陶瓷膜技術是膜技術中的翹楚,但上世紀80年代發達國家已在廣泛應用時,我國在此領域卻還是一片空白。十幾年過去了,依靠自主創新,我國陶瓷膜技術從無到有,不僅打破了國外的封鎖與壟斷,還達到了國際領先水平。
膜是一種高分子化學材料,它有無數個只能用微米甚至納米計算的小孔,既有分離、濃縮、凈化和脫鹽功能,又有高效、節能、環保、分子級過濾等特征。膜技術發明之后便廣泛運用于食品加工、水質凈化、環境治理、制藥工業、化工與石油化工等領域,用來實現產品的凈化分離。陶瓷膜就是由經過高溫燒結的陶瓷材料制成的分離膜。由于具有獨特的耐性,其一進入市場便成為膜領域發展最為迅速、也最有發展前景的品種之一。
而在上世紀80年代,陶瓷膜在美國等發達國家廣泛應用時,我國在這一領域幾乎是一片空白。直到1989年底,南京工業大學徐南平博士才開始了在陶瓷膜領域的艱難探索。時至今日,我國在陶瓷膜領域不僅打破了國外的封鎖與壟斷,而且依靠自主創新達到了國際先進水平。
陶瓷膜——膜技術中的翹楚
膜分離被認為是一種高效節能的新型分離技術,是解決當代人類面臨的能源、資源、環境等重大問題的有效手段。有資料顯示,目前,全球膜及其裝備的年銷售量超過100億美元,年增長率在20%左右。甚至有專家預言,本世紀膜技術以及膜技術與其他技術的集成技術將在很大程度上取代目前采用的傳統分離技術,達到節能降耗、提高產品質量的目的,極大地推動人類科學技術的進步,促進社會可持續發展。膜技術的應用將涉及化學工業、石油與石油化工、生物化工、食品、電子、醫藥等行業,以膜技術為核心開發的凈化水和凈水設備將深入到千家萬戶。
業內人士認為,與傳統的分離技術相比,膜技術具有高效率、低能耗、過程簡單、操作方便、不污染環境等突出優點適合現代工業對節能和消除環境污染的需要。“而陶瓷膜具有優秀的材料性能,它耐酸、耐堿、耐有機溶劑、耐高溫高壓、再生能力強、分離效率高,自上世紀80年代進入民用領域以來,引起各行業的高度重視,發展速度很快,現已在化工、石油化工、食品、環境、生物等領域獲得了成功的應用,成為膜領域發展最為迅速、也最有發展前景的品種之一。”南京工業大學膜科學研究所有關負責人在接受中國知識產權報記者采訪時表示。
徐南平填補我國陶瓷膜技術空白
其實,早在上世紀40年代,美國科學家就掌握了陶瓷膜技術,但那時這種技術只用于高端領域,屬于國家機密。1989年底,南京工業大學膜科學技術研究所年輕的教師徐南平博士瞄準國內這一空白領域,毅然決然地做了我國陶瓷膜技術產業化的探索者。他從零開始,艱苦創業,開展了陶瓷膜工業生產、人才培養、行業標準制定和推廣應用工作。經過十幾年的努力,終于在我國形成了能夠與國際先進技術相競爭的陶瓷膜新產業,將我國膜應用領域拓展至高溫、高壓和耐腐蝕環境,一舉打破了國外的技術封鎖,填補了我國在這一領域的空白。
如今,徐南平主持的南京工業大學膜科學技術研究所,已成為國際無機膜學術界極為關注的高水平實驗室之一。目前他們自主開發的陶瓷膜裝備能夠在化學反應存在的極端環境,實現無清洗狀況下3個月以上的連續穩定運行,這被認為是我國陶瓷膜裝備能夠在連續化大工業中應用的保證。這些研究成果先后獲得江蘇省科技進步一等獎、全國化工行業技術發明一等獎,2005年國家技術發明二等獎。
據上述負責人介紹,徐南平開發的陶瓷膜在化工、納米材料、中藥制備等領域的應用技術均為首創,擁有知識產權。其中,專用氧化鋯陶瓷膜解決了陶瓷膜處理軋鋼乳化油廢水通量穩定性的關鍵問題,獲得了中國膜工業科技進步一等獎。這項應用技術使新工藝的綜合成本降至進口膜裝置的1/3,并已在我國鋼鐵行業的十幾家大型企業建立了近30個工程,產品銷售額就過億元。
2001年10月底,由徐南平領導的南京工業大學膜科學技術研究所啟動了“面向中藥制備過程的陶瓷膜材料的設計與過程集成的研究”的863課題。該項目以中藥生產過程為技術開發實施對象,用陶瓷膜過濾過程取代傳統的醇沉工藝,建成每年5000 噸中藥提取液的陶瓷膜中藥制備新工藝和配套工業裝備,將陶瓷膜這一新材料用于中藥制備的技術改造,推動行業科技進步和提高綜合效益。
陶瓷膜技術產業化方興未艾
和技術的突破同樣令人振奮的是,南京工業大學開發的陶瓷膜技術正在大規模工業應用。“工科的研究如果僅僅停留在理論和實驗室,就沒有存在的意義,我們必須著眼于給國家創造經濟效益和社會效益。”徐南平曾表示。也正是在這一理念的指導下,陶瓷膜技術帶動了一個產業,不僅產生了顯著的社會效益和經濟效益,還培養出了一批陶瓷膜研發、工程技術和管理人才,在中國形成了陶瓷膜的新產業。
目前,已有百余套陶瓷膜裝備在工業部門的一系列重要領域成功應用,效益十分顯著。江蘇久吾高科技發展有限公司和南京京九思高科技有限公司資產分別增值20、30多倍。他們所開發的陶瓷膜產品占國內市場的2/3以上,具有很強的國際競爭力,在多個國際招標項目中贏得成功,使陶瓷膜成為我國為數不多的具有國際競爭能力的重要膜品種,取得了數億元的綜合經濟效益和良好的社會效益。
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