[关键词]生活污水,火电厂,循环冷却水,水处理,优化
中图分类号：TM6文献标识码：A文章编号：
0引言
城市中水是指生活污水、工业废水经过收集、处理后达到一定水质标准，在一定范围内可以重复利用的非饮用水，其水质介于污水与自来水之间。我国回用于工业循环冷却水的中水分为两种，一种是企业自身排放的污水经过深度处理后回用于循环冷却水系统。另一种是城镇污水厂二级生物处理排放水再经过深度处理回用至企业循环冷却水系统，这种集中式处理避免了企业二次投资。
我国工业水的重复利用率与发达国家相比存在较大的差距.美国的水循环利用率已经超过85%,而我国目前的工业水循环利用率约为50%左右.为节省水资源和减少对环境的污染排放，用处理后的生活污水作为火电厂的循环冷却水,解决应用过程中出现的技术问题,具有实际工程意义和推广价值.
现以某某煤电公司的自备热电厂为例，某某煤电公司污水处理厂每天处理的生活污水排放量达6000m3以上,如果处理后的中水能满足电厂循环冷却水水质的要求,其数量完全能够满足该电厂循环冷却水的需求量.基于对环境保护的考虑,并经过投资方案的经济性分析比较,决定将进行处理后的中水作为该电厂的循环冷却水的工业试验,并对实际运行工况进行跟踪研究,不断完善中水作为电厂循环冷却水的工艺,使处理后的中水能满足电厂循环冷却水的要求,使该电厂成为一座实现环境保护和资源综合利用的燃煤电厂。
1深度处理的意义
.城市污水有机物、微生物、化学药剂多，城市污水厂二级生化出水需要经过深度处理才能达到循环冷却水补充水标准（见表1)
表1再生水用作冷却水的水质标准
由表1可知，深度处理主要目标是进一步去除NH3-N、P、有机物、悬浮物及杀灭病菌和病毒等，对于铜质换热器关键是降低NH3-N污染因子，铵盐会引起铜质冷气管的严重腐蚀。
2、深度处理工艺
对比城镇污水处理厂出水排放标准及工业循环冷却水补水水质指标，污水处理厂出水不能满足火电厂循环冷却水系统补水水质要求，需要进一步深度处理。目前中水深度处理工艺如石灰混凝澄清过滤法、超滤反渗透法、MBR法等存在受原水水质影响、投资规模大、运行不稳定等问题，如应用广泛的石灰混凝澄清过滤法存在出水氨氮超标腐蚀铜质管材等问题。某某煤电有限公司城市中水综合利用工程采用曝气生物流化池（ABFT）+机械澄清池工艺，投入运行以来，出水水质稳定，具有耐冲击负荷能力强，运行费用低等优点。
2.1ABFT工艺原理
在ABFT反应器中投加占曝气池有效容积的10％~25％的高效微生物载体，特效微生物大量附着并固定于其上，ABFT反应器实际上是综合传统活性污泥法与生物膜法优点的双生物反应器。各级ABFT反应器中，通过培养不同特效优势菌种，提高目标污染物的降解效果；载体所生长的生物量最高达可达10～18g/L，成活后的微生物与载体的结合是采用键价结合的固定化技术，故结合力牢固，不易脱落，不易流失，高负载的生物量保证了ABFT反应器去除污染物的高效和稳定性；运行过程中每个载体内部都存在着良好的好氧、缺氧、厌氧环境，使其内部形成无数个微型的硝化—反硝化反应器，故而造成在同一个反应器中同时发生厌氧氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力地保证了氨氮、有机物等的高效去除。
2.2工艺特点
（1）占地面积小、基建投资省、能耗低、易维护、运行成本低。（2）调节、控制、运行操作方便，人员配置较少，减少吨水人工成本。（3）对低营养、低负荷水质污染因子有进一步的降解效果。（4）处理出水质量好，运行安全可靠，可达到循环冷却水水质标准或生活杂用水水质标准。（5）污泥产量较少，对环境不会带来二次污染。（6）抗冲击能力强，受气候、水量和水质变化影响小，并可间歇运行。（7）系统衔接性能好，可充分利用原有构筑物，减少投资成本。
2.3工程应用
某某煤电有限公司城市中水综合利用工程对某某污水处理厂一级B排放水进行深度处理补充循环冷却水系统，采用ABFT+机械搅拌澄清池工艺，运行出水主要指标优于循环冷却水回用标准。工程规模：一期30000m3/d。项目建设地点：提升泵房位于某某污水处理厂排放口附近，深度处理工程在某某煤电有限公司厂区内。性质：新建出水用途：全部回用于循环冷却水系统。运行情况：项目于2011年8月投产以来，运行稳定、水质完全达标，具体见表2。
存在的问题
循环水系统的腐蚀。中水回用于火电厂循环水最大的问题就是对循环水系统腐蚀，其原因有两方面：一是中水中氨氮含量较大，冷却水的pH下降，部分金属(碳钢、铜、铝)遭受腐蚀；二是中水中含有大量的细菌，细菌的新陈代谢过程中分泌粘液，原来悬浮于水中的固体粒子和无机沉淀物粘合起来，附着于传热面形成粘泥，污泥下因水流不畅、离子浓度较高，很容易就产生腐蚀。同时，硫酸盐还原菌或硫细菌等可产生硫化氢或硫酸，从而腐蚀金属。故再生水回用时应该全面考虑对系统内所用材质的影响。
污泥附着量的问题。循环水的温度适合于微生物的生长，中水中有机物(COD指标)含量较大，同时含有丰富的碳源、氮源、磷源，再加上冷却塔的强烈的曝气作用，氧气充足，在适宜的生存条件下，细菌繁殖迅速，加上二级处理水中含有大量的泥沙、腐殖质、纤维等悬浮物以及较多的细菌、藻类等微生物，污泥附着问题就越严重，污泥附着不仅影响换热而且会产生腐蚀问题。同时溶解的有机物可消耗氯剂等氧化性杀菌剂，降低杀菌效果。
其他。水深度处理成本较高，对部分火电厂来说，费用高影响经济效益，这电阻碍了中水回用的大力推广。
解决措施
使用耐蚀材质。中水中各种离子的浓度较大，回用会引起循环水系统金属或建筑构筑物的腐蚀问题，除了在水质调整和控制方面可采取适当防止腐蚀措施外，还可在设计、建设阶段就选用耐腐蚀的金属及混凝土材质，为中水回用或提高循环水浓缩倍率提供可能。同时应该在传统工艺的基础上发展新的循环水处理技术，如金属表面膜缓蚀阻垢技术、高效杀菌灭藻技术、智能在线监控技术等，
加强循环水水质监督。采用城市中水作为循环补充水，由于二级出水中有机物、SS、C1-、SiO42-等无机盐离子的浓度较高，特别是较高浓度的氨氮通过硝化作用产生的酸，降低了循环水的pH，引起金属的腐蚀。因此必须密切监视并严格控制回用水中的有机物浓度和无机盐离子的浓度，尤其应重点监测循环水的pH和碱度。
使用合适的杀菌灭藻剂。中水中细菌数目庞大，种类繁多，且中水中的溶解有机物和氨氮会消耗氧化性杀菌剂，因此实际运行中应该严格监测和控制微生物的含量，正确控制杀菌剂的种类、剂量和投加频率，优化杀菌操作。
(4)另外，污水处理本身的生产运行环节和管理配套措施也对中水能否成为电厂稳定可靠的水源起到很大的制约作用，所以必须对供水的各个环节进行详细的分析，然后采取相应的措施，才能保证水源的安全可靠。另外，因中水深度处理成本较高，阻碍中水的回用，建议相关部门对中水回用采取相应的政策性支持，鼓励使用中水，减少新鲜水的使用。
结束语
城市中水回用、实现污水资源化是缓解水资源短缺、减轻水体污染的有效途径，而火电厂循环冷却系统采用城市中水、实现中水大规模回用具有伟大而现实的意义。中水回用于火电厂循环冷却水系统，不仅节省了新鲜水资源用量，而且减轻了污水直接排放对自然水体的污染，具有良好的社会、环境和经济效益。随着国家节能减排、发展循环经济、走可持续发展道路政策不断深入，中水处理技术的日趋成熟，城市中水回用将成为电厂循环冷却水系统的应用趋势。
参考文献
关键词：循环经济；低碳经济；协调发展
引言
低碳经济与循环经济虽然出现的时间不同，但是双方的发展目标、动机等却十分相似。在未来只有积极的协调低碳经济与循环经济协调发展，才有助于解决人类与自然之间的矛盾。
一、针对循环经济、低碳经济含义的分析
1.循环经济含义
早在上世纪六十年代的时候有专家提出了循环经济概念，之后由美国经济学家鲍尔丁在其“宇宙飞船理论”中首次正式提出。循环经济的出现是为了解决有限的资源和无限需求及发展经济和保护环境两大矛盾，发展到当今，循环经济已经成为一种表征低消耗、低污染、多劳动就业、高效益回报的经济模式。[1]
2.低碳经济含义
自工业革命之后，世界经济发展状况良好，随之而来人们提出了低碳经济发展理念，实际上低碳经济本质上将属于一种耗能低、排放低、污染低的新模式，主要通过减少温室气体排放为入手点，然后设计、落实各种低碳政策等减少排放温室气体的数量，实现低碳发展目标。
二、中国循环经济和低碳经济协调发展的方法
1.坚持由政府主导
中国是社会主义大国，采用社会主义市场经济体制，政府对市场经济的发展影响较大。所以，要想实现低碳经济与循环经济协调发展，政府部门必须制定、落实积极的政策。由于过往促进循环及低碳经济发展的政策无法吸引商业决策者，所以只有为其提供一定的利益，才能让企业主动推行政府制定的政策、顺应政府意愿、帮助政府顺利跨过经济转型阵痛期。不过在推动经济发展的时候，政府与企业依旧要坚持可持续发展、人与自然和谐相处等原则。政府要参照取得低碳及循环经济良好成果国家的经验，并根据中国国情，科学设计符合中国国情的低碳及循环经济协调发展策略。比如，政府应构建有关的监督部门，监督各行业企业低碳及循环经济发展状况，在监督中若发现企业出现污染排放超标等问题，除了要责令整顿外，还应进行适当处罚。同时，政府要提供资金、政策、人才等方面的支持，为低碳绿色产业提供助力。为了保证低碳、循环经济发展的可持续性，还应为高校提供实验设备、技术、资金等支持，协助高校培养优质人才，为循环、低碳经济发展储备优质人才。最后，要积极宣传低碳及循环经济的意义，提高全民关注度。
2.引导企业主动配合
一是，企业应主动引入、学习循环及低碳经济发展概念，要在经济链中发挥自身微观主体的重要作用。虽然企业以经济利益为最终目标，但依旧要重视自身带来的社会效益，因此，企业要坚持“再循环、低耗能、低排放、低污染”等原则健康发展。同时，企业除了对自己生产的产品负责外，还要积极回收、处理、运用销售后的产品包装等资源。[2]比如，中国企业可以学习德国企业，买塑料饮品时可向顾客收取押金，当顾客喝完后可凭空瓶子退回押金，实现回收塑料瓶子的目的。然后集中回收、处理后，进行二次利用，这样有助于推动循环及低碳经济的健康发展。
3.转变个人的消费观念
所有产品生产的目的都是为了卖给消费者，而在低碳与循环经济协调发展环境中制作的产品也是要销售给消费者的。所以，消费者能否理解低碳和循环经济协调发展的意义，对中国推进传统经济朝低碳与循环经济协调发展方向转变的效果产生了较大影响。若缺少消费者支持，必将影响低碳与循环经济发展效果。其原因有二，一是保护资源、社会是每个公民的责任、义务；二是，积极参与循环及低碳经济协调发展，有助于创建和谐社会氛围。但是，当前市场中存在的行为基本都和低碳及循环经济理念相违背。所以，要积极引导、支持消费者挑选、购买低碳与循环经济协调发展产品，要引导消费者形成“循环及低碳经济”消费观念。因此，在消费观念引导中，政府可利用网络、媒体、新媒体等各种渠道宣传低碳与循环经济协调发展的理念，积极普及节约资源、绿色消费的意义，引导大众、企业共建循环与低碳经济环境，实现营造循环与低碳经济协调发展良好氛围的目标，为循环及低碳经济协调发展奠定基础。
4.积极调整经济结构
中国经济发展平稳，第一及第二产业发展十分稳定，第三产业发展较快，加快了国内环境友好型经济的建设。因此，要积极最好宣传工作，要为企业、大众普及低碳及循环经济理念。地方政府要结合地方经济发展特点，积极制定促进循环及低碳经济发展的优惠政策，吸引企业配合政府工作工作。同时，要将如何控制碳排放、资源消耗、环境影响等作为低碳与循环经济的发展新目标。当前，国内一、二、三、产业结构比例为1：5：4，照比以前已经有了明显的进步，但依旧落后于发达国家。因为，发达国家第三产业在GDP所占比重中超过了70%。所以，政府要积极升级、调整产业结构，要推动中国朝知识密集型、管理密集型等方向发展，要将GDP发展主要动力转变成服务行业。所以，政府应积极制定循环及低碳经济发展策略，促进第一二三产业健康发展，降低资源浪费效率、提高资源使用频率，为第三产业的快速发展提供政策及经济支持，逐渐实现GPD发展主动力由第三产业代替的目标。[3]
[关键词]循环流化床；锅炉；发展趋势
中图分类号：TK229.66文献标识码：A文章编号：1009-914X（2018）03-0298-01
1.我国循环流化床锅炉发展现状
循环流化床（CFB）锅炉因为其燃料适用性广、负荷调节性强以及环保性能优良而得到了越来越多的重视。在我国能源与环境的双重压力下，循环流化床锅炉在我国得到了快速的发展。据全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网（CFB协作网）统计，我国现有不同容量的循环流化床锅炉近3000台，约63000MW的容量投入商业运行，占电力行业中锅炉总台数的三分之一强。可以预见，循环流化床锅炉将会在我国得到更大的发展。大量循环流化床锅炉机组的装备对于优化我国电力结构、改善电力供应品质、提高我国整体资源利用效率以及降低污染物排放方面发挥出了不可替代的作用。
2.循环流化床锅炉的特点
循环流化床（CFB）锅炉最为突出的特点主要有以下几个方面：燃料适用性广、环保性能优良以及负荷调节性强。
2.1循环流化床锅炉的燃料适应性
循环流化床锅炉机组的燃料适应性广的主要含义是指对于循环流化床这种锅炉来说，它可以适应很多种燃料，比如各种燃煤、煤矸石、石油焦、生物质以及有机垃圾等，但是对于一台已经设计好的锅炉来说，它的燃料是一定的，也就是说在燃用这种设计燃料的时候，其性能发挥最为出色，而随着燃料特性与设计特性的偏离，其性能会有很大的限制，因此不能够将循环流化床锅炉的燃料适应性无限夸大。当然，与此相对比，煤粉锅炉如果燃料特性与设计特性相差太远，可能会面临无法运行的状况，这也是循环流化床对煤粉锅炉的优势之一。
2.2循环流化床锅炉的环保性能
循环流化床锅炉由于能够采用低温燃烧以及炉内脱硫技术，所以其烟气中NOx以及SO2的产生量都很低。循环流化床锅炉机组不仅污染物的排放浓度低，而且随着人们环保意识的加强，烟气中污染物的排放浓度有进一步下降的趋势。
2.3循环流化床锅炉的负荷调节性
循环流化床锅炉由于炉内布风板上有大量的循环床料积蓄大量的热量，因此其在小负荷的状况下也能够点燃进炉燃煤，所以也就能够在低负荷下较好的保持运行状态。
3s循环流化床锅炉技术的发展前景
近十年，经过科研的不断发展与创新，创造出下排气旋风分离器循环流化床锅炉、旋风扇和百叶窗两级分离器循环流化床锅炉、异型水冷分离器循环流化床锅炉。我国循环流化床技术朝着超临界大型化、深度脱硝和脱硫、防磨技术提高、综合利用能源的方向发展。
3.1超临界大型化的发展方向
循环流化床超临界的发展方向，与其自身固有的燃烧特性具有重要的联系。常规的循环流化床锅炉煤粉热流往往高于循环流化床锅炉，可降低对水冷壁的要求。在循环流化床锅炉中，固体的传热系数和固体的浓度与炉中的温度呈反比，有利于水冷壁的温度控制。采用超临界锅炉和具有污染物排放少、运行效率高、煤炭损耗量低的优点。
循环流化床锅炉技术采用的是一级飞灰分离循环燃烧技术，锅炉采用的系统较为简单，易于采用大型化的生产技术。另外，不论是国内开发的下排旋风分离器和水冷异型分离器，还是国外开发的方型分离器，都能夠很好地和锅炉本体融为一体，使大型化的机型得以实现。
3.2深度脱硝和脱硫
循环流化床锅炉具有空气分级供给燃烧和低温燃烧的特性，故而有利于氧氮化物的形成，与同期的锅炉相比，能降低20%左右的氧氮含量，一氧化氮的浓度控制低于300mg/m3，随着国家对其排放标准的进一步提高，对锅炉进行深度脱硝是循环流化床锅炉技术发展的趋势。
尽管我国拥有世界上最多的CFB锅炉数量，但是CFB锅炉脱硫技术并不尽如人意。随着环境问题的日益严峻，煤炭的深度脱硫成为今后锅炉技术发展中亟待解决的问题。我国新公布的火电厂污染物排放标准中，将二氧化硫的排放标准降至400/m3，和传统的湿化脱硫相比，在循环硫化床中添加石灰石的脱硫方式效果更好。但是，此种方式还需处理灰渣，在实际运用的过程中，总体的竞争力正在降低，因此，对CFB锅炉进行深度脱硫是循环流化锅炉发展的题中之义。
3.3防磨损技术的提高
锅炉在高温中运行，且炉中是高速运动的高温固体材料，因此热冲击对炉内受力面的磨损十分地严重。因此，研究锅炉的防磨损技术对于延长设备的使用寿命意义重大。目前最有效的防磨方法是使用高性能的耐火材料，保证金属的使用寿命，确保流化床的安全运行。
3.4综合利用能源
能源短缺是世界性的问题，因此，开展能源的综合利用是今后循环流化床发展的另一个重要的方向。综合利用能源包含的范围较广，主要表现在以下三个方面：
首先，利用循环流化床锅炉技术对一些非高级的能源进行全面的整合利用。我国在这方面取得的成就较好，不仅开发出废旧垃圾、泥质等低级能源的处理锅炉，也开发出了石油焦煤、生物质的处理锅炉，在实际运用中取得了成功经验。
其次，利用其他原材料和能源与循环流化床锅炉技术对其进行加工和综合利用，在CFB技术中，这是一个重要的研究方向。
最后，对循环流化床锅炉燃烧产生的灰渣进行综合利用。就目前循环流化床锅炉技术的发展而言，这是其发展的难点。一方面，在锅炉内部添加石灰石进行脱硫，能够产生良好的脱硫效果；另一方面，却增加了灰渣的数量，又由于其化学形态和其他物质的化学性质具有差异，故而难以使用常规的方式对灰渣进行统一处理。因此，开发能够解决硫化过程中产生的灰渣，是目前我国甚至是国外综合探究循环流化床锅炉技术发展的发展趋势。
结论
循环流化床锅炉尽管在我国的起步较晚，但是发展非常迅速，在缓解我国能源与环境双重压力、调整我电力供应结构等方面发挥了重要作用。会效益非常显著。循环流化床锅炉因为采用炉内脱硫的方式，使得排烟中SOx含量较低，因此为开展烟气余热利用提供了基础，这有助于大幅度提高锅炉效率。循环流化床锅炉可以考虑把石灰石系统作为系统备用，以降低投资、运行与维护费用。利用活动面代替固定面有可能是解决煤仓搭桥的一个有效方法。
参考文献
[1]李云飞.循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J].民营科技，2015（12）.
[2]王嘉.大型循环流化床锅炉技术发展现状及展望[J].建筑工程技术与设计，2015（07）.
[3]卢啸风.大型循环流化床锅炉设备与运行.北京：中国电力出版社，2006.5-11.
[4]付萍.循环流化床锅炉特性分析及其参数优化[硕士论文].河北：华北电力大学.2005.
1资料与方法
1.1观测指标（1）临床观察心脏自动复跳率、手术时间、体外循环时间、主动脉阻断时间、主动脉开放至心脏复跳时间、后并行循环时间、术后呼吸机辅助时间、ICU停留时间、术后住院时间、外循环停止时多巴胺用量、术后并发症发生率。（2）分别于麻醉诱导后、主动脉开放时、体外循环停止时、入ICU30min、术后第1天、术后第2天抽取患者静脉血2mL，离心取血浆置低温冰箱保存，采用美国强生ECI自动免疫分析仪检测心肌肌钙蛋白（cTnI）、肌酸磷酸激酶同工酶（CKMB）水平。
1.2统计学处理使用SPSS16.0软件进行统计学分析，计量资料比较采用t检验，计数资料比较采用χ2检验或Fisher精确概率法，P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
两组患者均顺利完成手术，HTK液组心脏自动复跳率为87.5%，高于冷血停搏液组的37.6%（P<0.05）；HTK液组手术时间、体外循环时间、主动脉阻断时间、主动脉开放至心脏复跳时间、后并行循环时间、术后呼吸机辅助时间、ICU停留时间均短于冷血停搏液组（P<0.05）；两组术后住院时间比较无统计学差异，但冷血停搏液组术后平均住院时间绝对值长于HTK液组；HTK液组体外循环停止时多巴胺用量（5±2.5）μg/（kg•min），低于冷血停搏液组（P<0.05）；HTK液组术后无低心排血量综合征、室性心律失常、死亡等严重并发症发生；冷血停搏液组术后1例因低心排血量综合征死亡、1例出现频发室早伴偶发室速、2例出现肺部感染；HTK液组术后并发症发生率低于冷血停搏液组（P<0.05）。见表2。两组患者血液中cTnI、CKMB水平在体外循环后开始升高，并于术后第1天达最高峰，但HTK液组麻醉诱导之后各时间点的cTnI、CKMB水平均低于冷血停搏液组（P≤0.05）。见表3和表4。
3讨论
重症心脏瓣膜病患者心功能差，术中良好的心肌保护是保证手术成功的前提。目前临床常用的4：1冷血心脏停搏液，主要是通过28mmol/L左右的K+浓度使心脏迅速停跳，并利用所含血液为缺血心肌提供有氧环境和能量底物，进行有氧氧化，减少无氧酵解，达到一定的心肌保护作用。由于其心脏停跳的机制是高钾除极，所以不可避免引起心肌细胞Ca2+超载及能量储备消耗，从而产生心肌顿抑和心肌再灌注损伤[10-11]；加之冷血心脏停搏液含有大量的红细胞，在低温情况下，其黏滞性显著增加，可导致冠状动脉的毛细血管堵塞，影响了其对心肌有效、均匀的灌注[8]；同时冷血心脏停搏液中还含有炎性介质和白细胞，也加重了心肌损害[12]；另外，由于重症瓣膜病患者手术时间较长，术中需要重复灌注，操作繁琐，亦加重冠状动脉内膜损伤，还可能造成血中K+浓度过高及电解质紊乱[13]。
HTK液是一种由低钠、稍高钾和组氨酸为缓冲剂组成的等渗性液体。由于它的Na+浓度与细胞内Na+浓度相似，因此，灌注HTK液时，心肌细胞内外Na+浓度相等，细胞膜内外无法形成电位差，动作电位无法形成而导致心肌细胞停搏于舒张期。其具有以下特点：（1）HTK液是一种细胞内型的心肌保护液，其Na+浓度和细胞内近似，减少缺血期Na+内流，减轻心肌细胞水肿。HTK液中含少量Ca2+，防止了缺血期Ca2+超载。另外，加入了4mmol/L的Mg2+，既维持细胞膜的稳定性，也防止Ca2+的内流[14]。（2）HTK液中加入了α-酮戊二酸及色氨酸，前者为三羧酸循环的中间产物，后者是尼可酰胺核苷酸辅酶（NAD/NADP）的前体，两者有助于心肌在缺血/再灌注期间ATP的合成，保护了心肌的完整性，提高了心肌的顺应性及收缩功能。HTK液中还加入了一定量的甘露醇，作为氧自由基清除剂，可以在再灌注开始时发挥一定的心肌保护作用。（3）HTK液中含有组氨酸缓冲系统，其缓冲能力强达0.04pH/（mmol•L），和血液相同，可以减少H+的堆积，解除糖酵解的抑制，防止ATP合成前体的丢失，使得ATP和乳酸有着较大的生成率，进一步减轻了缺血缺氧对心肌细胞的损伤；此外，组氨酸还是一个有效的非渗透性因子，可防止细胞水肿。如此高浓度的缓冲能有效避免心肌组织发生细胞内和细胞外酸中毒，从而使HTK液仅灌注一次便可使心脏安全耐受180min的缺血时限，且术中无需心脏局部降温[15]。（4）HTK液黏度较低，常温下粘度指数为0.8，故易于扩散至组织间隙，也易于在短时间内使器官降温[13]。Careaga等[16]通过临床试验比较了St.Thomas液和HTK液的心肌保护作用，St.Thomas液组术后心律失常发生率（33.3%）高于HTK液组（6.66%）（P<0.01）；患者术后需要正性肌力药物维持心功能者St.Thomas液组有6例，HTK液组仅1例（P<0.05）；ICU治疗时间两组分别为（9.7±9.3）d、（5.8±6.7）d（P<0.05）。Sakata等[17]对46例行二尖瓣置换术的患者分别使用HTK液与冷血心脏停搏液，并对其进行临床观察发现，HTK液组心脏自动复跳率（90%）高于冷血心脏停搏液组（26%）（P<0.05）；停机时两组正性肌力药物使用无差别，但起搏器使用率冷血心脏停搏液组高于HTK液组，为44%比20%（P<0.05）。张楠等[4]在风湿性心脏病瓣膜置换术中应用HTK液，发现术中主动脉阻断时间、心脏复跳时间和辅助循环时间均短于含血停搏液组，心脏复跳率高于含血停搏液组（P<0.05）；术后出现心律失常、低心排血量综合征和使用临时心脏起搏器以及多巴胺用量、呼吸机辅助时间均少于含血停搏液组（P<0.05），心肌保护作用优于含血停搏液。以上研究均说明HTK液对成熟心肌具有良好的保护作用。对于重症心脏瓣膜病患者，应尽可能缩短手术时间，尤其是术中主动脉阻断时间和体外循环循环时间，重视心肌保护，减轻心肌损伤，以利于术后恢复[6]。
关键词：化学工业冷却水处理节水措施分析探究
化工企业涉及到人们生产和生活的诸多方面，对于促进社会经济发展有着良好的推动和保障作用。相对来说，化工企业的综合耗水量较大，工业生产中冷却水用量比例较大，实行冷却水循环利用综合效益显著。随着现代工业环保意识的不断提升，加强和优化工业循环冷却水技术处理，实现节约用水成为化工企业改善环境影响，提高经济效益的重要手段，促进化工企业可持续发展的必要途经。
1.工业循环冷却水处理技术概述
工业循环冷却水处理就是采用相关水质稳定剂基于工业冷却水在系统设备内的污垢淤结、腐蚀和微生物繁殖等现象进行控制和处理。所谓冷却水处理技术，是指针对循环水系统的水质、设备材质、工况条件选择合适的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀生剂等水质稳定剂进行正确匹配组成水处理配方，在一定工艺控制条件下提供相应的清洗、预膜方案进行全过程控制的水处理技术。冷却水处理中所用的化学水质稳定剂是现代工业循环水处理的必要前提条件和基础。
2.工业循环冷却水处理的技术原理
天然水是进行工业生产的主要水资源。天然水都不同程度的含有一些比重较小的泥土微粒、动植物腐物，铁、铝、硅等化合物以及各种矿物质离子等悬浮、胶体和溶解性杂质。循环水在工业生产系统中运行经常会遇到结垢腐蚀、微生物繁殖等相关问题，为了控制工业循环冷却水系统结垢和腐蚀，保证设备的换热效率和使用年限，应针对工业循环冷却水进行技术处理。
工业循环冷却水处理技术的实质就是针对循环冷却水系统中的污垢、腐蚀及微生物进行控制和处理。工业循环冷却水处理方法主要有磁处理、静电处理、光化学处理、超声波处理等适用于硬度较小水质的物理处理技术。相对于硬度较高的复杂水质来说，通常是向补充水中加入定量水质稳定剂，利用阻垢分散剂与结垢离子的螯合作用达到防垢目的，利用缓蚀剂抑制腐蚀反应的阳极过程、在金属表面形成沉淀膜并覆盖阴极表面、在金属表面定向吸附并形成保护性的吸附膜阻止腐蚀过程，从而起到缓蚀作用。磷系配方技术在工业循环冷却水处理中使用效果较好，但随着含磷废水排放的环保要求，磷系配方逐渐被环保型水处理剂代替。
3.化工企业循环冷却水处理技术
3.1循环冷却水防垢处理技术
化工企业循环冷却水防垢处理方法较多，采用缓蚀阻垢剂、聚丙烯酸类聚合物、含磺酸、膦酸和其它官能团的共聚物阻垢分散剂，都能有效降低结垢物质含量；离子交换法是目前使用较广的循环冷却水处理法，正确处理和控制能有效降低水中阳离子含量。使用时要做好节能减排处理，避免造成地下水盐碱化环境污染。采用多种配方组成的无机和有机类复合药剂处理技术属于绿色处理方法。选用循环水防垢处理方法时应根据给水水质、水资源环境等因素合理选择。
3.2循环冷却水中微生物控制
由于天然水体中含有多种藻类、细菌和真菌等微生物，冷却水中的藻类在冷却塔填料上生长会影响水分散和通风量，死亡后会形成悬浮物和沉淀物等污垢，；循环水中的细菌在代谢过程中能分泌黏液粘合固体悬浮物和无机沉淀物附着于换热表层引起结生污垢和腐蚀，影响冷却效果，因此必须交替采用氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂进行定期杀灭相关微生物。常用的药剂有次氯酸盐、二氧化氯、季胺盐、异噻唑啉酮、戊二醛等氯剂、溴剂和有机氮硫类药剂。
3.3循环冷却水的补充处理及旁流处理
对于浊度较高的补充水质，可在复合水处理剂处理的同时加入适量聚氯化铝等浊度处理剂以增强防垢效果。很多化工企业循环冷却水的补充水中往往存在相关影响水处理效果的灰尘、粉类等悬浮物，会加重粘泥的附着性，因此需进行旁流过滤处理，通过旁流装置从循环水中抽取部分循环水过滤去除相关悬浮物及沉淀物后再返回到循环水系统中，以提高循环水浓缩倍率，减少排污量。
4.化工企业循环冷却节水措施
4.1优化循环冷却水处理配方
利用高效阻垢分散剂、缓蚀剂调整循环水处理配方，提高工业循环水系统浓缩倍率，在循环水水质监测和自动加药系统稳定运行的基础上减少操作波动，选用相应加酸设备，加强旁流处理和杀菌，降低循环水悬浮物、胶体和部分微生物，能有效提高工业用水重复利用率和减少排污量。
改善循环水补充水水质
特别在北方高碱、高硬水系地域的化工企业，采取对补充水进行预处理的办法改善和提高循环水补充水水质，利于循环水系统浓缩倍数的提高。根据化工企业给水排水水质标准，若采用顺流再生固定床技术对循环水补充水进行离子交换处理，可有效提高循环水浓缩倍数，降低补充水量，实现工业节约用水。
循环水分级浓缩串联补水技术
将循环水分成两级进行处理，原水进入第一级循环水系统低浓缩倍率运行并过滤循环污水并对弱酸离子交换树脂脱碱软化处理后作为第二级机组循环补给水进行高浓缩倍率运行，其废水经澄清过滤和反渗透处理后作为循环水系统补给水，具有浓缩倍率高、废水排放量较小、节水效果明显的技术特点。
海水冷却技术和空气冷却技术
工业生产利用海水替代天然淡水作为工业循环冷却水具有水源充沛稳定、水温适宜、动力消耗低的技术优势，特别是沿海地区淡水资源不足的化工企业直接利用海水作为工业冷却水综合效益明显。采用空气冷却方式进行循环水处理，能够有效降低用水量和排污量，适用于水中氯离子含量高，缺水严重的地区。
结束语：
总之，作为国民经济发展的重要基础，化工企业是当前促进市场经济可持续发展的重要基础行业，加强化工企业的循环冷却水处理技术及节水措施研究，有利于推动和提高社会经济的综合效益发展。
参考文献：
关键词：木材；水分吸着；干缩湿胀；静态条件；动态条件
中图分类号：S781.33文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）21-5121-05
StudiesonMoistureSorptionandHygroexpansionofWoodfromStaticConditiontoDynamicCondition
MAEr-ni
（CollegeofMaterialsScienceandTechnology，BeijingForestryUniversity，Beijing100083，China）
Abstract：Thispaperintroducedsystematicallytheprogressofresearchonmoisturesorptionandhygroexpansionofwoodfromstaticconditiontodynamiccondition，andsummarizedthepreviousinvestigationsandproblemsinstudyingmoisturesorptionandhygroexpansionofwoodunderthreestagesofconstanttemperatureandhumidity，cyclichumidityconditionandhumiditycirculatingprocess，respectively.Moreover，someprospectsforfuturestudywereproposed.Thepurposeofthispaperistoprovideanoverallunderstandingaboutstudiesinthisfield，andfurthertopromotetheresearchontoanadvancelevel.
Keywords：wood；moisturesorption；hygroexpansion；staticcondition；dynamiccondition
木材是一种天然吸湿性材料，其水分吸着、干缩湿胀等各种物理性质都会受到环境温、湿度的影响。由于日常及季节性温、湿度的变化，木材总是在不断地进行吸湿和解吸的同时，尺寸也发生相应的改变，造成木材在加工和使用时常常出现翘曲、开裂等变形问题。例如，夏季木制门窗不易关闭、冬季木地板又容易开裂等。此外，木材作为结构件利用的许多情况下，还会发生诸如机械吸湿蠕变等特异行为[1]。因此，对木材的水分吸着和干缩湿胀进行系统而深入的研究尤为重要。
然而，以往对于木材水分吸着与尺寸变形的研究主要是针对恒定的温、湿条件（静态条件，Staticcondition）进行的。这种手段可以简化实验条件和理论分析方法，但是过于理想化。在实际中，木材的加工和使用环境的温、湿条件难以保持恒定（动态条件，Dynamiccondition），因而静态条件下吸着与变形的研究往往对木制品在日常使用中的指导意义非常有限。为了满足实际应用的需要，动态温、湿条件下的吸着与变形也就成了木材物理学领域研究的必然发展趋势[2]。本研究对有关静态条件及动态条件下木材水分吸着和干缩湿胀的研究成果进行了比较系统的归纳，同时提出了一些关于今后开展这方面研究工作的构想，从而帮助木材科学工作者对该领域的研究概况进行较全面的了解，旨在把这方面的研究工作提到一个更新、更高的层次。
1恒定温、湿条件下木材的水分吸着和干缩湿胀
有关木材水分吸着和干缩湿胀的研究可以大致分为3个阶段。早期阶段的研究如上所述，主要是针对恒定的温、湿条件进行的。在该阶段中，对水分吸着的研究基本上是围绕着木材的吸湿能力展开的，并主要从两个方面入手：一方面是木材吸湿的大小，即木材在一定温度、相对湿度条件下所具有的平衡含水率大小，它体现在对木材等温吸附曲线（Sorptionisotherm）的考察上。从20世纪20年代起，先后有学者提出了不同的水分吸着理论（Moisturesorptiontheory），实现了对木材等温吸附曲线的定量分析，至今较为著名且常用的有Brunauer-emmett-teller（BET）水分吸着理论[3]、Hailwood-horrobin水分吸着理论[4]及Dent水分吸着理论[5]。Simpson[6]对早期的BET、Hailwood-horrobin等10种水分吸着理论进行了比较，指出这些水分吸着理论都可以表示为如式（1）所示的抛物线函数形式，其中Hailwood-horrobin理论对实验数据的模拟最为准确。
h/m=A+Bh-Ch2（1）
式中，h为相对湿度，m为含水率，A、B、C为常数，其大小因水分吸着理论而异。
木材吸湿能力的另一方面体现在吸湿的快慢上，它属于水分吸着动力学（Sorptionkinetics）的研究范畴。在该问题上，研究者们常以菲克第二定律（Fick’ssecondlaw）为基础来构筑水分吸着动力方程，即将吸着过程中木材内部的水分迁移单纯地视为非稳态（Non-steadystate）条件下水分子的扩散传递，认为扩散控制着木材内部水分的运动，从而水分吸着可作为扩散现象被准确地模拟。但是，菲克微分方程的求解过程比较复杂，并且不少学者对菲克第二定律在木材-水分系统的适用性提出了质疑，指出木材不是一个理想系统，不符合菲克定律的适用条件[7]；木材的水分吸着过程还应该包含由后期的慢速吸着阶段引起的非菲克扩散行为[8]。因此，一些研究者从其他角度出发对木材的水分吸着动力学进行了讨论，如Nakano[9，10]基于化学自催化反应提出的木材非稳态吸湿方程，Zhang等[11]报道的用于预测三维试材吸湿的动力学方程，以及Ma等[12]通过联合表面吸着理论和Bradley水分吸着理论获得的木材水分吸着动力学方程等。
而对于木材的干缩湿胀，早期阶段的研究在其影响因素（含水率、温度等）、各向异性及其机理等方面积累了大量的重要数据，马尔妮等[13]对这方面的研究工作进行了比较系统的归纳。
应该指出的是，恒定的温、湿条件与实际情况不符，并且早期阶段对木材吸着与变形的研究多以最大干缩或湿胀为基础，由于木材加工和使用环境的温、湿度变化通常只在小范围内进行，其含水率也就很少在绝干态和饱和态之间跨越。因此，静态条件下木材水分吸着和干缩湿胀的研究往往对木材的干燥更有意义，而并不能为木制品的实际应用提供科学可靠的信息。例如，Panshin等[14]早在1980年就指出，椴木在从生材到绝干的干燥过程中表现出很高的干缩值，基于该值的判断，椴木是不适宜应用的，但实际上，椴木在日常环境中的变形大小只有预测的1/3～1/2，是非常适合日常使用的。
2湿度循环条件下木材的水分吸着和干缩湿胀
鉴于恒定温、湿条件下吸着与变形的研究对木制品实际应用的局限性，木材水分吸着和干缩湿胀方面的研究迎来了第二阶段的发展，开始考察湿度循环的条件（温度恒定）。首先在这方面开展研究的是Harris[15]，他在26℃条件下，将木材先后放入相对湿度为65%和95%的环境中经历3个循环，每个相对湿度的放置时间为24h，并在各个循环的开始和结束阶段测定了木材的含水率和弦向尺寸变化。随后，各国木材物理学者纷纷对湿度循环条件下木材的吸着与变形性质展开了研究。Stevens[16]提出用参量“移动（Movement）”来表述经过干燥的木材在大气湿度变化时所发生的尺寸变化，并指出“移动”比生材干燥时所产生的尺寸变化小得多，因而木材的“移动”特性才是反映木制品在日常使用中尺寸稳定性的重要指标。
Farmer[17]则进一步提出了采用以下步骤来评估不同树种窑干木材的“移动”特性：在25℃条件下使木材试样先后于相对湿度为90%和60%的环境中达到平衡，记录这两个湿度环境下木材的平衡含水率和弦、径向的尺寸变化，并以相对湿度为90%的尺寸为基数用百分数的形式表示出来，即可根据弦、径向“移动”之和将木材分为“较小移动（Smallmovement，小于3.0%）”、“中等移动（Mediummovement，3.0%～4.5%）”或“较大移动（Largemovement，大于4.5%）”。此外，他还介绍了许多商用锯材弦、径向移动的大小。Wu等[18]以25℃、35%～55%～75%～85%～93%～75%～35%的相对湿度为一个湿度循环，考察了循环周期为12个月和6个月条件下定向刨花板的吸着行为。研究应用Nelson吸着模型通过非线性回归技术对实验数据进行了分析，并从第一个吸着循环确定了该模型参数的大小。研究表明，采用首个循环数据计算得到的模型参数可适用于对各个循环过程的模拟。在此基础上，Wu等[19]探讨了该湿度循环条件下定向刨花板的厚度膨胀情况，包括膨胀滞后（Swellinghysteresis）、变形速率及残余变形等问题。García等[20]研究了水分循环处理对木材吸湿能力及尺寸稳定性的影响。他们使木材经历5个湿-干水分循环（相对湿度90%至无水，50℃），每个水分条件下放置3d，并分别在循环前后的3个不同湿度条件下（相对湿度57.6%、84.2%、90.2%，25℃）测定了木材的含水率和弦、径向尺寸大小。研究发现，水分循环处理将造成木材吸湿性及其相应尺寸变化的下降，他们将这种现象分别称为吸湿老化（Hygroscopicageing）和变形老化（Dimensionalageing）。此外，木材通常所表现出的含水率与尺寸变化的线性关系在经过水分循环处理后已观察不到。木材的变形老化在Fan等[21]关于湿度循环环境中水泥刨花板的尺寸稳定性研究中也得到了确认，这表明水分循环处理有利于木材尺寸稳定性的提高。
可以看出，第二阶段的研究虽然涉及了循环的湿度条件，但其测量均是在循环前后的水分平衡态下进行的，缺少对整个循环过程的考察，对动态环境中木材吸着与变形的了解也就十分有限。因此，即使该阶段取得了一些标志性的成果，也只能认为它是一个过渡阶段，而这个过渡阶段的存在可能部分是由于实验条件的限制，因为对整个动态过程的把握需要木材含水率、尺寸的实时测量技术。此外，该阶段研究中的湿度几乎都是以矩形波的形式循环变化的，而研究表明，日常的温、湿度是近似呈正弦波变化的[22]，这也是该阶段的研究中脱离实际情况的第二个不足之处。
3湿度循环过程中木材的水分吸着和干缩湿胀
1983年，Chomcharn等[23]把木材干缩湿胀方面的研究引入了第三个阶段，即对湿度循环过程（温度恒定）的考察，是真正意义上的动态条件。研究先使美国椴木（Tiliaamericana）、黄桦（Betulaalleghaniensis）、樱桃木（Prunusserotina）的生材在25℃、77%相对湿度条件下达到气干平衡，然后将它们放在相对湿度为77%～47%的正弦变化环境中经历若干循环，循环周期分别为5.33、10.67、16.00和25.33h（1∶2∶3∶5），最后使试材在47%相对湿度条件下达到平衡状态。在湿度循环前后的两个水分平衡态和湿度循环过程中，研究测定了试材的含水率及弦、径向尺寸变化，并以水分膨胀系数（Moistureexpansioncoefficient）X、湿度膨胀系数（Humidityexpansioncoefficient）Y和水分吸着系数（Moisturesorptioncoefficient）Z为参数，对试材在湿度循环前后的平衡态（静态）和湿度循环过程中的非平衡态（动态）的横向干缩湿胀性质进行了计算和比较。结果表明，动态水分膨胀系数（Xd）比相应的静态值（Xs）高，它在循环过程中近似为常数，与循环周期的大小无关；动态湿度膨胀系数（Yd）则还不到相应的静态值（Ys）的一半，它随着循环周期的增长而增大；而动态水分吸着系数（Zd）则随着循环次数的增加及循环周期的变短而减小。图1[23]表示了循环周期为5.33h条件下椴木的含水率与相对湿度的关系曲线（实线）——木材的动态吸着曲线，以及Spalt关于椴木的吸湿和解吸等温线（虚线）——木材的静态吸着曲线。图1中椭圆长轴的斜率代表动态水分吸着系数（Zd）的大小，吸湿和解吸等温线的斜率代表静态水分吸着系数（Zs）的大小。由图1可知，Zd比Zs小得多，Chomcharn等[23]指出这是由于循环过程中强烈的吸湿滞后作用所造成的。Chomcharn等[23]的研究表明，在实际使用环境中，木材的含水率、尺寸变化远小于平衡状态下的结果。因此，使用水分平衡态下的实验数据来对使用环境中木制品含水率及尺寸稳定性进行预测是不科学的。
Droin-Josserand等[24]提出了一个含有基于浓度变化的水分扩散系数的数学模型，该模型可以用于描述相对湿度以一定速度变化的吸着过程。但是，该研究只测试了一个水分循环，且对解吸过程的计算结果与试验数据相差较远。
Time[25，26]考察了25℃、相对湿度为54%～94%的条件下，以1d和7d两种周期循环变化环境中挪威云杉（Piceaabies）的含水率及吸湿滞后情况，并构筑了基于菲克定律和水蒸气压力驱动的水分传输数学模型。
J？觟nsson[27]测量了20℃、相对湿度为40%～80%循环过程中及自然气候环境中胶合层积材横纹方向上的水分及应变分布情况，该研究为动态条件下木材在某一方向上不同位置的含水率及尺寸变化的理论分析提供了可靠的实验数据。
在中国，动态条件下木材水分吸着和干缩湿胀的研究工作尚处于起步阶段。Ma等[28]将杉木（Cunninghamialanceolata）置于25℃，相对湿度为45%～75%线性周期变化的动态环境中，分别在1.0、2.0和3.5h3个周期条件下经历多个循环，并在该过程中测定了试材含水率和弦、径向尺寸的变化情况，其结果与Chomcharn等[23]的研究一致。此外，Ma等[28]进一步指出，试材径向的干缩湿胀落后于其弦向的干缩湿胀。Stevens[16]、Chomcharn等[29]也观察到了类似的现象，Hart[30]认为这与水分在射线薄壁细胞中的滞留有关。吴义强等[31]考察了尾巨桉（Eucalyptusurophylla）在40℃、相对湿度为20%～80%循环过程中试材弦向的尺度变化情况，并探讨了初含水率和循环次数对木材胀缩性的影响，研究发现，对于吸湿过程，循环次数的影响明显；而对于解吸过程，初含水率的影响显著。
近年来，Ma等[32]将西岸云杉（Piceasitchensis）置于20℃，相对湿度为45%～75%的正弦变化环境中，分别在1、6、24h3个周期条件下经历多个循环，并在该过程中测定了试材含水率和弦、径向尺寸的变化情况。结果表明，试材含水率及弦、径向尺寸也呈正弦变化趋势，但三者都在相位上滞后于相对湿度的变化，如图2所示。
在收集的实验数据基础上，研究构建了预测木材动态吸着的数学模型，该模型既考虑了木材表面的水分交换，又考虑了木材内部的水分扩散，不但模拟效果优异，还可用于计算试材厚度方向上水分的实时分布情况。此外，研究采用傅立叶法（Fourieranalysis）对试材含水率、尺寸响应的振幅（大小）和相位滞后（速率）进行了定量考察，并指出随着循环周期的增长，含水率和弦、径向尺寸相位滞后的趋势有所下降，而振幅有所增加，Chomcharn等[23]认为这是由于较长的周期为木材对环境湿度的响应提供了一定的时间，使之能够随之跟上相对湿度的变化。在对含水率和尺寸相位滞后的比较分析中，研究发现木材的尺寸变化快于其含水率的变化。针对该现象，Ma等[33]进一步利用傅立叶法计算得到了试材厚度方向表层、中层、芯层各自含水率的相位滞后大小，并在此基础上提出了相位滞后假说（Phaselaghypothesis），该假说指出木材厚度方向上各层在相位滞后上的差异是导致木材含水率响应慢于其尺寸响应的原因。
水分非平衡态下“木材的尺寸变化快于其含水率变化”这一有趣现象的发现及其解释的提出十分有助于人们了解木材在日常加工和使用时的一些特异行为并丰富了干缩湿胀理论。但是，该现象的发现仅是基于一种树种及试材厚度。众所周知，木材中水分的扩散受到这两个因素的影响，对于不同树种与厚度的试材，木材的尺寸变化是否仍然快于其含水率变化，相位滞后假说是否依然成立，Ma等[32]建立的数学模型是否还能有效地模拟木材的动态吸着行为，这些都有待进一步研究证实。
4研究工作构想
经过研究者们20多年的不断努力，有关动态条件下木材水分吸着和干缩湿胀的研究已取得了初步进展。但是，从以往研究中获得的信息还远远不能满足理论和实际上的需求，并且，主要存在以下几个问题：①涉及温度循环乃至温、湿度共同循环作用的研究寥寥无几；②“木材的尺寸变化快于含水率变化”的特异现象及相位滞后假说需要进一步进行树种和试材厚度的验证；③第二阶段的研究提示人们，水分循环处理可以提高木材的尺寸稳定性，这个效果可否用较短的周期实现，从而节约时间及能耗，便于应用；④动态条件下木材的变形的各向异性、残余应变等对指导木制品在日常加工和使用中具有重要的现实意义，而这些却尚未得到关注。另一方面，从木材吸着与变形测量中获得的认识往往是宏观的，为了从本质上明确上述问题，可从以下两个层次进行探讨。
首先，木材是由纤维素、半纤维素和木素3种主成分构成的天然高分子有机体。纤维素和半纤维素具有亲水性，而木素具有疏水性，由于三者具有不同的化学性质和存在形式，它们对温、湿度变化的响应必然有所不同，这造成它们在发生含水率或尺寸变化时存在一定的相位差。因此，考察木材主成分各自对温、湿度循环作用的响应情况以及它们之间的相互作用，是了解水、热非平衡态下木材的吸着与变形行为的关键。
其次，由于木材与水分的相互作用伴随着系统中热量或能量的变化，因而可以采用水分吸附热力学的方法来研究木材-水分系统[34]，计算温、湿度循环过程中木材中吸着水的热力学参量如微分吸着热（QL）、自由能变化（G）和微分吸着熵（TS）等。其中，微分吸着热（QL）对应着水分子与木材实质分子之间的结合能；自由能变化（G）表示水分子润胀木材、切断木材分子间氢键，从而暴露木材吸着点所需要做的功；微分吸着熵（TS）则揭示了吸着在木材实质上的水分子排列的规则性。在此基础上，探讨动态条件下吸着水分子的吸着状态与吸着环境，及其与木材实质分子相互作用的情况，最终在分子水平上解析非平衡态下木材干缩湿胀的机理。
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