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TiO_2光催化剂的负载技术

TiO_2光催化剂的负载技术
TiO_2光催化剂的负载技术

TiO 2光催化剂的负载技术

杨学灵, 徐悦华3, 陈明洁, 贾金亮

(华南农业大学理学院,广东广州510642)

摘 要:从负载TiO 2光催化剂的载体、制备方法以及催化剂的负载机理等三个方面综述了近几年

来TiO 2光催化剂的负载技术。

关键词:TiO 2;载体;制备方法;负载机理中图分类号:X 703.1;O 643.3 文献标志码:A 文章编号:036726358(2009)0720443203

Immobilization Technology of Titanium Dioxide Photocatalyst

YAN G Xue 2ling , XU Yue 2hua , CH EN Ming 2jie , J IA Jin 2liang

(College of Science ,S out h China A gricult ural Universit y ,Guang dong Guangz hou 510642,China )

Abstract :The immo bilization technology of titanium dio xide p hotocatalyst is reviewed ,according to t he carriers for immobilized titanium dioxide p hotocatalyst ,preparation met hods and immobilization mechanism.

K ey w ords :titanium dioxide ;carriers ;preparation met hods ;immobilization mechanism

收稿日期:2008210217;修回日期:2009203220

基金项目:广东省科技计划项目(编号:2007B030103019,2008B030303027)。

作者简介:杨学灵(1985~),男,硕士生,研究方向为光催化,E 2mail :yangxue2006gogo @https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html, 。3通讯作者:E 2mail :xuyuehua @

https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html, 。

TiO 2由于化学性质和光化学性质均十分稳定,

且无毒、价廉、催化活性高,可以无选择地光催化矿化各种有机污染物等的优点,成为最受重视和具有广阔应用前景的光催化剂[1]。最早研究的TiO 2颗粒悬浮体系,因其难于分离、回收、低的光量子效率而限制了其实际应用。因而人们研究的重点越来越转向将催化剂固定在载体上以及催化剂的改性方面。本文对TiO 2光催化剂的负载技术进行综述。1 负载TiO 2光催化剂的载体

光催化剂载体除了要求具有一般载体所具有的稳定性、高强度和大的比表面积外,还要求附着在载体上的催化剂能尽可能被光激发,发挥催化作用,以及考虑诸如光效率、光催化活性、催化剂负载的牢固性、使用寿命以及材料易得、便于设计成形等因素[2]。以下按载体的形态,将其分为一维管状、二维片状和三维颗粒状进行综述。

1.1 一维管状

碳纳米管(简称碳管)是1991年发现的一种碳

结构,理想碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可以从一层到上百层[3]。由于碳管具有独特的中空结构、比表面大、吸附能力强,因此是理想的催化剂载体。开小明[4]等人采用溶胶2凝胶法制备载钛碳管,并将其用于腈纶废水光催化降解研究,结果表明,有效地提高了TiO 2的光催化活性,且便于回收利用。1.2 二维片状

平板类载体常用的有镍片(泡沫镍)、铝片、钛片、不锈钢片[5]和铜合金[6]等一些耐腐蚀的金属材料和普通玻璃片[7]、二氧化硅片[8]等硅质材料。

丁震[9]用微波加热制备泡沫镍负载La 3+掺杂纳米TiO 2降解甲醛,反应90min 后甲醛降解率可达93%;活性下降的光催化剂通过蒸馏水冲洗和干

燥进行再生,重复实验3次,结果与之前的降解率差别不大,说明泡沫镍对光催化剂的附着和回收再生均有较佳的效果。于东等[10]利用溶胶2凝胶法制备铝片负载TiO2薄膜,结果表明500℃焙烧2h的铝片负载TiO2薄膜具有最好的光催化降解甲基橙活性,同时该薄膜有很好的稳定性。张渊明等[11]利用溶胶2凝胶法在多孔钛片上制备了钛片负载TiO2薄膜,该TiO2以锐钛矿型存在,晶粒大小为20nm左右,与粉体TiO2相比,所得催化剂对紫外及可见光都有强烈的吸收;涂覆三层的薄膜对甲基橙的光催化效果最高。

1.3 三维颗粒

颗粒类载体有分子筛、沸石、硅藻土、活性炭[12]、海泡石[13]、玻璃珠[14]、高岭土[15]、膨胀石墨[16]、陶瓷类[17]、硅胶[18]、活性氧化铝[19]、天然浮石[20]等。

张明让[21]用分子筛附载纳米TiO2光催化降解有机磷农药废水,结果表明,控制初始p H值、添加H2O2都可以更好地提高其催化效果,所制得的分子筛附载纳米TiO2牢固性好,活性寿命长,具有一定的应用价值。Ichiura等[22]利用印刷技术将TiO2负载于沸石薄片上,120min内甲醛除去率达90%。雷波[23]以硅藻土(K L)为载体,用溶胶2凝胶法将铈掺杂TiO2包覆在硅藻土上(Ce2TiO2/K L),结果表明铈掺杂不仅提高了其活性,还导致其激发波长红移,而且有利于光催化剂的回收利用。0.1%Ce2 TiO2/K L对甲醛的降解活性最好。

2 负载型TiO2的制备方法

负载型TiO2的制备方法有溶胶2凝胶法、水解2沉淀法、自组装成膜法、偶联法、粉体烧结法、电泳沉积法、气相沉积法、液相沉积法、掺杂法等[24]。下面主要介绍几种制备方法。

2.1 溶胶2凝胶法

溶胶2凝胶法是目前应用最多的一种负载方法。该法特点:工艺简单,制备条件温和,膜厚可控。控制热处理温度可得到所需晶相的TiO2膜,且所制得的光催化剂具有较高的催化活性,分布均匀,牢固性好,不易脱落。

王韵芳[12]采用该法制备了TiO2/AC光催化剂,其中TiO2为锐钛矿和金红石的混晶,且以纳米簇状颗粒均匀分布在活性炭颗粒表面。TiO2/AC 具有一定的杀菌性能,且随着TiO2/AC负载次数的增加以及催化剂投加量的增加,催化剂的杀菌性能提高。

2.2 水解2沉淀法

水解2沉淀反应法又称均一沉淀法。本法制备TiO2薄膜常以较廉价的无机钛盐如硫酸氧钛为原料,并添加尿素作促进剂,衬底材料为陶瓷、玻璃等。张天永[13]将水解2沉淀法制得的TiO2颗粒负载到海泡石上,既可以保持较好的光催化活性,又易于分离,用普通滤纸即可过滤回收。

2.3 自组装成膜法

Mann等[25]认为,用自组装技术通过固2液界面间的化学吸附能在基片表面形成化学键连续的紧密的二维有序自组装有机单层膜,再利用单层膜表面端基的化学吸附性质,可制得高度有序且紧密堆集的氧化物薄膜。根据这一机理,张俊英[26]利用分子自组装技术在载玻片上制备了锐钛矿相TiO2及WO3掺杂的TiO2薄膜。该法制膜工艺简单、重复性好,便于大面积制膜,且薄膜均匀、有良好透明性。3 负载机理

TiO2晶粒生长的机理研究不少,不同的制备方法其生长模式不同。但对TiO2光催化剂的负载机理,都停留在推测阶段[27]。

3.1 TiO2在载体表面的吸附和键合作用

研究TiO2在载体表面的吸附和键合作用,可以确定TiO2催化剂膜的负载均匀度、连续性和负载强度。载体与被负载物质的表面自由能差异,是决定薄膜均匀度和连续性好坏的关键。表面自由能的大小可借助原子面积A a进行比较,而A a=f(M +Nρ)2/3,其中,M为相对原子质量,ρ为密度,f为结构因数[27]。当被负载物质的表面自由能小于载体的表面自由能时,容易在载体表面形成均匀、连续的薄膜。

赵翠华[28]认为不同载体负载TiO2光催化活性不同可能是由于TiO2在载体表面的吸附以及薄膜与载体之间通过相互扩散形成了一个渐变界面,载体不同,它们的界面也不同,因而其附着性能不同。Takeuchi等[29]认为TiO2通过Ti2O2Si键吸附到ZSM25表面。Masuda[30]研究发现制备的F TO (SnO2:F)负载TiO2有很强的附着力是由于TiO2表面的Ti2O H与F TO基层上的Sn2O H形成Ti2O2 Sn化学键。李新平[31]认为TiO2在蒙脱土中层柱化后与SiO2生成了Si2O2Ti键,而且比表面积大大增加,使反应物亚甲基蓝可以被快速吸附并富集到催化剂上,从而大大提高了催化剂的催化活性。罗妮[32]在制备介孔SO2-4/TiO2焙烧过程中,认为吸附在偏钛酸孔壁上的硫酸根与偏钛酸自由羟基的键合,阻止了孔壁上自由O H间键合脱水所引起的孔结构坍塌,获得高比表面的介孔SO2-4/TiO2。

3.2 烧结过程中载体性质对TiO2晶粒和晶型的影响

研究TiO2膜的烧结反应机理,可以为TiO2晶粒尺寸、载体元素的渗透以及烧结温度和时间的控制提供理论依据。根据固相扩散机理,某一元素在TiO2晶体中的扩散方式和能力随温度升高而变化。因此,必须结合TiO2晶型转变控制适宜的烧结温度;在烧结过程中,控制晶粒生长是十分关键的。

黄锦峰[16]研究发现膨胀石墨(EG)负载纳米TiO2在400℃煅烧后只存在锐钛矿相,当温度达到500℃开始出现金红石相;随着温度的升高,金红石相含量增多,同时,晶粒尺寸也增大,但都比在500℃下煅烧的纯TiO2的晶粒尺寸要小,这可能是由于EG具有抑制晶粒生长和相转变的作用。李佑稷[33]通过D2t=kt n exp(-E/R T)方程的计算,分析研究活性炭对复合体中TiO2晶粒生长及其相变的影响。其中,D t为粒子在时间t时的粒径,k为性质常数,t为处理时间,n为反应指数,E为生长表观活化能。Okte[34]认为合成的TiO22ZSM25样品能够保持锐钛矿型,是由于ZSM25中存在的SiO2抑制了TiO2从锐钛型向金红石型的相变。

3.3 载体元素在TiO2膜内的扩散渗透作用

研究载体元素在TiO2晶体内的扩散机理,可以从理论上解释载体组份在TiO2薄膜中发生渗透以及导致TiO2晶型转变温度发生变化的原因。载体组份在TiO2晶体内既有基于点缺陷的体扩散,而且还包含沿晶面、位移以及晶粒间界的扩散。

史载锋[27]通过计算元素的扩散系数D=D0exp (-Q/R T),来研究分析元素的扩散能力,其中Q为元素的扩散活化能。Fernandez[7]认为普通钠钙玻璃负载TiO2时,在热处理过程中,Na+可以迁移到TiO2层,成为电子2空穴复合中心,从而降低光催化性。陈崧哲[5]认为玻璃和不锈钢等载体元素的渗出是导致其表面负载TiO2膜活性较低的主要原因,尽管有诸多报道指出Fe和W等过渡金属对TiO2的掺杂能够有效提高其光催化活性,但掺杂浓度均被限定在非常低的程度。马惠言[15]发现负载过程中有部分TiO2以类质同晶替代的方式存在于高岭土中。

4 结语

光催化剂的适用载体较多,但各种载体的特性有所不同,选择载体时,必须根据载体的使用寿命、价格、回收以及光催化剂的用途、TiO2的掺杂物质、光催化剂的附着性、催化效率、催化活性影响大小等因素作综合考虑。

因为避免了悬浮态催化剂纳米粒子分离、回收的问题,负载型光催化剂更易于实际工业化应用。随着负载技术研究的不断发展,充分利用载体的特性,制备负载均匀、牢固、高活性的TiO2光催化剂仍是实现光催化剂产业化的一个关键问题,也是今后的研究方向之一。

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基金项目:2007江苏高等教育教改立项课题重点项目资助(编号4242)3通讯联系人:E 2mail :mail4catalysis @https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html,

化工车(Chem 2E 2C ar)简介

姚建峰, 张利雄3, 刘晓勤, 徐南平

(南京工业大学化学化工学院,材料化学工程国家

重点实验室,江苏南京210009)

为了提升化学工程专业大学生研究创新和学以致用的风气,提高化学工程师和化学工程专业的在社会上的影响力和关注度,在20世纪90年代,由美国密西根大学Scott Fogler 教授构思、由美国化学工程师协会(A ICh E )组织开展了一项全美性的运用化学工程技能的竞赛[1]。该竞赛确定为利用化学反应提供动力、设计和制造能载重并且通过化学反应可以精确控制行驶距离的模型。这种小车被命名为Chem 2E 2Car ,即Chemical Engineering Car 。中国台湾地区将其译为"化学车",我们认为翻译为"化工车"更能代表其本意。自1999年以来,化工车竞赛在A ICh E 年会上就成为一项热点。2005年已经有30多个队伍参加了在美国俄亥俄州西南部城市辛辛那提举办的第七届化工车竞赛。如今,化工车竞赛受到世界上很多化工专业大学生的认可,它的影响力与日俱增。此项竞赛活动结合了理论与实践能力,为传统沉闷的化学工程教育带来了蓬勃的生机[2]。澳洲仿效美国于2001年初邀请澳大利亚及新西兰各大学举办了一场化工车竞赛,并于当年九月底在第六届世界化工大会期间进行决赛。在亚洲,中国台湾地区于2002年举办了第一次化工车的竞赛,在2006年于马来西亚吉隆坡举行的第十一届亚太化工联盟大会也开展了这一活动。2008年8月我国在大连举办第十二届亚太化工联盟大会。按照传统,此次大会上也会举办化工车竞赛。但此前我国还很少有人知道化工车竞赛,对其内容和规则少有了解。我们应以此为契机,大力宣传和倡导化工车竞赛,以促进我国化工高等教育的创新意识和

能力。为此,本文对化工车的竞赛内容、设计形式、

竞赛规则等做一简单介绍。

1 化工车竞赛内容

化工车竞赛分为海报展竞赛和化工车性能竞赛。海报竞赛是通过海报的形式描述化工车的动力来源、小车的特点、环保及安全等因素,参赛者还需提供化工车设计和测试的数据资料。化工车性能竞赛是考察参赛者按照海报竞赛的构思实际制作的化工车在一定距离内行驶的自动控制能力。参赛者在比赛前一定时间被告知化工车的载重量和确切的行驶距离,然后由其设计合理的化学反应和反应物料的量,使小车行驶一定距离后自动停止。比赛在如图1所示的一个扇形区域内进行,起跑时小车前端接触起跑线,小车停在最靠近终线者胜利(以车最前端为准),出界(即离开扇形区域)以零分计[1,2]。可见,化工车性能竞赛体现了参赛者精确控制化学反应的能力

图1 化工车的竞赛场地

2 化工车性能竞赛规则及注意事项

在竞赛前1h 抽签决定化工车负重大小及行驶

距离,通常小车的负重范围为0~500g ,行驶距离为15~30m [1]。化工车竞赛中要求:不得使用商用电池,推动力必须为化学反应产生;必须为自动车,且无遥控系统;不得使用机械力于轮子或地面使车子停止或减速;.不得使用机械或电子定时器来停止化学反应;化工车所有组件拆卸后必须能同时置入一

多链路负载均衡及冗余

多链路负载均衡及冗余

目录 1.目的 (3) 2.环境拓扑 (3) 3.链路负载均衡 (3) 3.1 基于源IP的负载均衡 (4) 3.2基于权重的负载均衡 (6) 3.3基于出口流量阀值的负载均衡 (6) 3.4 其他负载均衡 (7) 3.5 策略路由 (7) 4.链路冗余 (8) 4.1 检测服务器 (8) 4.2管理距离与优先级 (8) 5.负载均衡与冗余 (9) 6.参考 (9)

1.目的 本文档针对FortiG ate在具有两条或两条以上出口时的负载均衡及链路冗余配置进行说明。Fortigate在多链路可以支持不同方式的负载均衡,在链路负载均衡的同时,也可以实现链路的冗余。 2.环境拓扑 本文使用FortiGate-VM 做演示。本文支持的系统版本为FortiOS v4.0MR3 Patch2及更高。 该配置中使用FortiGate-VM1 模拟两条WAN线路,通过FortiGate-VM2连接至外网,实际环境可以据此参考。 3.链路负载均衡 链路负载均衡功能需要为2个不同的出网接口分别配置一条默认路由,如果实现负载均衡,需要2条或多条静态路由的管理距离以及优先级保持一致。同时也需要保证配置内网去往2条出口的策略。 如果使用静态路由的话可以把出网路由的管理距离配置成相等的,也就是等价路由。如果是ADSL、DHCP等动态获取的网关的话可以把“从服务器中重新得到网关”选中同时将动态获取的路由的管理距离配置即可。在默认路由已经配置完成的情况下,如果仍然有某些特定的数据流需要从指定的出口出网的话,可

以使用策略路由功能来完成这样的需求。策略路由的优先级高于动态和静态路由,按照从上到下的次序来匹配的。 负载均衡包括三种模式: 1.基于源IP的负载均衡; 2.基于权重的负载均衡; 3.基于出口流量阀值的负载均衡。 3.1 基于源IP的负载均衡 基于源IP的负载均衡, 当路由表中有多个出网路由时,FortiGate设备会按内置的算法实现负载均衡,这个算法不能被修改。这个算法是:假设路由表中有n条出网路由,则防火墙会将内网源IP地址的最后一组数值除n取余,余1走第一条出网路由,余n-1走第n-1条出网路由,余0走第n条出网路由。 本例的出网规则是:,如果想让某些IP走特定的接口需要策略路由来实现。

F5负载均衡器双机切换机制及配置

F5负载均衡器双机切换触发机制及配置 1 F5双机的切换触发机制 1.1 F5双机的通信机制 F5负载均衡器的主备机之间的心跳信息可以通过以下两种方式进行交互: ●通过F5 failover 串口线交换心跳信息(电压信号不断地由一方送到另外一方) 处于Standby的系统不断监控Failover上的电平,一旦发现电平降低,Standby Unit会立即变成Active,会发生切换(Failover)。通过串口监控电平信号引起的切换可以在 一秒中以内完成(大概200~300ms)。四层交换机在系统启动的时候也会监控Failover 线缆的电平以决定系统是处于Active状态还是Standby状态。在串口Failover线缆上不传输任何数据信息。 ●Failover线缆也可以不采用串口线,而直接采用网络线。(但F5不建议这样做, 因为网络层故障就可能会两台负载均衡器都处于Active状态)。如果采用网络层监控实现Failover, Bigip将通过1027与1028端口交换心跳信息。 经验证明:两台F5之间一定要用failover cable连接起来,不连接failover cable而直接采用网络线连接在一起不可靠,而且造成了网上事故。 F5双机之间的数据信息是通过网络来完成的。因此运行于HA方式的两台F5设备在网络层必须是相通的。(可以用网线将两台F5设备直接相连起来,也可以通过其它的二层设备将两台F5设备相连,使F5设备在网络上可以连通对端的Failover IP地址)。 两台运行于HA方式的四层交换机之间通过网络层交互的信息主要包括: ●用于配置同步的信息:通过手工执行config sync会引起Active到Standby系 统的配置信息传输。 ●用于在发生Failover时连接维持的信息:如果设置了Connection Mirroring, 处于Active的四层交换机会将连接表每十秒中发送一次到Standby的系统。(The following TCP Connections can be mirrored:TCP、UDP、SNAT、FTP、Telnet )。 如果设置了Stateful Failover,Persistence信息也会被发送到Standby系统。(The following persistence information for the virtual servers (VIPs) can be mirrored:SSL persistence、Sticky persistence、iRules Persistence )

TiO_2光催化剂的负载技术

TiO 2光催化剂的负载技术 杨学灵, 徐悦华3, 陈明洁, 贾金亮 (华南农业大学理学院,广东广州510642) 摘 要:从负载TiO 2光催化剂的载体、制备方法以及催化剂的负载机理等三个方面综述了近几年 来TiO 2光催化剂的负载技术。 关键词:TiO 2;载体;制备方法;负载机理中图分类号:X 703.1;O 643.3 文献标志码:A 文章编号:036726358(2009)0720443203 Immobilization Technology of Titanium Dioxide Photocatalyst YAN G Xue 2ling , XU Yue 2hua , CH EN Ming 2jie , J IA Jin 2liang (College of Science ,S out h China A gricult ural Universit y ,Guang dong Guangz hou 510642,China ) Abstract :The immo bilization technology of titanium dio xide p hotocatalyst is reviewed ,according to t he carriers for immobilized titanium dioxide p hotocatalyst ,preparation met hods and immobilization mechanism. K ey w ords :titanium dioxide ;carriers ;preparation met hods ;immobilization mechanism 收稿日期:2008210217;修回日期:2009203220 基金项目:广东省科技计划项目(编号:2007B030103019,2008B030303027)。 作者简介:杨学灵(1985~),男,硕士生,研究方向为光催化,E 2mail :yangxue2006gogo @https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html, 。3通讯作者:E 2mail :xuyuehua @ https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html, 。 TiO 2由于化学性质和光化学性质均十分稳定, 且无毒、价廉、催化活性高,可以无选择地光催化矿化各种有机污染物等的优点,成为最受重视和具有广阔应用前景的光催化剂[1]。最早研究的TiO 2颗粒悬浮体系,因其难于分离、回收、低的光量子效率而限制了其实际应用。因而人们研究的重点越来越转向将催化剂固定在载体上以及催化剂的改性方面。本文对TiO 2光催化剂的负载技术进行综述。1 负载TiO 2光催化剂的载体 光催化剂载体除了要求具有一般载体所具有的稳定性、高强度和大的比表面积外,还要求附着在载体上的催化剂能尽可能被光激发,发挥催化作用,以及考虑诸如光效率、光催化活性、催化剂负载的牢固性、使用寿命以及材料易得、便于设计成形等因素[2]。以下按载体的形态,将其分为一维管状、二维片状和三维颗粒状进行综述。 1.1 一维管状 碳纳米管(简称碳管)是1991年发现的一种碳 结构,理想碳管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可以从一层到上百层[3]。由于碳管具有独特的中空结构、比表面大、吸附能力强,因此是理想的催化剂载体。开小明[4]等人采用溶胶2凝胶法制备载钛碳管,并将其用于腈纶废水光催化降解研究,结果表明,有效地提高了TiO 2的光催化活性,且便于回收利用。1.2 二维片状 平板类载体常用的有镍片(泡沫镍)、铝片、钛片、不锈钢片[5]和铜合金[6]等一些耐腐蚀的金属材料和普通玻璃片[7]、二氧化硅片[8]等硅质材料。 丁震[9]用微波加热制备泡沫镍负载La 3+掺杂纳米TiO 2降解甲醛,反应90min 后甲醛降解率可达93%;活性下降的光催化剂通过蒸馏水冲洗和干

负载均衡技术综述

?2004 Journal of Software 软件学报 负载均衡技术综述* 殷玮玮1+ 1(南京大学软件学院,江苏南京210093) Overview of Load Balancing Technology YIN Wei-Wei1+ 1(Department of Software Institute, Nanjing University, Nanjing 210093, China) + Corresponding author: Phn +86-**-****-****, Fax +86-**-****-****, E-mail: bingyu0046@https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html,, https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html, Received 2000-00-00; Accepted 2000-00-00 Yin WW. Overview of Load Balancing Technology. Journal of Software, 2004,15(1):0000~0000. https://www.sodocs.net/doc/2216655516.html,/1000-9825/15/0000.htm Abstract: Load balance technology based on existing network structure, provides a cheap and efficient method for expanding bandwidth of the server and increase the server throughput, strengthens network data processing ability, increases network flexibility and availability. This paper introduces in detail the three aspects: the classification of load balancing, load balancing and load balancing algorithm, then compares the load balancing algorithm commonly used and their advantages and disadvantages, and describes the dynamic load balancing strat egy and three kinds of scheduling methods. Key words: load balancing technology; the load conditions; the static load balancing algorithm; the dynamic load balancing algorithm 摘要: 负载均衡技术基于现有网络结构,提供了一种扩展服务器带宽和增加服务器吞吐量的廉价有效的方法,加强了网络数据处理能力,提高了网络的灵活性和可用性。本文从负载均衡技术的分类、负载均衡技术和负载均衡算法三个方面对负载均衡做了详细介绍,对常用负载均衡算法做了优缺点比较,并对动态负载均衡算法遵循的策略和三种调度方式做了阐述。 关键词: 负载均衡技术; 负载状况;静态负载均衡算法;动态负载均衡算法 中图法分类号: ****文献标识码: A 随着大规模并行分布处理系统,特别是网络工作站机群系统的广泛应用,如何采取有效的调度策略来平衡各结点(机)的负载,从而提高整个系统资源的利用率,已成为人们的研究热点。负载均衡技术基于现有网络结构,提供了一种扩展服务器带宽和增加服务器吞吐量的廉价有效的方法,加强了网络数据处理能力,提高了网络的灵活性和可用性。负载均衡的应用,能够有效地解决网络拥塞问题,能够就近提供服务,实现地理位置无关性(异地负载均衡)。同时,这项技术还能提高服务器的响应速度,提高服务器及其它资源的利用 *Supported by the **** Foundation of China under Grant No.****, **** (基金中文完整名称); the **** Foundation of China under Grant No.****, **** (基金中文完整名称) 作者简介: 殷玮玮(1992-),女,河南舞阳人,硕士,主要研究领域为分布式计算,负载均衡.

负载均衡在Web服务器中的应用

负载均衡在Web服务器中的应用 随着互联网的迅速发展,互联网为社会网络迅猛发展提供了“天时”,宽带服务的普及,视频服务、FTP下载、数据库查询应用服务器工作量的日益增加,负载均衡技术的应用更加广泛。阐述了负载均衡技术的分类和重点介绍了服务器集群负载均衡技术及应用。 标签:互联网;负载均衡;服务器集群 引言 随着互联网技术的发展,宽带服务的普及,视频服务、FTP 下载、数据库查询等大数据量的Web 应用逐渐由可能演变成一种趋势,这些应用对Web 服务器的性能有较高要求。伴随着信息系统的各个核心业务量的增加和数据流量的快速增长,从而造成服务质量下降。在花费相同条件下,必须采用多台服务器协同工作,防止计算机的单点故障、性能不足等问题,以满足不断增加业务量的需求,提高计算机系统的处理能力和更有效解决负载均衡问题。 1 负载均衡概述 负载均衡是在现有网络结构上进行部署,来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量,提高网络数据处理能力。从而根据负载压力通过某种算法合理分配资源,保证计算机高可靠性和高性能计算。 负载均衡其特点是充分利用网络中计算机的资源,实现多台节点设备上做并行处理。当网络中的一台或者几台服务器出现故障时,自动切换到其他服务器上,客户端会自动重试发生故障的连接,仅几秒的延迟就能选择性能最佳的服务器响应客户请求。保证用户访问的质量可靠性;同时根据算法将负载合理分配到多台节点设备上进行处理,减少用户等待响应时间和提高系统处理能力。 2 常用的四种负载均衡技术 2.1 软/硬件负载均衡 软件负载均衡是在一台或多台服务器操作系统上安装一个或多个软件来实现负载均衡,比如DNS负载均衡等。软件负载均衡的优点是容易进行相关配置、成本比较低,就能满足要求不高的负载均衡需求。 硬件负载均衡是在服务器和外部网络之间加装负载均衡器,通过负载均衡器完成专门的任务,它独立于服务器的操作系统,大大提高了服务器的整体性能。由于负载均衡器具有多样化的策略管理方法,同时能进行智能化的流量管控,使得负载均衡达到最佳状态。所以,硬件负载均衡的性能比软件负载均衡性能更胜一筹,但是投资成本相对比较高。

SureHA 技术白皮书

SureHA100G2 技术白皮书 摘要 本白皮书论述Lenovo SureHA 100G2高可 用软件的功能以及实现原理。 Lenovo 确信本出版物在发布之日内容准确无 误。如有更新,恕不另行通知。 Lenovo 对本出版物的内容不提供任何形式的 陈述或担保,明确拒绝对有特定目的适销性或 适用性进行默示担保。使用、复制或分发本出 版物所描述的任何SureHA 100G2软件都要 有相应的软件许可证。

第 1 章 SureHA100G2集群系统概览 2 目录 SureHA100G2 技术白皮书 .................................................................................................. 1 第 1 章 何谓集群系统 ..................................................................................................... 4 集群系统的概要 ................................................................................................................................... 4 HA (High Availability)集群 ................................................................................................................ 4 共享磁盘型 ....................................................................................................................................................... 5 镜像磁盘型 ....................................................................................................................................................... 7 系统构成 .............................................................................................................................................. 7 故障保护原理 ..................................................................................................................................... 10 共享磁盘的互斥控制 ....................................................................................................................................... 11 网络分区症状 (Split-brain-syndrome) ......................................................................................................... 11 集群资源的交接 ................................................................................................................................. 11 数据的交接 ..................................................................................................................................................... 11 IP 地址的交接 .................................................................................................................................................. 12 应用程序的交接 .............................................................................................................................................. 12 失效切换总结 .................................................................................................................................................. 14 Single Point of Failure 的排除 ......................................................................................................... 14 共享磁盘 ......................................................................................................................................................... 15 共享磁盘的访问路径 ....................................................................................................................................... 16 LAN ................................................................................................................................................................ 16 支持可用性的操作 ............................................................................................................................. 17 操作前测试 ..................................................................................................................................................... 17 故障的监视 ..................................................................................................................................................... 17 第 2 章 关于SureHA100G2......................................................................................... 19 SureHA100G2的产品结构 ................................................................................................................ 19 SureHA100G2的软件配置 ................................................................................................................ 19 SureHA100G2 的故障监视原理 ....................................................................................................... 20 何谓服务器监视 .............................................................................................................................................. 20 何谓业务监视 .................................................................................................................................................. 20 何谓内部监视 .................................................................................................................................................. 21 可监视的故障和无法监视的故障 ........................................................................................................ 21 通过服务器监视可以查出的故障和无法查出的故障 ........................................................................................ 21 通过业务监视可以查出的故障和无法查出的故障 ............................................................................................ 21 网络分区解析 ..................................................................................................................................... 22 失效切换的原理 ................................................................................................................................. 22 由SureHA100G2构建的共享磁盘型集群的硬件配置 ...................................................................................... 23 用SureHA100G2构建的镜像磁盘型集群的硬件配置 .. 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服务器负载均衡技术

HUAWEI USG6000V系列NFV防火墙技术白皮书之---服务器负载均衡技术白皮书 华为技术有限公司 Huawei Technologies Co., Ltd.

目录 1背景和概述 (2) 2全局服务器负载均衡(GSLB) (3) 3本地服务器负载均衡(LSLB) (4) 3.1使用目的MAC地址转换的服务器负载均衡(DR) (4) 3.2使用网络地址转换实现的服务器负载均衡(L4 SLB) (5) 3.3使用轻量代理和网络地址转换的服务器负载均衡(L4 lwProxy SLB) (7) 3.4使用全量Socket 代理的服务器负载均衡(L7 Socket Proxy SLB) (9) 3.4.1socket代理加业务会话关联保持 (9) 3.4.2根据URL类型不同的分担,静态资源访问和动态计算访问分开多种服务 器10 3.4.3SSL卸载 (10) 3.4.4链路优化:压缩、协议优化、本地cache、多路复用 (11) 3.5业务保持技术 (13) 4华为USG防火墙支持的SLB功能列表 (14)

1 背景和概述 随着互联网的快速发展,用户访问量的快速增长,使得单一的服务器性能已经无法满足大量用户的访问,企业开始通过部署多台服务器来解决性能的问题,由此就产生了服务器负载均衡的相关技术方案。 在实际的服务器负载均衡应用中,由于需要均衡的业务种类以及实际服务器部署场景的不同(比如是否跨地域、跨ISP数据中心等),存在多种负载均衡的技术。如下典型的组网方式如图所示: 服务提供方为了支撑大批量的用户访问,以及跨不同地域、不同接入ISP的用户都能够获得高质量的业务访问体验,其已经在不同地域、不同ISP数据中心搭建了服务器,这样就带来一个需求,也就是客户的访问能够就近、优先选择同一个ISP数据中心的服务器,从而获得高质量的业务访问体验。 同时,基于单台服务器能够提供的业务访问并发是有限的,那么就自然想到使用多台服务器来形成一个“集群”,对外展现出一个业务访问服务器,以满足大量用户访问、而且可以根据业务访问量的上升可以动态的进行业务能力扩容的需要。

负载均衡技术的三种实现方法

目前,网络应用正全面向纵深发展,企业上网和政府上网初见成效。随着网络技术的发展,教育信息网络和远程教学网络等也得到普及,各地都相继建起了教育信息网络,带动了网络应用的发展。 一个面向社会的网站,尤其是金融、电信、教育和零售等方面的网站,每天上网的用户不计其数,并且可能都同时并发访问同一个服务器或同一个文件,这样就很容易产生信息传输阻塞现象;加上Internet线路的质量问题,也容易引起出 现数据堵塞的现象,使得人们不得不花很长时间去访问一个站点,还可能屡次看到某个站点“服务器太忙”,或频繁遭遇系统故障。因此,如何优化信息系统的性能,以提高整个信息系统的处理能力是人们普遍关心的问题。 一、负载均衡技术的引入 信息系统的各个核心部分随着业务量的提高、访问量和数据流量的快速增长,其处理能力和计算强度也相应增大,使得单一设备根本无法承担,必须采用多台服务器协同工作,提高计算机系统的处理能力和计算强度,以满足当前业务量的需求。而如何在完成同样功能的多个网络设备之间实现合理的业务量分配,使之不会出现一台设备过忙、而其他的设备却没有充分发挥处理能力的情况。要解决这一问题,可以采用负载均衡的方法。 负载均衡有两个方面的含义:首先,把大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理,减少用户等待响应的时间;其次,单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理,每个节点设备处理结束后,将结果汇总,再返回给用户,使得信息系统处理能力可以得到大幅度提高。 对一个网络的负载均衡应用,可以从网络的不同层次入手,具体情况要看对网络瓶颈所在之处的具体情况进行分析。一般来说,企业信息系统的负载均衡大体上都从传输链路聚合、采用更高层网络交换技术和设置服务器集群策略三个角度实现。 二、链路聚合——低成本的解决方案 为了支持与日俱增的高带宽应用,越来越多的PC机使用更加快速的方法连入网络。而网络中的业务量分布是不平衡的,一般表现为网络核心的业务量高,而边缘比较低,关键部门的业务量高,而普通部门低。伴随计算机处理能力的大幅度提高,人们对工作组局域网的处理能力有了更高的要求。当企业内部对高带宽应用需求不断增大时(例如Web访问、文档传输及内部网连接),局域网核心部位的数据接口将产生瓶颈问题,因此延长了客户应用请求的响应时间。并且局域网具有分散特性,网络本身并没有针对服务器的保护措施,一个无意的动作,像不小心踢掉网线的插头,就会让服务器与网络断开。 通常,解决瓶颈问题采用的对策是提高服务器链路的容量,使其满足目前的需求。例如可以由快速以太网升级到千兆以太网。对于大型网络来说,采用网络系统升级技术是一种长远的、有前景的解决方案。然而对于许多企业,当需求还没有大到非得花费大量的金钱和时间进行升级时,使用升级的解决方案就显得有些浪费

几种负载均衡算法

几种负载均衡算法 本地流量管理技术主要有以下几种负载均衡算法: 静态负载均衡算法包括:轮询,比率,优先权 动态负载均衡算法包括: 最少连接数,最快响应速度,观察方法,预测法,动态性能分配,动态服务器补充,服务质量,服务类型,规则模式。 静态负载均衡算法 ◆轮询(Round Robin):顺序循环将请求一次顺序循环地连接每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障,BIG-IP 就把其从顺序循环队列中拿出,不参加下一次的轮询,直到其恢复正常。 ◆比率(Ratio):给每个服务器分配一个加权值为比例,根椐这个比例,把用户的请求分配到每个服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障,BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出,不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆优先权(Priority):给所有服务器分组,给每个组定义优先权,BIG-IP 用户的请求,分配给优先级最高的服务器组(在同一组内,采用轮询或比率算法,分配用户的请求);当最高优先级中所有服务器出现故障,BIG-IP 才将请求送给次优先级的服务器组。这种方式,实际为用户提供一种热备份的方式。 动态负载均衡算法 ◆最少的连接方式(Least Connection):传递新的连接给那些进行最少连接处理的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障,BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出,不参加下一次的用户请求的分配, 直到其恢复正常。 ◆最快模式(Fastest):传递连接给那些响应最快的服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障,BIG-IP 就把其从服务器队列中拿出,不参加下一次的用户请求的分配,直到其恢复正常。 ◆观察模式(Observed):连接数目和响应时间以这两项的最佳平衡为依据为新的请求选择服务器。当其中某个服务器发生第二到第7 层的故障,BIG-IP就把其从服务器队列中拿出,不参加下一次的用户请求的分配,直到其恢复正常。 ◆预测模式(Predictive):BIG-IP利用收集到的服务器当前的性能指标,进行预测分析,选择一台服务器在下一个时间片内,其性能将达到最佳的服务器相应用户的请求。(被BIG-IP 进行检测) ◆动态性能分配(Dynamic Ratio-APM):BIG-IP 收集到的应用程序和应用服务器的各项性能参数,动态调整流量分配。 ◆动态服务器补充(Dynamic Server Act.):当主服务器群中因故障导致数量减少时,动态地将备份服务器补充至主服务器群。 ◆服务质量(QoS):按不同的优先级对数据流进行分配。 ◆服务类型(ToS): 按不同的服务类型(在Type of Field中标识)负载均衡对数据流进行分配。 ◆规则模式:针对不同的数据流设置导向规则,用户可自行。 负载均衡对应本地的应用交换,大家可以通过对上述负载均衡算法的理解,结合实际的需求来采用合适你的负载均衡算法,我们常用到的一般是最少连接数、最快反应、或者轮询,决定选用那种算法,主要还是要结合实际的需求。

介孔材料负载光催化剂的功能及应用

介孔材料负载光催化剂的功能及应用 2016-11-12 12:26来源:内江洛伯尔材料科技有限公司作者:研发部 介孔材料负载光催化剂在净化中的应用随着经济的高速发展,印染、制革、医药、电影、电镀等企业生产规模迅速扩大,废水排放量增加,给人类的生存环境造成污染,对人类健康构成严重威胁,废水处理已成为企业面临的重大问题,清除污染物已成为环保领域中的一项重要工作。 目前,对污染物的净化方法主要有光催化降解法、吸附法、离子交换法、电解法和化学沉淀法等。光催化处理是一种处理污染物的有效方法,具有较大的潜在工业化应用价值。光催化降解方法简单、费用低,其直接利用太阳光和能够产生紫外光的荧光灯作为激发光源,清洁环保,能够将大部分无机(如氰化物、重金属离子、 NO 、 NO 2 、 H 2 S 等)及有机污染物(如染料、表面活性剂、有机卤化物、油类、农药等)〔 21-23 〕进行有效的光催化反应,脱色、去毒、矿化降解为 CO 2 、 H 2 O 、 PO 4 3- 、 SO 4 2- 等无机小分子物质,达到完全无机化,而且可使重金属离子还原沉积,达到变废为宝的目的。有些光催化剂在激发条件下,反应前后光能转化性质没有变化,可以循环使用。介孔材料负载光催化剂是将光催化剂与介孔材料的优点结合,使污染物的降解速率加快,光催化效率提高。 介孔材料是光催化剂比较理想的载体,在其制备过程中,由于模板剂及合成方法不同,制备的孔径尺寸及结构也均不相同,使得载体表面的性质也不相同,光催化活性也有差别。王峰等采用模版剂导向自组装法,以三乙醇胺为模板剂,分别采用萃取法和煅烧脱除模板制备出蚯蚓状孔道结构的二氧化钛介孔材料;萃取法制得的介孔材料保留了较好的蚯蚓状特殊孔道结构和高比表面积,具有良好的光催化活性,使 TiO 2 的光吸性能向可见光大为拓展;而煅烧法脱除模板制备的介孔材料孔道结构被破坏,比表面积大大下降,比萃取法制备的介孔材料光催化效果差。 介孔材料负载光催化剂是环境友好的无机材料,其应用是具有广阔前景的新型净化技术,它还具有无毒、操作简便、低能耗、能够循环使用,不会产生二次污染等优点。特别是对一些难降解的有机污染物去除效果明显尤于其他方法,光催化降解后的产物为对环境无污染的小分子无机物或者可以回收利用的重金属。介孔材料本身具有较好的物理化学性能和结构特点,具备载体、催化剂、吸附剂等多重作用,而且可以对负载的光催化剂进行修饰。然而介孔材料负载光催化剂的技术主要停留在实验室研究阶段,制备技术与大规模工业化生产还存在一定的差距。限制原因如下: ( 1 )介孔材料负载光催化剂的光催化活性受多种因素影响,需要将各因素进行优化,才能发挥其高的光催化活性。

F5链路负载均衡解决方案实例

南京财经大学 F5 Link Controller多链路负载均衡 解决方案

目录 1. 项目背景分析 (4) 1.1 南京财经大学的现状 (4) 1.2 链路改造后的预期设想 (4) 2. F5提供的最佳解决方案 (6) 2.1 设计结构图: (6) 2.2 实现原理 (7) 2.2.1 出站访问 (7) 2.2.2 入站访问 (8) 2.2.3 系统切换时间 (10) 3. 解决方案功能介绍 (11) 3.1 高可用性 (11) 3.1.1 全面的链路监控能力 (11) 3.1.2 集合多个监视器 (12) 3.2 最大带宽和投资回报 (13) 3.2.1 可节省WAN 链路成本的压缩模块 (13) 3.2.2 带宽可扩展性 (13) 3.2.3 强大的流量分配负载均衡算法 (14) 3.2.4 链路带宽控制 (14) 3.2.5 链路成本负载平衡 (15) 3.3 高级WAN 链路管理 (15) 3.3.1 最佳性能链路 (15) 3.3.2 针对压缩技术的目标流量控制 (16) 3.3.3 优化的TCP 性能 (16) 3.3.4 可编程链路路由――iRule (16)

3.3.5 流量优先级安排:服务质量(QoS) 和配置服务类型(ToS) . 17 3.4 配置和管理 (17) 3.4.1 消除BGP 多归属部署障碍 (17) 3.4.2 BIG/IP的业界最快双机冗余切换 (17) 3.4.3 IPv6 网关 (18) 3.4.4 统计与报告 (18) 3.5 强化的安全性能 (18) 3.5.1 智能SNAT (18) 3.5.2 网络安全 (19) 3.5.3 简单、安全的管理 (19) 3.6 集成流量管理可扩展性 (20) 3.6.1 扩展的各类安全设备负载均衡 (20) 3.6.2 扩展的SSL加速适用于校园一卡通等 (21) 4. 相关产品介绍 (22)

Radware LinkProof多链路负载均衡解决方案技术白皮书

Radware-LinkProof 多链路解决方案 Radware China

目录 1需求分析 (3) 1.1 单一链路导致单点故障和访问迟缓 (3) 1.2 传统解决方案无法完全发挥多链路优势 (4) 2Radware LinkProof(LP)解决方案 (5) 2.1 方案拓扑图 (5) 2.2 链路优选方案 (6) 2.2.1 链路健康检测 (6) 2.2.2 流入(Inbound)流量处理 (7) 2.2.3 流出(Outbound)流量处理 (8) 2.3 独特优势 (9) 2.4 增值功能 (9) 2.4.1 流量(P2P)控制和管理 (9) 2.4.2 应用安全 (10) 2.5 接入方式 (10) 3设备管理 (11) 4总结 (12)

1 需求分析 近年来,Internet 作为一种重要的交流工具在各种规模的商业机构和各个行业中得到了普遍应用。在机构借以执行日常业务活动的各种网络化应用中,目前已包括从供应链管理到销售门户、数据管理、软件开发工具和资源管理等一系列的应用。这些不断增长的网络化应用对企业通讯的效率和可用性也提出了较高要求。 1.1 单一链路导致单点故障和访问迟缓 用户的网络结构通常如下:单一链路实现内部网络和Internet之间的连接。 而在Internet接入的稳定性对于一个用户来说日见重要的今天,一个ISP显然无法保证它提供的Internet链路的持续可用性,从而可能导致用户Internet接入的中断,带来无法预计的损失。 而且由于历史原因,不同ISP的互连互通一直存在着很大的问题,在南方电信建立的应用服务器,如果是南方电信用户访问正常,Ping的延时只有几十甚至十几毫秒,对用户的正常访问几乎不会造成影响;但如果是北方网通的远程用户访问,Ping的延时只有几百甚至上千毫秒,访问应用时则会出现没有响应设置无法访问的问题。如果用户采用单条接入链路,无论是采用电信(或则网通),势必会造成相应的网通(或则电信)用户访问非常慢。 因此,采用多条链路已成为用户实现Internet接入的稳定性的必然选择。

CDN的四大关键技术

CDN的四大关键技术 >返回 随着宽带网络和宽带流媒体应用的兴起,CDN(通常被称为内容分发网络Content distribution network,有时也被称作内容传递网络Contentdeliverynetwork)作为一种提高网络内容,特别是提高流媒体内容传输的服务质量、节省骨干网络带宽的技术,在国内外得到越来越广泛的应用。 CDN的关键技术主要有内容路由技术、内容分发技术、内容存储技术、内容管理技术等。 内容路由技术 CDN负载均衡系统实现CDN的内容路由功能。它的作用是将用户的请求导向整个CDN网络中的最佳节点。最佳节点的选定可以根据多种策略,例如距离最近、节点负载最轻等。负载均衡系统是整个CDN 的核心,负载均衡的准确性和效率直接决定了整个CDN的效率和性能。 通常负载均衡可以分为两个层次:全局负载均衡(GSLB)和本地负载均衡(SLB)。全局负载均衡(GSLB)主要的目的是在整个网络范围内将用户的请求定向到最近的节点(或者区域)。因此,就近性判断是全局负载均衡的主要功能。本地负载均衡一般局限于一定的区域范围内,其目标是在特定的区域范围内寻找一台最适合的节点提供服务,因此,CDN节点的健康性、负载情况、支持的媒体格式等运行状态是本地负载均衡进行决策的主要依据。 负载均衡可以通过多种方法实现,主要的方法包括DNS、应用层重定向、传输层重定向等等。 对于全局负载均衡而言,为了执行就近性判断,通常可以采用两种方式,一种是静态的配置,例如根据静态的IP地址配置表进行IP地址到CDN节点的映射。另一种方式是动态的检测,例如实时地让CDN 节点探测到目标IP的距离(可以采用RRT,Hops作为度量单位),然后比较探测结果进行负载均衡。当然,静态和动态的方式也可以综合起来使用。 对于本地负载均衡而言,为了执行有效的决策,需要实时地获取Cache设备的运行状态。获取的方法一般有两种,一种是主动探测,一种是协议交互。主动探测针对SLB设备和Cache设备没有协议交互接口的情况,通过ping等命令主动发起探测,根据返回结果分析状态。另一种是协议交互,即SLB 和Cache根据事先定义好的协议实时交换运行状态信息,以便进行负载均衡。比较而言,协议交互比探测方式要准确可靠,但是目前尚没有标准的协议,各厂家的实现一般仅是私有协议,互通比较困难。 内容分发技术 内容分发包含从内容源到CDN边缘的Cache的过程。从实现上看,有两种主流的内容分发技术:PUSH 和PULL. PUSH是一种主动分发的技术。通常,PUSH由内容管理系统发起,将内容从源或者中心媒体资源库分发到各边缘的Cache节点。分发的协议可以采用HTTP/FTP等。通过PUSH分发的内容一般是比较热点

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