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科技创新助力膜产业升级 实现绿水青山中国梦 2019-12-03 17:39:38   阅读1483

中国是一个水资源贫乏的国家。根据国家水利部的数据,中国人均水资源仅为世界平均水平的1/4,全国平均年缺水量高达500多亿立方米。该国大约三分之二的城市缺水。

为了解决水资源短缺问题,污水回用技术越来越受到我国各级政府和相关行业的重视。膜技术作为一种高效的分离技术,已经广泛应用于全球污水处理和排水回用系统。

在市场需求和产业政策的双重推动下,中国膜水处理项目正以40%的年增长率高速发展,膜产品产值的年增长率已达到20%以上,远远高于国际平均水平。中国膜市场占全球膜市场总需求的15% ~ 20%。

根据膜组件的材料,工程膜产品可分为有机聚合物膜(有机膜)和陶瓷膜(无机膜)。有机薄膜约占电影市场的95%。然而,有机膜的应用面临着材料寿命短、废膜造成二次污染等严重问题。

相比之下,由细氧化铝、碳化硅等材料制成的平板陶瓷膜使用寿命长,可回收利用,能很好地解决二次污染问题。此外,陶瓷膜具有过滤通量大、分离能耗低、耐酸碱腐蚀、耐高温、分离精度高、机械强度大、易于清洗和回收等压倒性的技术优势。因此,它们有望取代有机膜成为主流高科技分离技术。

然而,长期以来,平板陶瓷膜因其复杂的制备工艺而被欧美和日本企业垄断,其价格是有机膜的十倍以上。我国大量平板陶瓷膜产品长期进口,未能形成自主知识产权,导致该行业缺乏定价权,受到他人长期限制。因此,提高中国电影产业的自主创新能力和产业竞争力迫在眉睫。

平板陶瓷膜生产线采用胡文斌和钟诚的最新科研成果

天津大学材料学院的胡文斌教授和钟成教授长期致力于能源和环境保护领域关键材料的研究。他们带领研究团队,聚焦膜材料前沿,面向国家能源与环境保护、生态管理等行业的战略需求,以技术创新为己任,以推动社会可持续发展为动力。经过十多年的研发,他们希望克服无机膜制备和产业化中的许多核心技术问题。钟成教授入选两个国家人才计划:国家拔尖青年人才“万人计划”和国家杰出青年科学基金。他将自己在新能源研发方面的固体/半固体电解质膜经验应用于跨行业平板陶瓷膜的研发,并探索了其中存在的共同关键科学问题。

然而,自主创新的过程绝非易事,通常被称为困难。经过不断探索,胡文斌和钟诚团队最终开发出高通量的物料筛选技术,并在此基础上发明了独创的低温成膜配方,设计开发了先进的辊道窑烧制自动生产线,从源头上解决了全球微塑污染问题及其他相关污水处理问题。

胡文斌教授和钟成教授的科研创新成果不仅完善了平板陶瓷膜技术的发展,也为中国建立以膜技术为核心的全球环境治理和水资源利用产业形式开辟了新的方向。同时,这也意味着中国已经成功工业化高性价比无机膜,具有高产能生产优良陶瓷分离膜的核心竞争优势,推动中国科研机构进入建设国际一流“科技创新——工业应用”研发体系的新阶段。

具有自主知识产权的陶瓷膜生产线已投产,产品已大规模应用。

创新是发展的第一推动力。目前,胡文斌教授和钟诚教授科研团队开发的膜技术创新实现了基于中国自主知识产权的核心膜技术,并成功实现了产业化成果转化,体现了创新元素集聚企业的显著效果。“为了使膜技术产业尽快摆脱国际垄断的局面,同时为了向该产业的上下游传达强烈的信心,并使更多的环境治理项目能够使用性能更好但价格更具竞争力的膜材料,从而改善我国乃至世界的水环境,团队的核心成员用个人资金跨越卢比孔河,将这一成就完全产业化,并抵押了上海和深圳的几栋房屋。”据了解,团队成员已经用个人资本投资形成了年产值2亿元的平板陶瓷膜生产线。

钟成教授介绍说,这种核心膜技术以前被外国垄断,价格极高,严重阻碍了国内企业的使用。“我们目前的创新成功地将平板陶瓷膜的价格降低到了国外同类陶瓷膜产品的15%以下。采用这一科研成果的实体企业有效突破了长期的国际垄断,在解决国内部分市场需求的同时,成功拓展了澳大利亚、德国、捷克、俄罗斯等海外市场,将自主科技创新与全球产业升级完美结合。”

中华民族伟大复兴的中国梦必须具有强大的科技实力和创新能力。“我们结合在新能源无机固体电解质方面的研究经验,发现无机固体电解质膜和陶瓷膜的制备存在许多共同的瓶颈。在开发无机固体电解质的同时,我们克服了陶瓷膜制备中的许多技术问题。”该团队技术总监钟成教授表示:“未来,该团队将继续投入更多创新研发,寻求多应用合作,使高性价比的平板陶瓷膜成为环保工程负担得起、真正企业受益的产品。我们还将围绕新能源和环境保护领域的关键材料,继续深入开展科技创新,加快创新成果的转化和应用,以创新界定未来之美,为中国和世界未来的绿色山水做出更大贡献。”

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