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科技創新助力膜產業升級,實現綠水青山中國夢

2019-10-08 17:42:41  來源:張家口新聞網

  我國是一個水資源貧乏的國家,根據國家水利部資料顯示,我國人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4,全國年平均缺水量高達500多億立方米;全國約有三分之二的城市存在著缺水問題。

  為了解決水資源短缺的問題,污水回用技術日益受到我國各級政府和各相關行業重視。其中的膜技術作為一項高效的分離技術,已廣泛應用于全球污水處理和排水回用系統中。

  在市場需求及產業政策的雙重推動下,我國膜法水處理工程正以40%的年增長率高速發展,膜產品產值年增長率也達到20%以上,遠遠高于國際平均水平,我國膜市場占全球膜市場總需求量的15%~20%。

  根據膜組件的材質,工程膜產品可分為有機高分子膜(有機膜)和陶瓷膜(無機膜)。其中有機膜約占膜市場的95%左右。但是有機膜的應用,面臨材料壽命短、廢舊膜易造成二次污染等嚴重問題。

  相比之下,采用精細氧化鋁、碳化硅等材質的平板陶瓷膜壽命長,可循環利用,可很好的解決二次污染問題。此外,陶瓷膜具有過濾通量大、分離能耗低、耐酸堿腐蝕、耐受溫度高、分離精度高、機械強度大、易清洗恢復等壓倒性的技術優勢,因此有望取代有機膜成為主流的分離高新技術。

  然而,長期以來,平板陶瓷膜因制備工藝復雜,技術長期被歐洲和日本等企業壟斷,其價格是有機膜的十倍以上。我國大量平板陶瓷膜產品長期依賴進口,未能形成自主的知識產權,導致在這個行業定價權缺失,長期受制于人。因此,提升我國膜產業的自主創新能力和產業競爭力迫在眉睫。

  采用胡文彬和鐘澄最新科研成果的平板陶瓷膜生產線

  天津大學材料學院胡文彬教授和鐘澄教授長期致力于能源環保領域應用的關鍵材料研究,帶領科研團隊,聚焦膜材料學科前沿,面向國家能源環保、生態治理等產業戰略需求,以技術創新為己任,以促進社會可持續發展為動力,歷經十余年研發,希望攻克無機膜制備和產業化中的諸多核心技術問題。鐘澄教授通過將其在新能源領域研發中獲得的固態/半固態電解質膜的經驗,跨行業應用于平板陶瓷膜的研發,并探索其中存在的共性關鍵科學問題。

  然而,自主創新的過程絕不容易,往往堪稱艱難。經過不斷探索,胡文彬、鐘澄團隊最終開發了高通量材料篩選技術,并基于此發明了獨創的低溫成膜配方,設計和研發了先進的輥道窯燒成自動化流水線,可以從源頭解決全球的微塑料污染問題以及其他相關污水治理問題。

  胡文彬教授和鐘澄教授的科研創新成果,在完善平板陶瓷膜技術發展的同時,也為我國打造以膜技術為核心的面向全球的環境治理與水資源利用產業形態創造了新方向,同時也意味著我國成功地將高性價比無機膜產業化,具備了高產能生產優異陶瓷分離膜的核心競爭優勢,促進我國科研機構邁向建設國際一流“科技創新-產業應用”研發體系的新階段。

  擁有自主知識產權的陶瓷膜產線已經投產,產品已經規模應用

  創新是引領發展的第一動力。目前,胡文彬教授、鐘澄教授科研團隊所研發的膜技術創新,實現了基于中國自主知識產權的核心膜技術,并成功實現了產業化的成果轉化,反映出創新要素向企業集聚的成效顯著。“為了盡快使得膜產業擺脫受制于國際壟斷的局面,同時為了向產業上下游傳達強烈的信心,使更多的環境處理工程項目能夠用得上性能更好但價格更具競爭力的膜材料,以改善我國乃至世界水環境,團隊核心成員破釜沉舟,完全以個人資金進行這一成果的產業化,并抵押了在上海、深圳的多套住房。”據了解,團隊成員利用個人資金投資,已形成了年產值2億元的平板陶瓷膜生產線。

  鐘澄教授介紹,這個核心膜技術由于之前被國外壟斷,所以售價極其高昂,嚴重阻礙了國內企業的使用。“我們當前的這一創新成果則成功將平板陶瓷膜的價格降至僅有國外同類陶瓷膜產品的15%以下。采用這一科研成果的實體企業,有效突破了長期的國際壟斷,并且在解決國內部分市場需求的同時,還成功拓展了澳大利亞、德國、捷克、俄羅斯等海外市場,從而將自主科技創新和全球產業升級進行完美結合。”

  中華民族偉大復興的中國夢,必須具有強大的科技實力和創新能力。“我們結合了本團隊在新能源無機固態電解質方面的研究經驗,發現無機固態電解質膜和陶瓷膜的制備瓶頸存在諸多共性,在發展無機固態電解質的同時攻破了陶瓷膜制備中的諸多技術問題。”團隊技術負責人鐘澄教授介紹說:“未來團隊將持續投入更多創新性研發,尋求多方應用合作,使高性價比的平板陶瓷膜讓環境工程用得起,實體企業用得好。我們也將繼續圍繞新能源環保領域應用的關鍵材料等方面進行深入科技創新,加快創新成果轉化應用,用創新來定義未來之美,為中國乃至世界未來的綠水青山做出更大貢獻。”

責任編輯:蘇穎
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