呂曉龍教授與聚偏氟乙烯中空纖維膜過(guò)濾技術(shù)
2014-05-17 16:25:31
admin
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據第一紡織網(wǎng)2008年6月30日訊 提起膜過(guò)濾在我們日常生活中的用處，大家可能還不太了解。如果說(shuō)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就是利用天津工業(yè)大學(xué)的中空纖維膜過(guò)濾技術(shù)實(shí)現清潔凈化的。
我們請聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜過(guò)濾技術(shù)的主要研發(fā)人——天津工業(yè)大學(xué)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(shí)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(guò)程的二次污染以及傳統水處理技術(shù)的局限性，從水龍頭中流出的自來(lái)水水質(zhì)往往不盡人意，人們希望有一種簡(jiǎn)便易行、有效可靠的水凈化技術(shù)，來(lái)保障水質(zhì)安全。中空纖維膜過(guò)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(wèn)題是膜污染堵塞，當時(shí)*主要的制膜材料是聚砜材料和聚丙烯腈材料。我們通過(guò)材料學(xué)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(lái)研制新一代高抗污染的中空纖維分離膜。
當然，現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(méi)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(gè)抗污染特性，使制膜過(guò)程更為困難，表現為中空纖維紡絲過(guò)程穩定性差、不同批次間性能重復性差、膜通量低，在工業(yè)化穩定生產(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(cháng)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(kāi)了通路。更為重要的是天津工業(yè)大學(xué)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，并且得到了廣泛的應用。
主持人：國際上這個(gè)項目處于怎樣的水平？與國外技術(shù)相比，你們的過(guò)濾膜技術(shù)有哪些特點(diǎn)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(shí)候，我們產(chǎn)品的性能指標填補了國內空白，并處于國際先進(jìn)水平。但膜技術(shù)的發(fā)展異常迅速，近一兩年，日本的幾個(gè)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(lái)了很大的競爭壓力。
我們的產(chǎn)品在性?xún)r(jià)比和本土服務(wù)方面仍然具有一定優(yōu)勢，尤其是根據產(chǎn)品特點(diǎn)，我們開(kāi)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模的工業(yè)應用。
膜技術(shù)在實(shí)際應用中的一個(gè)突出問(wèn)題是膜的污染，如何對膜進(jìn)行有效的清洗使膜透水通量恢復，有著(zhù)非常重要的實(shí)際意義。
我們設計的中空纖維膜連續微濾技術(shù)（CMF），可使對中空纖維膜孔內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(jìn)，與現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(diǎn)。
與國外CMF技術(shù)比較，我們開(kāi)發(fā)的連續膜過(guò)濾技術(shù)預處理要求簡(jiǎn)單，單支膜組件產(chǎn)水量大，使用低壓壓縮空氣，無(wú)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(jìn)行殺菌、絮凝、清洗等常規處理，同時(shí)具有設備造價(jià)低等特點(diǎn)。該項技術(shù)擁有10多項國內發(fā)明專(zhuān)利和2項國際專(zhuān)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，中空纖維膜連續膜過(guò)濾技術(shù)在城市污水處理回用方面有著(zhù)巨大的市場(chǎng)應用前景。
污水資源化是解決我國北方地區嚴重缺水的重要途徑之一，膜生物反應器是傳統活性污泥法與新興的膜分離技術(shù)相結合的產(chǎn)物，它利用膜分離單元代替了傳統工藝中的二沉池，不僅可大大減小占地面積，還顯著(zhù)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(jìn)行了膜生物反應器凈化污水的大規模工程應用。
我們研制成功的用于生化發(fā)酵制藥領(lǐng)域的雙向流過(guò)濾專(zhuān)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(guò)濾與精制，極大拓展了中空纖維膜的應用領(lǐng)域。使用結果表明，該工藝可顯著(zhù)提高酵母菌的回收率，在改善產(chǎn)品質(zhì)量、簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、節能降耗等方面都顯示出了明顯的優(yōu)勢。
主持人：目前，這個(gè)項目的市場(chǎng)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(guò)濾技術(shù)是由天津工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的系列化成套技術(shù)，天津工業(yè)大學(xué)是我國*早從事膜分離技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的單位之一，在膜技術(shù)研究、應用和開(kāi)發(fā)方面開(kāi)展了大量基礎性、開(kāi)創(chuàng )性的工作，也積累了豐富的經(jīng)驗。在學(xué)?！敖萄邢嚅L(cháng)、學(xué)能并進(jìn)”理念的指導下，從1992年開(kāi)始，天津工業(yè)大學(xué)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(kāi)發(fā)區建成，年產(chǎn)各類(lèi)中空纖維膜300萬(wàn)平方米?，F在，世界上一些知名的企業(yè)，如世界上*大的水務(wù)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(dòng)的開(kāi)展以及人類(lèi)自身保健的需求，請您預測一下這項技術(shù)的市場(chǎng)前景。
呂曉龍：現在大家已經(jīng)知道，我們面臨的問(wèn)題是水資源日益短缺、水環(huán)境日益惡化，但隨著(zhù)生活水平的逐步提高，人們對飲水安全的要求越來(lái)越重視，對工業(yè)用水的水質(zhì)要求也越來(lái)越高，而膜技術(shù)正是一種新型節能高效的分離技術(shù)，在節水減排、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。