保护地球环境可持续,利用蔡司XRM助力环境污染研究

企业   2024-06-05 08:03   上海  


资源环境的开发与保护离不开科学的研究与监测。随着科技的发展,研究方法、研究手段走向综合性、系统性与定量化。


从天空到土地到海洋、从自然到生产到生活,资源与环境科学正在实现微观过程机理与宏观格局相结合。


蔡司X射线显微镜(简称XRM) 提供极致的分辨率与成像视野,积极助力资源与环境研究,为污染治理及地球可持续发展贡献力量。


.

.

.


1

全球气候变暖

甲烷干重整制氢


甲烷干重整(DRM)可将

温室气体(CH4和CO2转化为合成气(H2和CO)

可缓解全球变暖压力

但该工艺使用的镍基催化剂易因焦化积碳失活


*单个镍钴催化剂颗粒

由蔡司X射线显微镜 Xradia Ultra 810 拍摄[1]


利用蔡司XRM对单个负载催化剂颗粒成像,提供焦炭形成的空间位置信息,对比单金属与双金属催化剂三维形貌变化,提高DRM期间催化剂抗焦化能力,使DRM工艺在工业上具有竞争力,助力化工低碳发展。



2

大气污染

催化过滤器研究


催化过滤器是微粒过滤器结合催化剂涂层

用于汽车尾气中过滤

细微颗粒物、转化气态污染物


*催化过滤器

由蔡司X射线显微镜 Xradia Versa  4系列 拍摄[2]


基于蔡司XRM得到的催化过滤器真实三维结构,生成用于模拟的数值计算网格,模拟不同结构过滤器中的颗粒物沉积,优化催化过滤器结构性能。通过减少汽车尾气中的颗粒物排放,有助于降低颗粒物污染对人体的危害,改善空气质量。




3

土地沙漠化

地质演变


干旱会破坏土壤结构,导致养分流失以及边坡承载力下降,进而带来土地沙漠化及山体滑坡、坍塌等地质灾害。





*花岗岩残积土

由蔡司X射线显微镜 Xradia Versa 4系列 拍摄[3]



利用蔡司XRM重建不同干燥时间下的花岗岩残积土的三维结构,观察其随着干燥时间的延长内部裂纹的演变过程。有助于更好的了解土壤开裂机制,揭示全球变暖对土壤微观结构和渗透性的影响。


4

土壤孔隙

农业生产管理




土壤孔隙三维结构可揭示与土壤力学行为有关的潜在机制,尤其是孔隙大小分布被认为控制着土壤水力特性。

*土壤芯

由蔡司X射线显微镜Xradia Versa 510拍摄[4]


利用蔡司XRM量化有机肥和无机施肥土壤孔隙结构,建立土壤孔隙特征与土壤物理特性之间的定量关系。为农业生产与土壤改良提供理论基础。




5

海洋酸化

珊瑚群结构变化


大气中CO2上升使得海洋变暖和酸化

都会导致全球珊瑚的钙化能力下降


利用蔡司X射线三维成像

可以直观看到在高温、高CO2分压下的

珊瑚骨骼结构出现各种各样的畸形

更严重的导致骨骼大部分缺失

*珊瑚

由蔡司X射线显微镜Xradia Versa 520拍摄[5]


海洋酸化趋势还在继续

三维成像直观呈现了海洋酸化

对珊瑚及其造就的珊瑚群生态系统的破坏

助力积极采取应对气候变化措施





6

海洋能源

天然气水合物


天然气水合物是一种新型高效能源

储量大,分布广


Day 1

Day 10

*天然气水合物

由蔡司X射线显微镜Xradia Versa  4系列拍摄[6]


利用蔡司XRM可视化硅砂中氪水合物的生长过程,获得孔隙尺度上的水合物生长形态和饱和度。了解水合物形成对孔隙结构的影响以及沉积物的渗透性,为水合物安全开采提供参考。




7

建筑垃圾

多孔冷粘结陶粒


建筑垃圾中含有大量杂物,可通过洗砂法生产建筑用砂。

针对产生的洗砂泥浆可以利用基于破碎技术的发泡剂制备成多孔冷粘结陶粒。


利用蔡司XRM可以量化陶粒试样孔隙的三维形态特征,计算试样的孔隙率、弯曲度、连通性。以此研究洗砂浆含量和发泡剂含量对陶粒工程性能的影响,进而优化工艺。

*多孔冷粘结陶粒

由蔡司X射线显微镜Xradia Versa  4系列拍摄[7]




8

生活垃圾

轻质骨科


焚烧处理城市生活垃圾

虽然减量化显著

但会产生飞灰等二次污染物

可用冷粘结法将飞灰制成轻质骨料


*轻质骨料

由蔡司X射线显微镜Xradia Versa 4系列拍摄[8]


利用蔡司XRM对不同方法得到的轻质骨料成像

对比样品内部孔隙结构

优化冷粘结造粒工艺


.

.

.


蔡司显微镜积极响应可持续发展号召

将成像实力发挥极致


蔡司X射线显微镜(XRM)除可实现微/纳米级超高分辨三维无损成像外,还提供全新的AI技术,为国内外研究人员的科研和学术提供帮助,助力其在各自领域获取学术研究成果。



点击查看

最新蔡司XRM学术成果年报





为保护环境集赞



截止时间:06月16日

· 第一步:转发此链接至朋友圈,附上文案:和蔡司显微镜一起保护地球

集赞6人及以上,截图保存


· 第二步:点击上传截图👇

抽取蔡司环保礼

*礼品包含:新款徽章、蔡司定制驱蚊灯等,随机中奖,先到先得,期待好运





点击上传截图

*最终解释权归蔡司所有



参考文献

[1] Owen, R. et al."Visualising Coke-Induced Degradation of Catalysts used for CO2-reforming of methane with X-ray nano-Computed Tomography." Carbon Capture Science & Technology (2022).   https://doi.org/10.1016/j.ccst.2022.100068.


[2] Placha, Marie.et al."Particle accumulation model in 3D reconstructed wall of a catalytic filter validated with time-resolved X-ray tomography."Fuel(2024):356.https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129603.


[3]An R. et al.“Quantitative characterization of drying-induced cracks and permeability of granite residual soil using micron-sized X-ray computed tomography.”Science of The Total Environment(2023):876.https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.163213.


[4]Singh, Navdeep, et al."X-ray micro-computed tomography characterized soil pore network as influenced by long-term application of manure and fertilizer."Geoderma 385.5(2021):114872.https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114872.


[5] Taryn Foster et al.“Ocean acidification causes structural deformities in juvenile coral skeletons.”ScienceAdvances2(2016):e1501130.https://doi.org/10.1126/sciadv.1501130.


[6] Zhang,L.X. et al."Pore-scale investigation of permeability evolution during hydrate formation using a pore network model based on X-ray CT."Marine and Petroleum Geology 113(2020).https://doi.org/10.1016/j.marpetgeo.2019.104157.


[7] Wang Y.S. et al.“Stabilization/solidification of sand-washing slurry used for porous cold-bonded ceramsite.”Cement and Concrete Composites 134(2022):104771.https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2022.104771.


[8]Ferraro, A.et al. "Production and characterization of lightweight aggregates from municipal solid waste incineration fly ash through single- and double-step pelletization process." Journal of Cleaner Production (2022).https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.135275.




☑产品采购

☑技术支持

☑售后服务

相关 · 阅读

蔡司X射线显微镜Xradia 630 Versa和ART3.0重构工具包正式发布

更快更清晰,AI重构增强X射线显微镜!

蔡司显微镜结合AI技术用于地球研究

世界海洋日 | 蔡司邀您领取大海超能力

人体血液中首次发现“微塑料”?小心变“塑料人”


本文使用权归蔡司显微镜所有,未经授权请勿转载至其他公众号,如需转载,请与工作人员联系,并注明出处。若涉版权问题,请与我们联系。


蔡司显微镜
欢迎关注蔡司显微镜官方帐号!蔡司是全球光学和光电行业的技术领导者,隶属于CARL ZEISS集团。显微镜产品包含光学显微镜、X射线显微镜和电子显微镜,引以为傲的全系列产品覆盖了从微米到亚纳米水平的全范围显微分析,助力生命科学与材料科学研究。
 最新文章