呂曉龍教授與聚偏氟乙烯中空纖維膜過濾技術(shù)
2014-05-17 16:25:31
admin
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據(jù)第一紡織網(wǎng)2008年6月30日訊 提起膜過濾在我們?nèi)粘Ｉ钪械挠锰帲蠹铱赡苓€不太了解。如果說到麥當勞吃快餐喝飲料，大家就立刻對它有了親近感。因為麥當勞的飲用水系統(tǒng)就是利用天津工業(yè)大學的中空纖維膜過濾技術(shù)實現(xiàn)清潔凈化的。
我們請聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜過濾技術(shù)的主要研發(fā)人——天津工業(yè)大學教授呂曉龍，給大家介紹一下這項技術(shù)。
主持人：呂教授，這項技術(shù)是在什么背景下研發(fā)生產(chǎn)的？當時面臨哪些技術(shù)難題？
呂曉龍：十幾年前，人們已經(jīng)認識到由于管道輸送過程的二次污染以及傳統(tǒng)水處理技術(shù)的局限性，從水龍頭中流出的自來水水質(zhì)往往不盡人意，人們希望有一種簡便易行、有效可靠的水凈化技術(shù)，來保障水質(zhì)安全。中空纖維膜過濾技術(shù)可以除去水中的細菌、懸浮物和渾黃色雜質(zhì)，因此備受關(guān)注。
膜技術(shù)應用中的*大問題是膜污染堵塞，當時*主要的制膜材料是聚砜材料和聚丙烯腈材料。我們通過材料學方面的研究，選擇了具有高抗污染性的氟塑料作為新一代的膜材料。大家知道，家里的抽油煙機等廚具上有一層特弗倫涂層，這就是利用氟塑料所具備的高抗污染特性。
考慮到膜制備方法的特殊要求，我們*終選擇了氟塑料系列中機械強度*大的聚偏氟乙烯材料，來研制新一代高抗污染的中空纖維分離膜。
當然，現(xiàn)在大家都公認聚偏氟乙烯材料是一種抗污染性能非常好的膜材料，但十幾年前，人們還沒有充分認識聚偏氟乙烯材料的優(yōu)越性。因此，相關(guān)研究報導很少，可供參考的資料更少，甚至采購聚偏氟乙烯原料都有困難。尤其是制成的聚偏氟乙烯膜有很好的抗污染性，但就是這個抗污染特性，使制膜過程更為困難，表現(xiàn)為中空纖維紡絲過程穩(wěn)定性差、不同批次間性能重復性差、膜通量低，在工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)控制方面有更多的要求。
主持人：你們采用聚偏氟乙烯作為膜材料，同其他材質(zhì)相比有哪些優(yōu)勢？
呂曉龍：聚偏氟乙烯當作膜材料擁有高抗污染、耐氧化等優(yōu)良特性。由于這種產(chǎn)品顯示出耐污染、易清洗、通量大、使用壽命長等特性，因而被認為是當今*優(yōu)材質(zhì)的中空纖維膜，為廢水資源化打開了通路。更為重要的是天津工業(yè)大學研制的聚偏氟乙烯高抗污染中空纖維膜具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，并且得到了廣泛的應用。
主持人：國際上這個項目處于怎樣的水平？與國外技術(shù)相比，你們的過濾膜技術(shù)有哪些特點和優(yōu)勢？
呂曉龍：當我們剛推出聚偏氟乙烯中空纖維膜產(chǎn)品的時候，我們產(chǎn)品的性能指標填補了國內(nèi)空白，并處于國際先進水平。但膜技術(shù)的發(fā)展異常迅速，近一兩年，日本的幾個膜公司相繼推出了新一代聚偏氟乙烯中空纖維膜產(chǎn)品，其膜通量、強度、耐堿性等方面有了很大提高，這給我們帶來了很大的競爭壓力。
我們的產(chǎn)品在性價比和本土服務方面仍然具有一定優(yōu)勢，尤其是根據(jù)產(chǎn)品特點，我們開發(fā)了系列化成套應用技術(shù)。
主持人：這項技術(shù)主要應用在哪些領(lǐng)域？
呂曉龍：我們的產(chǎn)品在污水處理再利用、海水淡化預處理、生化發(fā)酵制藥等方面得到大規(guī)模的工業(yè)應用。
膜技術(shù)在實際應用中的一個突出問題是膜的污染，如何對膜進行有效的清洗使膜透水通量恢復，有著非常重要的實際意義。
我們設計的中空纖維膜連續(xù)微濾技術(shù)（CMF），可使對中空纖維膜孔內(nèi)的反洗和對中空纖維膜外壁的振蕩清洗兩者效果相互促進，與現(xiàn)有反洗和空氣振蕩清洗或兩者交錯間隔清洗方法相比，具有清洗效率高的特點。
與國外CMF技術(shù)比較，我們開發(fā)的連續(xù)膜過濾技術(shù)預處理要求簡單，單支膜組件產(chǎn)水量大，使用低壓壓縮空氣，無需對壓縮空氣做潔凈處理，運行費用低。由于采用性能優(yōu)異的聚偏氟乙烯膜材料，膜設備可以采用氯、臭氧等常用氧化性水處理藥劑進行殺菌、絮凝、清洗等常規(guī)處理，同時具有設備造價低等特點。該項技術(shù)擁有10多項國內(nèi)發(fā)明專利和2項國際專利。
城市污水及工業(yè)廢水的資源化已成為當今世界的發(fā)展趨勢，中空纖維膜連續(xù)膜過濾技術(shù)在城市污水處理回用方面有著巨大的市場應用前景。
污水資源化是解決我國北方地區(qū)嚴重缺水的重要途徑之一，膜生物反應器是傳統(tǒng)活性污泥法與新興的膜分離技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用膜分離單元代替了傳統(tǒng)工藝中的二沉池，不僅可大大減小占地面積，還顯著提高了固液分離的效率，使出水水質(zhì)得到明顯改善。
我們與許多工程公司合作，采用我們研制的聚偏氟乙烯中空纖維膜，進行了膜生物反應器凈化污水的大規(guī)模工程應用。
我們研制成功的用于生化發(fā)酵制藥領(lǐng)域的雙向流過濾專利工藝技術(shù)，該工藝尤其適用于發(fā)酵液等較黏稠液體的過濾與精制，極大拓展了中空纖維膜的應用領(lǐng)域。使用結(jié)果表明，該工藝可顯著提高酵母菌的回收率，在改善產(chǎn)品質(zhì)量、簡化生產(chǎn)工藝、節(jié)能降耗等方面都顯示出了明顯的優(yōu)勢。
主持人：目前，這個項目的市場推廣以及產(chǎn)業(yè)化應用情況怎樣？
呂曉龍：聚偏氟乙烯中空纖維膜過濾技術(shù)是由天津工業(yè)大學自主研發(fā)的系列化成套技術(shù)，天津工業(yè)大學是我國*早從事膜分離技術(shù)研究與開發(fā)的單位之一，在膜技術(shù)研究、應用和開發(fā)方面開展了大量基礎性、開創(chuàng)性的工作，也積累了豐富的經(jīng)驗。在學校“教研相長、學能并進”理念的指導下，從1992年開始，天津工業(yè)大學探索科研成果產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)之路。 2004年投資1.2億元的國家級膜產(chǎn)業(yè)化基地在天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)建成，年產(chǎn)各類中空纖維膜300萬平方米。現(xiàn)在，世界上一些知名的企業(yè)，如世界上*大的水務公司法國威利亞、麥當勞、摩托羅拉等公司也改用我們的中空纖維膜產(chǎn)品。
主持人：伴隨全球環(huán)境保護行動的開展以及人類自身保健的需求，請您預測一下這項技術(shù)的市場前景。
呂曉龍：現(xiàn)在大家已經(jīng)知道，我們面臨的問題是水資源日益短缺、水環(huán)境日益惡化，但隨著生活水平的逐步提高，人們對飲水安全的要求越來越重視，對工業(yè)用水的水質(zhì)要求也越來越高，而膜技術(shù)正是一種新型節(jié)能高效的分離技術(shù)，在節(jié)水減排、污水資源化、海水淡化方面可以發(fā)揮重要的作用，這為膜技術(shù)的更廣泛、更深入的應用提供了巨大的空間。