考核学生的操作能力，更注重学生的创新精神。考核由平时考核、基础理论考试及实验考核三部分组成，其中平时考核占总成绩的10%，基础理论考试占60%，实验考核占30%。
四、结语
材料行业快速发展，已渗透到科学技术各个领域和日常生活的各个角落，科技含量越来越高，需大批高层次的掌握材料的科研和技术人员，这对材料专业的毕业生就提出了新要求。我们要积极适应这种要求，改革现有的智能材料教学内容，改进教学方法及成绩评定，激发学生学习本课程的兴趣和欲望，提高学习热情，充分调动学生参与学习的主动性，体现学生在学习过程中的主体地位。为后续各专业课的学习奠定坚实基础，为材料行业培养合格的智能材料研发人才，促进材料行业的快速发展。
参考文献：
[1]江雷，冯琳.仿生智能纳米界面材料.化学工业出版社，2007.
纳米技术优缺点范文5
关键词：有机RFID；农产品；溯源；成本低廉
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）11-00-04
0 引 言
“食品质量安全可追溯信息系统”最初是20世纪90年代末欧盟为了解决“疯牛病”问题，逐步由政府提出建立并完善的食品安全管理制度。以GMP（“良好作业规范”）和SSOP（“卫生标准操作程序”）为根本，食品链相关组织（包括生产，加工，包装，运输，销售公司和组织）将国际食品法典委员会CAC颁布的“HACCP体系及其应用准则”（食品安全控制体系）作为组织的核心管理要素，明确了以消费者为中心的食品安全管理体制。
对食品生产、加工、物流、仓储、销售等环节建立信息管理制度，实现向上追溯和向下跟踪的“双向”管理，并在超市类似ATM机系统的专门硬件上进行信息共享，保护消费者的知情权。如果出现食品质量问题，即可通过扫描食品标签上的追溯码在网上查询该食品的生产、加工、销售等信息，从而明确相应法律责任的事故方。
食品安全追溯信息管理可通过食品溯源专用硬件设备，在食品流通、供应、消费、库存等各环节中进行信息收集、信息记录以及信息交换等操作，方便市场中的生产者、销售者以及消费者进行快速、有效的沟通。这种食品安全和食品行业自律行为，在市场经济发展中极其重要。
1 农产品质量安全追溯的必要性
20世纪90年代至今，互联网高度发展，大大提高了社会的交流与发展。但同时，食品安全问题屡屡出现，早些年的“三鹿事件”让公众对民族品牌出现信任危机，“地沟油事件”又引起了公众对餐饮业的斥责与不安……如何向公众确保食品安全不仅受到广大消费者的关注，还引起了生产者和销售者的注意，目前已成为我国食品安全发展的焦点问题。
农产品具有的信任特性决定了农产品可追溯系统实施的必要性。信任产品特性是指消费者在消费后，没有能力了解农产品相关的生产信息和物流信息，如使用农药剂量，物流仓储信息等。农产品质量安全信息也属于信任品，然而在实际生活中，由于食品信息被生产商和经销商掌控，消费者并不知道，因此也从根本上造成了两者信息的不对称，导致“信任危机”出现的可能性较大。
建立农产品食品安全追溯系统保障了消费者的知情权，消除了消费者对生产商及经销商的“信任危机”，同时在系统的监督下建立企业间的优胜劣汰机制对于市场经济的发展具有相当大的促进作用。
2 农产品质量安全追溯系统实现关键技术
近年来，物联网技术迅速发展，射频识别（RFID）技术、传感器技术、认识计算和智能控制技术、纳米技术、网络融合技术等关键技术的研发与推广，为追溯系统提供了强大的技术支撑。
2.1 具有农产品商品特征的追溯码编码
在国际上，EAN・UCC系统被广泛应用于商品的追溯码编码和条码表示中，将商品名称、产地、价格、规格等信息进行处理并储存在编码中。EAN・UCC系统是由国际物品编码协会（EAN International）和美国统一代码委员会（UAA）共同建立的全球统一商品标识系统。消费者可以在销售终端通过POS自动销售系统查看食品链在生产、加工、运输、仓储等各环节的信息。
农产品不同于一般商品的地方在于，它具有地域性、鲜活性、种类性等特点，因此设计农产品商品追溯编码时要将农产品的产地、种类、等级、生产日期作为特征编码考虑进去。
国内现有的追溯码编码系统存在很多不足，比如编码长度不够短、数据加密性不强、实时追溯信息不畅等。而杨信廷等科研学者提出在设计农产品追溯码时采用26数字加密信息，并将位置码、产品码、生产日期码、认证类型码、多重校验码相结合，食品一旦发生安全问题可实时追溯至出问题的生产环节。将追溯码编码与Google Earth地图相结合，在可视化图形结合方面创新发展，这对于解决目前追溯码编码问题有很好的借鉴意义。
2.2 农产品商品利用有机RFID标签追溯
追溯码的信息载体是产品标识，那么标识技术又有哪些不同呢？目前，市场上有两种主流的追溯码――二维条码和射频识别技术（RFID）[1]。
2.2.1 二维条码技术
二维条码技术通过对信息进行编码、印刷、光传感等操作，将食品质量信息及数据加密转化存储于二维条形码标签上，建立了规范的食品安全管理体制。扫码可将二维条码附带的数据提取出来，并进一步转化成追溯所需的信息。条码存储信息上条码呈现高密度、大容量、支持数据加密技术等特点，在编码范围上有很大的发展空间。此外，由于条码本身的符号形状可变，可大大提高其适用性。但条形码只能用人力在可见的小范围内使用扫描器进行近距离特定方向的读取，无法保证在短时间内获取大量信息。目前农产品市场使用的二维条码需要消费者通过扫描才能知道该产品来自于哪个企业，而消费者却无法得知农产品具体的产地、用药、施肥等生产信息。
2.2.2 射频识别技术
射频识别技术（RFID）[2]兴起于20世纪90年代，这是一种非接触式自动识别技术，利用射频信号的空间传输特性实现对物体的自动识别并提取相关信息[3]。该技术具有多个标识，可以在任意方向远距离识别标签附带的信息，重复利用性好，防尘、防水、耐腐蚀性强。RFID标签通过对农产品的产地、种类、规格、生产日期、所在位置等信息数据进行加密编程[4]，以保证消费者对农产品的知情权。
RFID系统由RFID标签、RFID阅读器及应用支持软件三部分组成。RFID标签[5]由芯片和天线组成，芯片部分通过复杂的IC工艺在硅片上制备出来。每一个标签具有唯一的电子编码。
无机RFID标签的高昂成本一直制约着该标签的大规模应用[6]（RFID标签的成本大约为每枚0.2美元以上）。有机RFID标签则采用印刷电子技术，将IC电路通过机薄膜晶体管制备（DTFT）在低廉的塑料基底上。用金属和有机墨水在塑料基底上形成芯片和天线。
在实际操作中，在被标识物体上附有有机RFID标签，当被标识物体进入阅读区或工作区时，阅读器会以远距离非接触的方式自动识别有机RFID标签编码的信息，从而实现对物品的自动化识别，大大减少了人工操作，提高了工作效率。有机RFID标签具有低成本、简化制作流程等特点，可以制成随意粘贴的柔性薄电子标签。
有机RFID标签的工作原理、读取速度、读取距离等和无机 RFID 特点一致，其区别在于两者的材料和加工工艺不同。在世界范围内，好多公司都看好有机RFID市场，纷纷加大对其的研究投入，并取得了实质性进展。2005年、2006年，PolyIC、Philips先后宣布他们已经通过印刷+光刻的技术制备出了工作在13.6 MHz的有机RFID标签[7]。二维条码、有机RFID、无机RFID标签的比较见表1所列。
由表1可知，在成本和易用性方面，有机RFID标签和二维条码标签都具有成本低廉且方便易用的特点。在环境适用性、读取方向以及读取距离方面，有机RFID标签和无机RFID标签具有防尘防水、耐腐蚀、远距离任意方向读取的特点。如果商品需要贴有机RFID标签，那么物流运输、仓储、POS（Point of Sale，POS）以及超市不能要求标签具有超长的使用寿命。由此看来，有机RFID在读取速度、信息容量、重复使用、使用寿命上虽不如无机RFID标签，但也能满足商品对标签的要求。这为有机RFID标签的大规模推广使用提供了可能。
3 农产品食品安全溯源系统
3.1 农产品食品安全追溯系统及信息模型
农产品食品安全溯源系统[7]包括种植场运输物流加工生产物流仓储超市消费者的顺序流程和从消费者超市物流仓储加工生产运输物流种植场的追溯过程，其构成了整个食品安全的溯源流程。下面是不同的生产环节以及与之匹配的信息。
（1）种植场：种植场基本信息、肥料信息、用药信息、生长信息及转入转出信息。
（2）物流运输：物流企业基本信息与运输起止位置及时间。
（3）生产加工：加工企业基本信息、加工前基本信息、加工成品后基本信息及转入转出信息。
（4）物流仓储：仓储企业基本信息、运输起止位置、时间、温度信息、湿度信息等。
（5）在农产品食品安全追溯系统中，对每个不同的环节采用不同的标签技术对其标识，可以实现从餐桌到种植场的全程追溯，从而保证消费者的食品安全。
3.2 食品安全追溯系统的基本框架
由于农产品食品安全追溯系统中的每个生产环节对信息录入以及追溯的要求不同，信息量大且复杂，仅依靠追溯信息和标签很难解决，因此需要建立相关的食品安全数据中心，采用标签和数据中心相结合的方式才能满足追溯系统的要求。农产品食品追溯系统框架如图1所示。
在种植场上，管理人员每天都要详细记录种植过程中使用的农药及使用频率和剂量，待农产品成熟上市时，管理人员就把相关信息上传到“食品安全数据中心”，消费者在服务终端硬件上可以依据相关标签的追溯码信息全面清晰地追溯到生产环节每一步的录入信息。
消费者在类似ATM机终端上可凭借信息标签清楚查看食品的产地、种植时间、营养成分以及种植过程中使用的肥料、杀虫剂和除草剂种类，包括种子信息和日常种植的照片。
在物流运输管理平台、生产加工管理平台和种植场管理平台等将类似的数据汇集处理，然后上传至“食品安全数据中心”，最终由消费者在超市终端查询。
在整个农产品食品追溯框架中需要政府建立自动食品安全监测平台[8]，并设置专门机构对追溯系统涉及的种植场、运输企业、仓储企业等进行监督。在农产品生产环节录入的信息都要通过相应的管理平台将产品信息汇集到“食品安全数据中心”。消费者可以在公告查询系统根据标签附带的追溯码信息在“食品安全数据中心”查询到该产品生产环节的所有信息。一旦出现食品质量问题，可以通过数据中心实现对农产品的向上追溯和向下追踪，从而明确相应的法律责任事故方。
4 有机RFID标签在农产品食品安全追溯系统中的应用
农产品食品安全追溯系统具有多个生产环节，信息量大、覆盖范围广，且从餐桌到消费者的生产链也很复杂。同时，中国现有的经济条件和科技基础在一定程度上决定了在整个生产链环节全部使用电子标签还不现实[9]，因此农产品食品安全系统中的6个环节应结合标签技术的不同特点去选择标签。
4.1 种植场
农产品种植后，种植场管理平台会根据种植过程中农产品的批次、肥料、农药等情况，在种植场管理平台生成唯一的“农产品生产标识码”，在管理平台上录入农产品的个体信息库并传至食品安全数据中心。由于农产品个体的信息量比较大，而且在信息录入环节需要逐个登记农产品的标签，因此在种植环节适合采用RFID作为“农产品生产标识码”的载体。“农产品生产标识码”在食品安全数据中心有唯一的RFID标签与其对应。由于农产品的生产周期和市场流通时间均低于一年，故采用有机RFID标签比较适合，该标签不仅信息数据加密性强，还降低了成本。
4.2 物流运输
物流企业在物流运输过程中将农产品涉及的生产和物流信息通过物流运输管理平台传输至食品安全数据中心。无机RFID标签适用于物流运输时间超过一年的情况，有机RFID标签适用于物流运输时间低于一年的情况。
4.3 生产加工
生产加工企业存在若干生产环节，可根据对农产品的加工过程进行流水线式监控，将每个生产环节的处理信息及时录入生产加工管理平台，并上传到食品安全追溯中心。即对生产加工过程生成的“农产品生产加工标识码”和“农产品生产标识码”进行登记，并建立一一对应的关系。此时“农产品生产加工标识码”成为农产品唯一的标识。通过“农产品生产标识码”可以追溯到生产过程中的农产品，通过“农产品生产加工标识码”可以追溯加工后的农产品，实现了从生产到加工的全部信息的全面追溯。
因为农产品生产加工后，需要标签数量相对较多，采用无机RFID标签不仅在成本上负担极大，在农产品跟踪管理上也只能分批次进行。有机RFID标签或者二维条码应用在这个环节很合适。但由于二维条码在运输过程中易受到污染等原因，有机RFID标签所具有的环境适用性及其读取方式更适合本环节 [10]。
4.4 物流仓储
基于4.3的分析，在物流仓储环节采用“农产品生产加工标识码”进行信息数据的管理。通过管理平台向信息中心汇总物流基本信息，仓储基本信息，多个时间节点的物流温度、仓储温度等信息，实现农产品在物流仓储环境的个体化管理过程。物流基本信息、仓储基本信息、实时物流温度、湿度、二氧化碳浓度等数据在管理平台进行统计整理，最后上传至食品安全数据中心。物流仓储环节实现了农产品在物流仓储转换的个体化管理。
4.5 超市
在超市出售农产品时，有机RFID标签标识的“农产品生产加工标识码”在超市的管理平台被读取，生成一个对应的“用户标识码”。“用户标识码”和“农产品生产加工标识码”在数据中心登记上传，两者之间有唯一的对应关系。使用标签上的“用户标识码”的农产品基数大，采用二维条码或者有机RFID标签比无机RFID标签成本低。超市是否使用二维条码或有机RFID标签还需要根据消费者的习惯和超市的具体配置来确定，两者在理论上没有差异。
4.6 消费者
超市向消费者提供二维条码或有机RFID标签，消费者可以通过公共查询系统查询到产品的“用户标识码”。通过“用户标识码”可以查到超市的信息，进一步追踪到“农产品生产加工标识码”。根据“农产品生产加工标识码”可以追溯到农产品的加工与仓储信息，进一步追溯到农产品的“农产品生产标识码”。通过“农产品生产标识码”可以查询到农产品的批次、肥料、农药等信息。通过终端，消费者可以追溯到农产品整个生产过程的信息。
根据农产品生产过程不同环节的特点采用不同的标签技术。标签技术和溯源环节的适配如表2所列。
5 结 语
在成本和易用性方面，有机RFID标签具有二维条码标签成本低廉且方便易用的特点。在环境适用性、读取方向以及读取距离方面，有机RFID标签具有无机RFID标签防尘防水、耐腐蚀、远距离任意方向读取的特点。尽管有机RFID标签在读取速度、信息容量、重复使用率、使用寿命方面不如无机RFID标签，但并非在农产品食品溯源系统的每个环节都需要这些特性。这为有机RFID标签的大规模推广使用提供了可能。
农产品食品安全溯源系统的主要环节包括种植场、运输物流、生产加工、物流仓储、超市和消费者6个环节，应根据不同环节的特点选择不同的标签技术。种植周期较短的农产品可使用有机RFID标签代替无机RFID标签，而在超市可选择性使用有机RFID或二维标签。引入溯源过程的有机RFID标签不但大大降低了农产品食品的溯源成本，还可以加快农产品食品溯源技术在实际中的普及与大规模应用。
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