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三十二年后,“膜”術(shù)再升級(jí)

時(shí)間:2024-07-09     來源:中化環(huán)境
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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(huì)堂。剛剛結(jié)束的國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)揭曉了2023年度國家科學(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)首席顧問楊波看著紅底金字的獲獎(jiǎng)證書,感慨萬千。

高從堦會(huì)心一笑。1992年,也是在這里,也是憑借精湛的“膜”術(shù),他第一次捧起國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的證書。彼時(shí)他正當(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(gè)一等獎(jiǎng)的“膜”術(shù)升級(jí)之路。

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⒆審U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。

我國在膜技術(shù)領(lǐng)域曾長(zhǎng)期落后國外。為解決淡水緊缺的問題,高從堦自1967年起便積極投身于海水淡化領(lǐng)域,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),開始了他和團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新之路。

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)。團(tuán)隊(duì)開發(fā)的CTA中空纖維反滲透膜不僅實(shí)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(shí),迫使國外產(chǎn)品降價(jià)30%至50%。這一成就為保障我國用水安全作出了杰出貢獻(xiàn),并于1992年獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

問鼎國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)后,高從堦和研發(fā)團(tuán)隊(duì)并未就此停下腳步。他們攜手學(xué)界、業(yè)界有志之士,繼續(xù)攀登科技高峰,著力開發(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,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。他們建成了超大型海水淡化工程,市場(chǎng)占有率居國內(nèi)第一、國際第九;實(shí)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。

以海水淡化為例,32年前,反滲透膜脫鹽率能達(dá)到95%已算行業(yè)領(lǐng)先水平,但彼時(shí)該膜所產(chǎn)的水仍然略有苦咸味。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,膜通量大幅提升,裝置處理規(guī)模從上世紀(jì)90年代的百噸級(jí),發(fā)展到后來的萬噸級(jí)、10萬噸級(jí)和30萬噸級(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,處理過程也更加綠色低碳。”楊波說。 

32年,兩個(gè)國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),串起了“膜”術(shù)師的時(shí)代之夢(mèng)。而這背后,是高從堦和研發(fā)團(tuán)隊(duì)無數(shù)次的嘗試與努力。

研發(fā):匯聚一群著“膜”的人

一輩子,一張膜,一條路上走到底。

這是高從堦的人生寫照,更是獲獎(jiǎng)項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)中許多人的追求。

“我們是一群著了‘膜’的人。”楊波笑稱,“沒有這股專心致志的鉆勁兒,是不可能取得現(xiàn)在的成果的。”作為杭州水處理原總工程師,她從上世紀(jì)90年代初投身膜技術(shù)領(lǐng)域,退休卸任后繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱擔(dān)任首席顧問,仍然是和這張膜打交道。三十二年“膜”一劍,個(gè)中甘苦誰人知?

“就拿制圖來說吧,那時(shí)候沒有電腦,都是手工制圖。領(lǐng)導(dǎo)說‘這個(gè)思路行不通,調(diào)個(gè)頭吧’,我們就得整張圖紙重新畫。哪像現(xiàn)在這樣,復(fù)制粘貼一下就解決了。”楊波回憶說,后來數(shù)字化工具的應(yīng)用帶來了越來越多的便利,但他們卻并沒有覺得輕松,因?yàn)?ldquo;野心也越來越大,總想完成更多的工作,實(shí)現(xiàn)更高的目標(biāo)”。

杭州水處理研發(fā)團(tuán)隊(duì)在高從堦、楊波和現(xiàn)任總工程師吳雅琴的帶領(lǐng)下,立足國家水資源安全保障、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理、工業(yè)節(jié)能減排與資源化等重大戰(zhàn)略需求,聚焦海水淡化、工業(yè)水循環(huán)及資源化、液體分離膜材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),開展了一系列膜產(chǎn)品、膜裝備、膜法水處理技術(shù)等研究開發(fā)和應(yīng)用推廣工作,形成了系統(tǒng)完整的膜法水處理及資源化技術(shù)解決方案。這些工作也為項(xiàng)目成功開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

研發(fā)過程中,杭州水處理、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)等單位緊密合作,終于實(shí)現(xiàn)了高性能液體分離膜材料的國產(chǎn)化替代及其在海水淡化、廢水資源化領(lǐng)域的規(guī)模化應(yīng)用。

用合作伙伴的話說,彼此都是一群著了“膜”的人。

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。正如習(xí)近平總書記所說,科技攻關(guān)要堅(jiān)持問題導(dǎo)向,奔著最緊急、最緊迫的問題去。”楊波說。

杭州水處理在膜技術(shù)和產(chǎn)品的推廣應(yīng)用方面一直不遺余力。一方面解決水安全問題,另一方面推動(dòng)高耗水、高排放、高污染行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)。

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、國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備應(yīng)用等方面進(jìn)行創(chuàng)新,在國內(nèi)外建立一批大型、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),杭州水處理已建成目前國內(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(jī)規(guī)模可達(dá)到3.5萬噸/日。同時(shí),項(xiàng)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(xiàng)目。這是由中國企業(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。應(yīng)用項(xiàng)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(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;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3000萬元。

“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。”楊波笑著說,“道高一尺,‘膜’高一丈。消除淡水‘盲點(diǎn)’,始終是我們不變的追求。”這也是高從堦院士和他的團(tuán)隊(duì)最樸素的愿望。

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