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    海水變淡水、廢水變為寶,他的發明打破國外壟斷,使進口離子膜價格下降70%

    • 分類:新聞資訊
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    • 來源:
    • 發布時間:2019-03-04 15:34
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    【概要描述】一層薄薄的離子膜如蟬翼,能將腐朽變魔術,海水變淡水和鹽,廢液和廢氣變為珍寶,葡萄酒更醇厚,新能源汽車動力澎湃……最近,中國科學技術大學徐銅文教授研究小組完成了“均相離子膜制備關鍵技術及應用”項目,獲國家技術發明二等獎。該項目開辟了電離膜技術在中國應用的新領域,打破了發達國家的技術封鎖和價格壟斷,具有完全獨立的知識產權,促進了離子膜材料基礎的發展和在我國的應用研究。這是中國科學技術大學自2000年國

    海水變淡水、廢水變為寶,他的發明打破國外壟斷,使進口離子膜價格下降70%

    【概要描述】一層薄薄的離子膜如蟬翼,能將腐朽變魔術,海水變淡水和鹽,廢液和廢氣變為珍寶,葡萄酒更醇厚,新能源汽車動力澎湃……最近,中國科學技術大學徐銅文教授研究小組完成了“均相離子膜制備關鍵技術及應用”項目,獲國家技術發明二等獎。該項目開辟了電離膜技術在中國應用的新領域,打破了發達國家的技術封鎖和價格壟斷,具有完全獨立的知識產權,促進了離子膜材料基礎的發展和在我國的應用研究。這是中國科學技術大學自2000年國

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    • 發布時間:2019-03-04 15:34
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    一層薄薄的離子膜如蟬翼,能將腐朽變魔術,海水變淡水和鹽,廢液和廢氣變為珍寶,葡萄酒更醇厚,新能源汽車動力澎湃……

    最近,中國科學技術大學徐銅文教授研究小組完成了“均相離子膜制備關鍵技術及應用”項目,獲國家技術發明二等獎。該項目開辟了電離膜技術在中國應用的新領域,打破了發達國家的技術封鎖和價格壟斷,具有完全獨立的知識產權,促進了離子膜材料基礎的發展和在我國的應用研究。這是中國科學技術大學自2000年國家科學技術獎勵制度改革以來,首次以第一單元獲得國家技術發明獎。

    日前,在中國科技大學功能膜實驗室,徐銅文教授展示了均相離子膜產品,可用于廢酸回收。

    #逐夢離子膜#

    說到離子交換膜,很多人可能不知道它們是什么。徐銅文介紹,離子交換膜是一種類似膜的離子交換樹脂,包括非均質離子交換膜、均質離子交換膜等。其中,非均質離子交換膜由中性離子交換樹脂加黏合劑混煉、拉片和加網熱壓混合而成,樹脂分散在黏合劑中,化學結構不均勻,故被稱為“非均相”。均質離子膜是將活性基團引入膜的主要骨架中,通過化學鍵連接,其結構均勻、孔徑小、膜阻力小、不易滲漏、電化學性能好,代表了未來離子膜的發展趨勢。

    早在1949年,Ionics的Juda和McRac就發明了離子交換膜,并于1950年成功研發出第一種商用離子交換膜。離子交換膜類似于高精度離子篩選系統,主要用于離子水平系統的選擇性傳輸,在清潔生產,節能減排和能量轉換方面具有廣闊的應用前景。目前,廢水,廢酸,廢氣的再循環,濃縮,提取,相關產品的精制以及新能源電池的膜與離子膜是不可分割的。然而,在中國,離子膜技術一直是短板,日本,美國等國家長期以來對離子膜實施技術封鎖,而且銷售價格仍居高不下。

    為了打破國外的壟斷,徐銅文于1995年開始研究離子膜,并在這一領域工作了20多年。"我從來沒有想過我會將離子膜研究作為一種職業。是我的導師——南開大學的何炳林名院士引我入門,給了我很大的支持和鼓勵?!毙煦~文坦言,他在南開大學處置博士后研討事情時,何炳林院士恰是他的老師。被稱為“中國離子交換樹脂之父”的何炳林,在20世紀50年代突破了美國的許多障礙,選擇回國在南開大學教書。他利用離子交換樹脂成功地從中國急需的核燃料中提取了鈾,為我國第一顆原子彈的爆炸做出了重大貢獻。

    以往,我國以往采用懸浮聚合技術生產離子交換樹脂。連續球體只能使用直徑分別為4mm和6mm的球體,但直徑大于6mm、直徑小于4mm的白色球均已被廢棄?!百Y源的浪費和離子交換樹脂只能起作用的缺陷已經成為何先生的‘心臟’?!?/p>

    徐銅文回憶說,何先生那時給他制訂的科研任務是利用廢棄的離子交換樹脂制備離子交換膜。20多年來,從異質離子膜的初步探索到均質離子膜的制備,恩施的任務徐銅文早已經完成,此外他還克服了均相離子膜技術領域的許多關鍵核心技術,奠定了國內離子膜與世界的差距。

    #亮劍斬荊棘#

    目前,離子膜在我國工農業生產和日常生活中得到了廣泛的應用,但高端的均相離子膜、電解膜等大多依靠進口,國外的非均相離子膜基本上被淘汰在我國仍是主流?!蔽蚁霃娜毡举徺I一些離子交換膜樣品進行研究,但另一方要么出價高要么直接拒絕。徐銅文告訴記者,普通的陰離子和陽離子交換膜只能用于科學研究,但科學研究只能小批量購買,一個40*60厘米的樣品出售6,000元,也可自行支付7600元包裝費,一次性支付并詳細告知使用情況。他還曾在國內一家公司購買,而日本公司考察后直接拒絕出售。

    “如果你不掌握關鍵的核心技術,你就會一直被‘卡住’?!爱斏婕暗娇茖W研究過程中的各種困難時,徐銅文很有感觸。于是,他暗中決定:“我們一定要研究出中國人民自己的高性能離子膜?!靶煦~文分析道,我國目前使用的雜離子膜大多只能用于一次水處理和一些簡單的化學分離,它們不能滿足大多數化學反應、分離、能量儲存和轉換的要求,但傳統的均質膜制備工藝復雜,需要使用氯甲醚、氯磺酸等有害物質,環境污染嚴重,導致國內均質膜產業化的困難。

    1997年在中國科技大學任教后,徐銅文迅速成立了功能膜研究室。面對國外技術封鎖和國內離子膜產品制備技術落后、應用受限等情況,他一方面積極爭取各項基金和項目的支持,另一方面帶領團隊攻關核心技術。在國家自然科學基金重點項目、國家優秀青年基金、科技部“863”重點項目的持續支持下,徐銅文帶領團隊和合作單位,對均質離子交換膜的綠化、低成本生產和工業應用進行了系統深入的研究。發明了一種涉及多晶硅共聚物離子交換膜的制備技術,一種溴化-胺化離子交換膜制備技術,一種無溶劑原位聚合離子交換膜制備技術和一種平板(電滲析)膜組件制備技術,是一種新型的離子交換膜工業化生產設備,開發了新型板式(電)透析膜組件和廢酸、廢堿、高鹽廢水綜合處理工藝,實現了離子交換膜制備、設備和應用等一整套技術的知識產權保護。新工藝還避免了氯甲醚、氯磺酸和大量溶劑用于傳統離子膜的制備。

    “我們的制片過程簡單,成本低,每平方米只有300元左右,膜組件的設計也有很多創新之處,徐銅文介紹說,“均相離子膜制備關鍵技術和應用”項目打破了發達國家均質離子膜領域的技術封鎖和價格壟斷,使均質離子膜進口價格從每平方米2000元大幅下降到每平方米500元,下降幅度超過70%。項目申請專利41項,建成6條均質離子交換膜生產線,形成4大系列20多種均質離子交換膜產品,年生產能力達到500000平方米,填補了國內均質離子交換膜產業化的空白。目前已有150多家用戶采用該項目的膜產品,不僅在全國推廣應用,而且還出口到德國等國家,應用行業涉及化工、有色金屬、稀土、電子蝕刻、食品生物學等多個領域,如化纖,開辟了膜技術在工業廢酸/堿/鹽分離純化中的新應用領域。

    #育人播火種#

    “在科研上取得成績固然可喜,但培育人才更值得驕傲?!毙煦~文坦言,科研攻關需要一批又一批有理想、有能力、有熱情的創新人才“接力”,科技創新人才不能“斷檔”,只有人才接上了,科研才會后繼有人,才會有源源不斷的推動力。

    20余年來,徐銅文一門心思投入到離子膜研究,也為國家培養了眾多優秀人才。目前,他指導的博士生、碩士生(含在讀)已有130余名,一些學生已經獲得“國家杰青”“國家優青”資助,50人次為國家自然科學基金等項目主持人;有的學生入選“國家青年千人計劃”,獲得“全國模范教師”“泰山學者”“閩江學者”等國家和地方人才稱號?!敖虝耸羌芄鈽s的事,也是人生最大的精神享受?!毙煦~文表示。在采訪中,徐銅文多次談及他的恩師,言語中滿是懷念,也多次提及他的學生,言語中滿是驕傲。

    離子膜研究,永無止境。

    目前,我國在離子膜領域雖然取得了一些進展,但與國外相比還存在一些差距,比如高端的燃料電池隔膜等,主要還是靠進口。徐銅文介紹,今后均相離子膜的開發既要對現有技術進行改進,又要尋找新的成膜方法和新膜材料,系列化是均相膜開發的必然趨勢,制定離子膜及其設備的行業標準也是亟須解決的重要問題。此外,未來膜技術的發展還要綜合考慮與之相輔相成的組件設計及應用過程的研究,即離子膜的制備要面向其實際應用進行設計,實現量體裁衣。

    將無機鹽分解成高純酸、堿,凈化回收廢水、廢酸、廢氣,提純與精制檸檬酸、白酒、醫藥,為新能源汽車動力轉換提供支撐……離子膜技術在我國諸多工業領域中的廣泛應用,使得離子膜受到越來越多的關注?!半x子膜在我國的發展剛剛起步,空間很大。國家對生態環境越來越重視,這也給膜產業發展提供了契機?!毙煦~文表示,未來困難與挑戰并存,他將帶領團隊繼續攻關,研發更多應用于化工潔凈生產和能源存儲與轉化方面的高性能離子膜。

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