從海水到甘泉：中國膜技術(shù)從跟跑到領(lǐng)跑的華麗轉(zhuǎn)變
核心提示：高性能膜材料是世界各國重點發(fā)展的高新技術(shù)，是解決水資源、能源、環(huán)境問題和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的戰(zhàn)略性新材料，膜技術(shù)是支撐環(huán)境
高性能膜材料是世界各國重點發(fā)展的高新技術(shù)，是解決水資源、能源、環(huán)境問題和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級的戰(zhàn)略性新材料，膜技術(shù)是支撐環(huán)境污染治理（特別是水的循環(huán)再用和零排放）、節(jié)能減排、民生保障的共性技術(shù)之一。
6月24日晌午，82歲的中國工程院院士高從堦走出人民大會堂。剛剛結(jié)束的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會揭曉了2023年度國家科學(xué)技術(shù)獎，他與另外兩位院士領(lǐng)銜開發(fā)的新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項目榮膺國家科技進步一等獎。
“32年了呀?！弊鳛楦邚膱甑摹皯?zhàn)友”和該項目主要完成人之一，杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司(下稱杭州水處理)首席顧問楊波看著紅底金字的獲獎證書，感慨地說。
高從堦會心一笑。1992年，也是在這里，也是憑借一手精湛的“膜”術(shù)，他第一次捧起國家科技進步一等獎的證書。彼時他方當(dāng)盛年，如今已滿頭銀發(fā)。而杭州水處理——他們共同戰(zhàn)斗過的地方，見證了兩個一等獎的“膜”術(shù)升級之路。
1、創(chuàng)新：串起一個“膜”術(shù)師的夢
有一種“膜”術(shù)，可以把海水變?yōu)楦嗜?、讓廢水化為清流，這便是石油和化工行業(yè)普遍應(yīng)用的膜分離技術(shù)。膜分離是海水淡化、超純水制備、藥品純化等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，對保障民生用水以及石油和化工、半導(dǎo)體、醫(yī)藥等工業(yè)用水安全意義重大。
我國在膜技術(shù)領(lǐng)域曾長期落后國外。高從堦告訴記者，為解決淡水緊缺的問題，他1967年投身海水淡化會戰(zhàn)，1970年進入杭州的海水淡化研究室(即杭州水處理前身)，懷揣著一個“膜”術(shù)師的夢，在膜技術(shù)的創(chuàng)新之路上風(fēng)雨兼程。
從最初的高性能醋酸纖維不對稱反滲透膜，到三醋酸纖維素(CTA)中空纖維反滲透膜，再到在國內(nèi)首次推出聚酰胺復(fù)合反滲透膜，高從堦帶領(lǐng)杭州水處理研發(fā)團隊不斷將“膜”術(shù)投向現(xiàn)實。
CTA中空纖維反滲透膜不僅實現(xiàn)了此類國產(chǎn)膜的從無到有，而且性能優(yōu)異，風(fēng)靡一時，迫使國外產(chǎn)品降價30%~50%。CTA中空纖維反滲透膜的成功研制為保障我國用水安全做出了杰出貢獻，于1992年獲得國家科技進步一等獎。
問鼎國家科學(xué)技術(shù)獎后，高從堦和研發(fā)團隊非但毫無“高處不勝寒”的感覺，反而愈發(fā)急迫地向更高峰攀登。他們攜手學(xué)界、業(yè)界有志之士，開發(fā)新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項目。
歷經(jīng)多年攻關(guān)，項目團隊實現(xiàn)了新型膜分離原理、膜材料制備、膜法水處理及膜固廢后處理全鏈條技術(shù)與工程創(chuàng)新，水平達到國際領(lǐng)先。他們建成了超大型海水淡化工程，市場占有率國內(nèi)第一、國際第九；實現(xiàn)了芯片超純水分離膜國產(chǎn)化；解決了相關(guān)藥企藥物高純化等難題。
楊波告訴記者，以海水淡化為例，32年前，反滲透膜脫鹽率能達到95%就非常不錯了，但產(chǎn)水仍然略有苦咸味。如今，杭州水處理研發(fā)的新型膜法海水淡化技術(shù)，可以實現(xiàn)最高99.8%的脫鹽率，膜通量大大提升，裝置處理規(guī)模從上世紀90年代的百噸級，發(fā)展到后來的萬噸級、10萬噸級和30萬噸級，噸水電耗從10千瓦時以上降至3千瓦時以下?！俺杀靖土?，處理過程也更加綠色低碳?！彼f，“技術(shù)進步也反映了時代潮流。”
32年，兩個國家科技進步一等獎，串起了“膜”術(shù)師的時代之夢。
2、膜技術(shù)從大國邁向強國
膜，看似普通，是我們最日常的消費品之一。
不太為人所知的是，一張薄薄的分離膜，涉及到多項高精尖技術(shù)，與我們的生活息息相關(guān)。從海水淡化、污水凈化、廢氣過濾，到人工肝、人工腎，再到芯片制備……膜無所不在。
傳統(tǒng)膜分離面臨諸多問題，如脫鹽復(fù)合膜在設(shè)計上存在一定矛盾，往往脫鹽率高了，海水通量就低了，再如污廢水處理膜表面易粘附抗污難，還有退役膜固廢成分復(fù)雜，高效無害處置難等等。
作為新型化工分離領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點，如何實現(xiàn)綠色高效膜分離的 “跟跑”到“并跑”，甚至局部“領(lǐng)跑”？再遵循過去的制膜、用膜方式，重復(fù)老路走不通。膜技術(shù)從制備的機理研究到應(yīng)用、再到廢膜回收的“一條龍”都需要創(chuàng)新。
三位院士領(lǐng)銜的團隊，十余年來迎難而上，從基礎(chǔ)理論研究入手，發(fā)明了超薄脫鹽膜、長效抗污膜、核素吸附膜3類核心材料，取得新型膜分離原理、膜材料制備、膜法水處理及膜固廢后處理全鏈條技術(shù)與工程創(chuàng)新，水平國際領(lǐng)先，打破了發(fā)達國家近50年的壟斷格局。
在膜固廢領(lǐng)域，團隊將吸附與分離結(jié)合，在膜材料表面利用親水材料，下面分多層控制變化，將原本兩到三年必須更換的污廢水處理膜延長到五年。
我國多地海島居民已經(jīng)吃到“頭口水”，實現(xiàn)向海洋“要水喝”。項目研發(fā)的滲透性-選擇性“雙高”超薄脫鹽膜，保障了海島用水。
在浙江舟山建成了全球單機規(guī)模最大的海淡工程，支撐全球單體規(guī)模最大的煉化一體化項目，海水淡化領(lǐng)域國內(nèi)市場占有率第一。
“過去我們解決有沒有的問題，今天要拿出更高技術(shù)、更高效益、更廣應(yīng)用。”高從堦說。
更好的發(fā)展，要向新技術(shù)借力。團隊目前制定了研發(fā)的幾大方向，最新潮的當(dāng)屬人工智能與膜材料、膜過程的結(jié)合，開展能源膜領(lǐng)域的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化工作。
3、應(yīng)用：催開一株有“膜”力的花
“我國的膜技術(shù)和產(chǎn)品，從一開始就是為解決問題而生?？萍脊リP(guān)要堅持問題導(dǎo)向，奔著最緊急、最緊迫的問題去。
項目團隊聚焦大型膜法海水淡化工程集成關(guān)鍵技術(shù)與規(guī)?；瘧?yīng)用，在大型海水淡化系統(tǒng)的節(jié)能降耗工藝研究、反滲透單機裝置設(shè)計與制造、國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備應(yīng)用等方面進行了創(chuàng)新，在國內(nèi)外建立了一批大型、超大型膜法海水淡化示范工程，催開了一株有“膜”力的應(yīng)用之花，香飄海內(nèi)外。
應(yīng)用該新型膜法水處理技術(shù)，杭州水處理建成目前國內(nèi)最大的膜法水處理系統(tǒng)——浙石化25萬噸/日海水淡化系統(tǒng)，單機規(guī)模達到3.5萬噸/日。同時，項目成果還成功走出國門，走向海外特別是“一帶一路”沿線國家。2023年2月，杭州水處理簽約阿爾及利亞30萬噸/日海水淡化項目。這是由中國企業(yè)進行獨立設(shè)計并提供海水淡化核心工藝包的最大的國際海水淡化項目。項目建成后，將為當(dāng)?shù)靥峁┓€(wěn)定的淡水供應(yīng)，受益人口預(yù)計可達200萬人以上。
項目成果還在工業(yè)廢水資源化方面大放異彩，覆蓋化工、電鍍、印染和造紙等領(lǐng)域，取得了環(huán)境和經(jīng)濟效益雙豐收。如應(yīng)用項目成果建設(shè)的山東某新材料企業(yè)2萬噸/日廢水分鹽資源化零排放項目，每年可減少COD(化學(xué)需氧量)排放1400噸、氨氮排放252噸、氯化鈉排放23070噸；再如在廣東佛山某印染園區(qū)建設(shè)的廢水資源化分鹽項目，通過高效分離硫酸鈉和氯化鈉并制成元明粉、酸、堿，部分替代印染固色劑，真正實現(xiàn)園區(qū)廢水零排放和高值化資源循環(huán),助力企業(yè)年盈利3000萬元。
“你知道嗎，上世紀90年代，娃哈哈和農(nóng)夫山泉的第一套裝置，用的也是杭州水處理的技術(shù)。我們一直不斷擴大技術(shù)應(yīng)用場景，目前實現(xiàn)了海產(chǎn)品養(yǎng)殖、船載海水淡化系統(tǒng)、海上鉆井平臺海水淡化系統(tǒng)的突破?！睏畈ㄌЯ颂а坨R，對記者說，“道高一尺，‘膜’高一丈。消除淡水‘盲點’，是我們不變的追求?！?/span>
文章來源： 中國化工報，科技金融時報，錢江晚報，科技武林門
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來源：賢集網(wǎng)
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6月24日晌午，82歲的中國工程院院士高從堦走出人民大會堂。剛剛結(jié)束的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會揭曉了2023年度國家科學(xué)技術(shù)獎，他與另外兩位院士領(lǐng)銜開發(fā)的新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項目榮膺國家科技進步一等獎。
“32年了呀?！弊鳛楦邚膱甑摹皯?zhàn)友”和該項目主要完成人之一，杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司(下稱杭州水處理)首席顧問楊波看著紅底金字的獲獎證書，感慨地說。
高從堦會心一笑。1992年，也是在這里，也是憑借一手精湛的“膜”術(shù)，他第一次捧起國家科技進步一等獎的證書。彼時他方當(dāng)盛年，如今已滿頭銀發(fā)。而杭州水處理——他們共同戰(zhàn)斗過的地方，見證了兩個一等獎的“膜”術(shù)升級之路。
1、創(chuàng)新：串起一個“膜”術(shù)師的夢
有一種“膜”術(shù)，可以把海水變?yōu)楦嗜?、讓廢水化為清流，這便是石油和化工行業(yè)普遍應(yīng)用的膜分離技術(shù)。膜分離是海水淡化、超純水制備、藥品純化等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，對保障民生用水以及石油和化工、半導(dǎo)體、醫(yī)藥等工業(yè)用水安全意義重大。
我國在膜技術(shù)領(lǐng)域曾長期落后國外。高從堦告訴記者，為解決淡水緊缺的問題，他1967年投身海水淡化會戰(zhàn)，1970年進入杭州的海水淡化研究室(即杭州水處理前身)，懷揣著一個“膜”術(shù)師的夢，在膜技術(shù)的創(chuàng)新之路上風(fēng)雨兼程。
從最初的高性能醋酸纖維不對稱反滲透膜，到三醋酸纖維素(CTA)中空纖維反滲透膜，再到在國內(nèi)首次推出聚酰胺復(fù)合反滲透膜，高從堦帶領(lǐng)杭州水處理研發(fā)團隊不斷將“膜”術(shù)投向現(xiàn)實。
CTA中空纖維反滲透膜不僅實現(xiàn)了此類國產(chǎn)膜的從無到有，而且性能優(yōu)異，風(fēng)靡一時，迫使國外產(chǎn)品降價30%~50%。CTA中空纖維反滲透膜的成功研制為保障我國用水安全做出了杰出貢獻，于1992年獲得國家科技進步一等獎。
問鼎國家科學(xué)技術(shù)獎后，高從堦和研發(fā)團隊非但毫無“高處不勝寒”的感覺，反而愈發(fā)急迫地向更高峰攀登。他們攜手學(xué)界、業(yè)界有志之士，開發(fā)新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項目。
歷經(jīng)多年攻關(guān)，項目團隊實現(xiàn)了新型膜分離原理、膜材料制備、膜法水處理及膜固廢后處理全鏈條技術(shù)與工程創(chuàng)新，水平達到國際領(lǐng)先。他們建成了超大型海水淡化工程，市場占有率國內(nèi)第一、國際第九；實現(xiàn)了芯片超純水分離膜國產(chǎn)化；解決了相關(guān)藥企藥物高純化等難題。
楊波告訴記者，以海水淡化為例，32年前，反滲透膜脫鹽率能達到95%就非常不錯了，但產(chǎn)水仍然略有苦咸味。如今，杭州水處理研發(fā)的新型膜法海水淡化技術(shù)，可以實現(xiàn)最高99.8%的脫鹽率，膜通量大大提升，裝置處理規(guī)模從上世紀90年代的百噸級，發(fā)展到后來的萬噸級、10萬噸級和30萬噸級，噸水電耗從10千瓦時以上降至3千瓦時以下?！俺杀靖土?，處理過程也更加綠色低碳?！彼f，“技術(shù)進步也反映了時代潮流。”
32年，兩個國家科技進步一等獎，串起了“膜”術(shù)師的時代之夢。
2、膜技術(shù)從大國邁向強國
膜，看似普通，是我們最日常的消費品之一。
不太為人所知的是，一張薄薄的分離膜，涉及到多項高精尖技術(shù)，與我們的生活息息相關(guān)。從海水淡化、污水凈化、廢氣過濾，到人工肝、人工腎，再到芯片制備……膜無所不在。
傳統(tǒng)膜分離面臨諸多問題，如脫鹽復(fù)合膜在設(shè)計上存在一定矛盾，往往脫鹽率高了，海水通量就低了，再如污廢水處理膜表面易粘附抗污難，還有退役膜固廢成分復(fù)雜，高效無害處置難等等。
作為新型化工分離領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點，如何實現(xiàn)綠色高效膜分離的 “跟跑”到“并跑”，甚至局部“領(lǐng)跑”？再遵循過去的制膜、用膜方式，重復(fù)老路走不通。膜技術(shù)從制備的機理研究到應(yīng)用、再到廢膜回收的“一條龍”都需要創(chuàng)新。
三位院士領(lǐng)銜的團隊，十余年來迎難而上，從基礎(chǔ)理論研究入手，發(fā)明了超薄脫鹽膜、長效抗污膜、核素吸附膜3類核心材料，取得新型膜分離原理、膜材料制備、膜法水處理及膜固廢后處理全鏈條技術(shù)與工程創(chuàng)新，水平國際領(lǐng)先，打破了發(fā)達國家近50年的壟斷格局。
在膜固廢領(lǐng)域，團隊將吸附與分離結(jié)合，在膜材料表面利用親水材料，下面分多層控制變化，將原本兩到三年必須更換的污廢水處理膜延長到五年。
我國多地海島居民已經(jīng)吃到“頭口水”，實現(xiàn)向海洋“要水喝”。項目研發(fā)的滲透性-選擇性“雙高”超薄脫鹽膜，保障了海島用水。
在浙江舟山建成了全球單機規(guī)模最大的海淡工程，支撐全球單體規(guī)模最大的煉化一體化項目，海水淡化領(lǐng)域國內(nèi)市場占有率第一。
“過去我們解決有沒有的問題，今天要拿出更高技術(shù)、更高效益、更廣應(yīng)用。”高從堦說。
更好的發(fā)展，要向新技術(shù)借力。團隊目前制定了研發(fā)的幾大方向，最新潮的當(dāng)屬人工智能與膜材料、膜過程的結(jié)合，開展能源膜領(lǐng)域的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化工作。
3、應(yīng)用：催開一株有“膜”力的花
“我國的膜技術(shù)和產(chǎn)品，從一開始就是為解決問題而生?？萍脊リP(guān)要堅持問題導(dǎo)向，奔著最緊急、最緊迫的問題去。
項目團隊聚焦大型膜法海水淡化工程集成關(guān)鍵技術(shù)與規(guī)?；瘧?yīng)用，在大型海水淡化系統(tǒng)的節(jié)能降耗工藝研究、反滲透單機裝置設(shè)計與制造、國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備應(yīng)用等方面進行了創(chuàng)新，在國內(nèi)外建立了一批大型、超大型膜法海水淡化示范工程，催開了一株有“膜”力的應(yīng)用之花，香飄海內(nèi)外。
應(yīng)用該新型膜法水處理技術(shù)，杭州水處理建成目前國內(nèi)最大的膜法水處理系統(tǒng)——浙石化25萬噸/日海水淡化系統(tǒng)，單機規(guī)模達到3.5萬噸/日。同時，項目成果還成功走出國門，走向海外特別是“一帶一路”沿線國家。2023年2月，杭州水處理簽約阿爾及利亞30萬噸/日海水淡化項目。這是由中國企業(yè)進行獨立設(shè)計并提供海水淡化核心工藝包的最大的國際海水淡化項目。項目建成后，將為當(dāng)?shù)靥峁┓€(wěn)定的淡水供應(yīng)，受益人口預(yù)計可達200萬人以上。
項目成果還在工業(yè)廢水資源化方面大放異彩，覆蓋化工、電鍍、印染和造紙等領(lǐng)域，取得了環(huán)境和經(jīng)濟效益雙豐收。如應(yīng)用項目成果建設(shè)的山東某新材料企業(yè)2萬噸/日廢水分鹽資源化零排放項目，每年可減少COD(化學(xué)需氧量)排放1400噸、氨氮排放252噸、氯化鈉排放23070噸；再如在廣東佛山某印染園區(qū)建設(shè)的廢水資源化分鹽項目，通過高效分離硫酸鈉和氯化鈉并制成元明粉、酸、堿，部分替代印染固色劑，真正實現(xiàn)園區(qū)廢水零排放和高值化資源循環(huán),助力企業(yè)年盈利3000萬元。
“你知道嗎，上世紀90年代，娃哈哈和農(nóng)夫山泉的第一套裝置，用的也是杭州水處理的技術(shù)。我們一直不斷擴大技術(shù)應(yīng)用場景，目前實現(xiàn)了海產(chǎn)品養(yǎng)殖、船載海水淡化系統(tǒng)、海上鉆井平臺海水淡化系統(tǒng)的突破?！睏畈ㄌЯ颂а坨R，對記者說，“道高一尺，‘膜’高一丈。消除淡水‘盲點’，是我們不變的追求?！?/span>
文章來源： 中國化工報，科技金融時報，錢江晚報，科技武林門
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_551443.html
來源：賢集網(wǎng)
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