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高性能膜材料是世界各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的高新技術(shù)，是解決水資源、能源、環(huán)境問(wèn)題和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)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(guó)工程院院士高從堦走出人民大會(huì)堂。剛剛結(jié)束的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)揭曉了2023年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，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(xiàng)目榮膺國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

“32年了呀。”作為高從堦的“戰(zhàn)友”和該項(xiàng)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(wèn)楊波看著紅底金字的獲獎(jiǎng)證書，感慨地說(shuō)。

高從堦會(huì)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(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的證書。彼時(shí)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(guò)的地方，見證了兩個(gè)一等獎(jiǎng)的“膜”術(shù)升級(jí)之路。

1、創(chuàng)新：串起一個(gè)“膜”術(shù)師的夢(mèng)

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(duì)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(guó)在膜技術(shù)領(lǐng)域曾長(zhǎng)期落后國(guó)外。高從堦告訴記者，為解決淡水緊缺的問(wèn)題，他1967年投身海水淡化會(huì)戰(zhàn)，1970年進(jìn)入杭州的海水淡化研究室(即杭州水處理前身)，懷揣著一個(gè)“膜”術(shù)師的夢(mèng)，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(duì)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(guó)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(tuán)隊(duì)不斷將“膜”術(shù)投向現(xiàn)實(shí)。

CTA中空纖維反滲透膜不僅實(shí)現(xiàn)了此類國(guó)產(chǎn)膜的從無(wú)到有，而且性能優(yōu)異，風(fēng)靡一時(shí)，迫使國(guó)外產(chǎn)品降價(jià)30%~50%。CTA中空纖維反滲透膜的成功研制為保障我國(guó)用水安全做出了杰出貢獻(xiàn)，于1992年獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

問(wèn)鼎國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)后，高從堦和研發(fā)團(tuán)隊(duì)非但毫無(wú)“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(xiàng)目。

歷經(jīng)多年攻關(guān)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)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(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。他們建成了超大型海水淡化工程，市場(chǎng)占有率國(guó)內(nèi)第一、國(guó)際第九；實(shí)現(xiàn)了芯片超純水分離膜國(guó)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(dá)到95%就非常不錯(cuò)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(shí)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(jì)90年代的百噸級(jí)，發(fā)展到后來(lái)的萬(wàn)噸級(jí)、10萬(wàn)噸級(jí)和30萬(wàn)噸級(jí)，噸水電耗從10千瓦時(shí)以上降至3千瓦時(shí)以下。“成本更低了，處理過(guò)程也更加綠色低碳?！彼f(shuō)，“技術(shù)進(jìn)步也反映了時(shí)代潮流?！?/span>

32年，兩個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，串起了“膜”術(shù)師的時(shí)代之夢(mèng)。

2、膜技術(shù)從大國(guó)邁向強(qiáng)國(guó)

膜，看似普通，是我們最日常的消費(fèi)品之一。

不太為人所知的是，一張薄薄的分離膜，涉及到多項(xiàng)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(guò)濾，到人工肝、人工腎，再到芯片制備……膜無(wú)所不在。

傳統(tǒng)膜分離面臨諸多問(wèn)題，如脫鹽復(fù)合膜在設(shè)計(jì)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(wú)害處置難等等。

作為新型化工分離領(lǐng)域的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，如何實(shí)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(guò)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(jī)理研究到應(yīng)用、再到廢膜回收的“一條龍”都需要?jiǎng)?chuàng)新。

三位院士領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)，十余年來(lái)迎難而上，從基礎(chǔ)理論研究入手，發(fā)明了超薄脫鹽膜、長(zhǎng)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(guó)際領(lǐng)先，打破了發(fā)達(dá)國(guó)家近50年的壟斷格局。

在膜固廢領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)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(zhǎng)到五年。

我國(guó)多地海島居民已經(jīng)吃到“頭口水”，實(shí)現(xiàn)向海洋“要水喝”。項(xiàng)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(jī)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(xiàng)目，海水淡化領(lǐng)域國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率第一。

“過(guò)去我們解決有沒有的問(wèn)題，今天要拿出更高技術(shù)、更高效益、更廣應(yīng)用?！备邚膱暾f(shuō)。

更好的發(fā)展，要向新技術(shù)借力。團(tuán)隊(duì)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(guò)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(guó)的膜技術(shù)和產(chǎn)品，從一開始就是為解決問(wèn)題而生。科技攻關(guān)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，奔著最緊急、最緊迫的問(wèn)題去。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聚焦大型膜法海水淡化工程集成關(guān)鍵技術(shù)與規(guī)模化應(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(jī)裝置設(shè)計(jì)與制造、國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備應(yīng)用等方面進(jìn)行了創(chuàng)新，在國(guó)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(guó)內(nèi)最大的膜法水處理系統(tǒng)——浙石化25萬(wàn)噸/日海水淡化系統(tǒng)，單機(jī)規(guī)模達(dá)到3.5萬(wàn)噸/日。同時(shí)，項(xiàng)目成果還成功走出國(guó)門，走向海外特別是“一帶一路”沿線國(guó)家。2023年2月，杭州水處理簽約阿爾及利亞30萬(wàn)噸/日海水淡化項(xiàng)目。這是由中國(guó)企業(yè)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)并提供海水淡化核心工藝包的最大的國(guó)際海水淡化項(xiàng)目。項(xiàng)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(jì)可達(dá)200萬(wàn)人以上。

項(xiàng)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(jì)效益雙豐收。如應(yīng)用項(xiàng)目成果建設(shè)的山東某新材料企業(yè)2萬(wàn)噸/日廢水分鹽資源化零排放項(xiàng)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(xiàng)目，通過(guò)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(shí)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(wàn)元。

“你知道嗎，上世紀(jì)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(kuò)大技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，目前實(shí)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(tái)海水淡化系統(tǒng)的突破?！睏畈ㄌЯ颂а坨R，對(duì)記者說(shuō)，“道高一尺，‘膜’高一丈。消除淡水‘盲點(diǎn)’，是我們不變的追求。”

文章來(lái)源：中國(guó)化工報(bào)，科技金融時(shí)報(bào)，錢江晚報(bào)，科技武林門
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從海水到甘泉：中國(guó)膜技術(shù)從跟跑到領(lǐng)跑的華麗轉(zhuǎn)變