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一个个五年 反渗透膜市场化这样实现 (下)

一个个五年 反渗透膜市场化这样实现 (下) 杭州水处理技术研究开发中心
2024-08-20
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导读:书写院士故事,弘扬科学家精神。




Academician's story


一个个五年

反渗透膜市场化这样实现





Part 2

“八五”攻关做大膜


1991年由国家批准,依托于杭州水处理组建了“国家液体分离膜工程技术研究中心”,目的是通过这个平台促进膜分离技术向工程化应用的加速推广。以这个国家平台为契机,杭州水处理终于具备建设自己实验基地的条件,高从堦的支撑层制膜机和复合膜制膜机中试设备才能有自己场地进行安装和调试。


难关是一关一关闯的,基地的建设也极其不易。那个时候正是杭州水处理最艰难的时期,为了能够更好地拥抱市场,杭州水处理由事业单位改制为自收自支的企业单位。没有了国家的补贴,想建设基地,最缺乏的就是资金支持。经过协调,先由国家海洋局海洋二所帮助垫付征地资金,再由杭州水处理自筹资建设实验楼等规划建筑。转制之后处处都需要资金,基建单位进场开工后,公司账上却付不出工钱。老一辈领导们四处奔走,终于引入了投资,总算是在1995年将规划中的其中一栋最重要的中试楼建起来了。此时已是“八五”攻关的最后一年,中试设备必须争分夺秒地进场安装。


因为整个基地没有建设完成,但高从堦的实验没办法再等下去了,大家就拉来临水临电接到中试楼内,又专门为实验室设计安装了空气净化系统。设备的加工地点也是高从堦逐一落实的,并由机床厂的人员来到现场安装。为了盯紧设备安装的每个环节不出差错,高从堦的另一位助手张建飞就每天在现场和图纸比对,累了就在水槽里睡一会儿,醒了再接着干。高从堦、俞三传、张建飞,他们师生三人在这个建筑工地中,一起攻克中试设备的研制和安装问题,建成了国内第一条复合膜中试线。


最后的一道难关,是脱盐率是问题。反渗透复合膜的脱盐率在99%以上才能应用到海水淡化领域,工业化生产实现高脱盐率产品的稳定生产在当时的设备条件下难度非常高,这需要非常精确的配方比例、生产工艺参数,以及稳定精准的生产条件控制。中试实验和小试最大的不同,实验过程面临的不只有实验结果的压力,还有实验经费的压力。在中试参数摸索的过程中,需要先做出一批底膜,再采购一批TMC原料,经过配置后制出一批复合膜,整个过程投入高,过程复杂,一个月也做不了几次。高从堦只能尽可能地带着团队将中试发现的问题考虑充分,再进行中试。慢慢地,一批反渗透复合膜制膜人员也都被培养起来了。

 

图为高从堦和学生俞三传进行复合膜生产试验

 

最终,用上述设备制造的1米宽反渗透复合膜大膜基本达到了技术要求,虽然当时大膜脱盐率只达到了95%-96%,但已可以应用在苦咸水淡化领域,为工业化放大奠定了良好的基础。高从堦及团队经过5年的努力,经过了数百次底膜和复合膜的实验,解决了制膜设备、制膜工艺到膜的检测等一系列行业难题,他们从“七五”攻关的小试一步跨到了1米宽连续制备的中试放大,按期完成了“八五”攻关目标。因为复合膜性能超过了攻关既定指标,并且为工业化生产探索了整套硬件和软件,高从堦所牵头的“反渗透复合膜研制”项目再次荣获“八五”科技攻关重大成果奖和1996年度国家海洋局科技进步奖二等奖。


图为“八五”科技攻关成果鉴定会


Part 3


“九五”攻关实现产业化


“九五”攻关,要实现复合膜的产业化生产。在中试实验中还是存在生产不稳定的现象,界面聚合脱盐层比较厚,造成通量小、出水压力大等问题,高从堦认为核心短板还是在生产设备上。


图为杭州水处理组织的膜与膜过程国际会议


1994年4月5日—10日,杭州水处理在杭州组织召开了膜和膜过程国际会议。在会上高从堦结识了美籍华人王道新博士,他曾在几个国外膜公司工作过,主要从事复合膜的研发,在底膜和复合膜的制备上有比较丰富的实践经验。王博士有意愿和杭州水处理进行技术交流和生产工艺探讨,希望能为我国膜技术的发展和产业化做出一定贡献。


经过一系列的审批工作,1997年5月12日-5月20日,高从堦邀请到王道新博士来杭州水处理进行复合膜制备的讲学。经过几天的交流,王道新博士介绍了当时国外膜技术的最新研究动向,并在底膜制备、复合膜制备和膜的后处理工艺提出了设备改进建议。因为中试设备已经定型,有些地方可以改,但有的地方已经调整不了,但很多修改还是对工业化生产的推进帮助很大。


1997年12月,在改进后的复合膜中试设备上,王道新进行第一次复合膜试生产,本次试生产使用了他自己的配方和国外带来的试剂,并没有使用高从堦团队研发的配方,结果以失败告终。


第二次试生产,共制定了三个实验方案,第一个方案是按高从堦的配方,第二和第三方案是按王道新的配方。结果第一方案采用全部国产试剂的高从堦研制的配方,就生产出了脱盐率达99%的反渗透复合膜,王道新的配方和所带的国外试剂也就没有再进行试生产实验。此次实验的成功,充分说明了全部使用国产试剂、国产配方和国产设备,完全能够生产出高质量的复合膜,对我国制膜技术的研究有着重大参考价值和积极的推动促进作用。


图为高从堦进行复合膜生产调试


2000年,杭州水处理与美国膜分离技术公司签约,引进了国内首套先进的复合膜规模化生产关键设备,结合前期的中试设备制造经验,打造出了国内第一条芳香族聚酰胺反渗透复合膜生产线,生产出了国内首批具有较强国际竞争能力的复合膜产品。这也标志着在高从堦的牵头下,杭州水处理顺利完成“九五”攻关复合膜产业化生产的目标,走上了工程和产品并重的产业化发展道路。中国也从此成为世界上第四个掌握自主反渗透膜技术的国家,而杭州水处理也成为当时全球八家具备反渗透膜生产能力的厂家之一。


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杭州水处理是中国中化控股有限责任公司旗下环境板块成员企业。始于1967年,是水处理全方案解决供应商,国家液体分离膜领域的开拓者以及膜法海水淡化和水处理技术产业化的重要基地,主要从事海水综合利用、废水综合利用、资源循环等水处理工程业务。
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杭州水处理技术研究开发中心 杭州水处理是中国中化控股有限责任公司旗下环境板块成员企业。始于1967年,是水处理全方案解决供应商,国家液体分离膜领域的开拓者以及膜法海水淡化和水处理技术产业化的重要基地,主要从事海水综合利用、废水综合利用、资源循环等水处理工程业务。
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