呂曉龍教授與聚偏氟乙烯中空纖維膜過濾技術
2014-05-17 16:25:31
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據第一紡織網2008年6月30日訊 提起膜過濾在我們日常生活中的用處，大家可能還不太了解。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係統就是利用天津工業大學的中空纖維膜過濾技術實現清潔淨化的。
我們請聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜過濾技術的主要研發人——天津工業大學教授呂曉龍，給大家介紹一下這項技術。
主持人：呂教授，這項技術是在什麽背景下研發生產的？當時麵臨哪些技術難題？
呂曉龍：十幾年前，人們已經認識到由於管道輸送過程的二次汙染以及傳統水處理技術的局限性，從水龍頭中流出的自來水水質往往不盡人意，人們希望有一種簡便易行、有效可靠的水淨化技術，來保障水質安全。中空纖維膜過濾技術可以除去水中的細菌、懸浮物和渾黃色雜質，因此備受關注。
膜技術應用中的*大問題是膜汙染堵塞，當時*主要的製膜材料是聚碸材料和聚丙烯腈材料。我們通過材料學方麵的研究，選擇了具有高抗汙染性的氟塑料作為新一代的膜材料。大家知道，家裏的抽油煙機等廚具上有一層特弗倫塗層，這就是利用氟塑料所具備的高抗汙染特性。
考慮到膜製備方法的特殊要求，我們*終選擇了氟塑料係列中機械強度*大的聚偏氟乙烯材料，來研製新一代高抗汙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汙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越性。因此，相關研究報導很少，可供參考的資料更少，甚至采購聚偏氟乙烯原料都有困難。尤其是製成的聚偏氟乙烯膜有很好的抗汙染性，但就是這個抗汙染特性，使製膜過程更為困難，表現為中空纖維紡絲過程穩定性差、不同批次間性能重複性差、膜通量低，在工業化穩定生產控製方麵有更多的要求。
主持人：你們采用聚偏氟乙烯作為膜材料，同其他材質相比有哪些優勢？
呂曉龍：聚偏氟乙烯當作膜材料擁有高抗汙染、耐氧化等優良特性。由於這種產品顯示出耐汙染、易清洗、通量大、使用壽命長等特性，因而被認為是當今*優材質的中空纖維膜，為廢水資源化打開了通路。更為重要的是天津工業大學研製的聚偏氟乙烯高抗汙染中空纖維膜具有完全自主知識產權，並且得到了廣泛的應用。
主持人：國際上這個項目處於怎樣的水平？與國外技術相比，你們的過濾膜技術有哪些特點和優勢？
呂曉龍：當我們剛推出聚偏氟乙烯中空纖維膜產品的時候，我們產品的性能指標填補了國內空白，並處於國際先進水平。但膜技術的發展異常迅速，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品，其膜通量、強度、耐堿性等方麵有了很大提高，這給我們帶來了很大的競爭壓力。
我們的產品在性價比和本土服務方麵仍然具有一定優勢，尤其是根據產品特點，我們開發了係列化成套應用技術。
主持人：這項技術主要應用在哪些領域？
呂曉龍：我們的產品在汙水處理再利用、海水淡化預處理、生化發酵製藥等方麵得到大規模的工業應用。
膜技術在實際應用中的一個突出問題是膜的汙染，如何對膜進行有效的清洗使膜透水通量恢複，有著非常重要的實際意義。
我們設計的中空纖維膜連續微濾技術（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，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。
與國外CMF技術比較，我們開發的連續膜過濾技術預處理要求簡單，單支膜組件產水量大，使用低壓壓縮空氣，無需對壓縮空氣做潔淨處理，運行費用低。由於采用性能優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、清洗等常規處理，同時具有設備造價低等特點。該項技術擁有10多項國內發明專利和2項國際專利。
城市汙水及工業廢水的資源化已成為當今世界的發展趨勢，中空纖維膜連續膜過濾技術在城市汙水處理回用方麵有著巨大的市場應用前景。
汙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汙泥法與新興的膜分離技術相結合的產物，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麵積，還顯著提高了固液分離的效率，使出水水質得到明顯改善。
我們與許多工程公司合作，采用我們研製的聚偏氟乙烯中空纖維膜，進行了膜生物反應器淨化汙水的大規模工程應用。
我們研製成功的用於生化發酵製藥領域的雙向流過濾專利工藝技術，該工藝尤其適用於發酵液等較黏稠液體的過濾與精製，極大拓展了中空纖維膜的應用領域。使用結果表明，該工藝可顯著提高酵母菌的回收率，在改善產品質量、簡化生產工藝、節能降耗等方麵都顯示出了明顯的優勢。
主持人：目前，這個項目的市場推廣以及產業化應用情況怎樣？
呂曉龍：聚偏氟乙烯中空纖維膜過濾技術是由天津工業大學自主研發的係列化成套技術，天津工業大學是我國*早從事膜分離技術研究與開發的單位之一，在膜技術研究、應用和開發方麵開展了大量基礎性、開創性的工作，也積累了豐富的經驗。在學校“教研相長、學能並進”理念的指導下，從1992年開始，天津工業大學探索科研成果產業化生產之路。 2004年投資1.2億元的國家級膜產業化基地在天津經濟技術開發區建成，年產各類中空纖維膜300萬平方米。現在，世界上一些知名的企業，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品。
主持人：伴隨全球環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的市場前景。
呂曉龍：現在大家已經知道，我們麵臨的問題是水資源日益短缺、水環境日益惡化，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，對工業用水的水質要求也越來越高，而膜技術正是一種新型節能高效的分離技術，在節水減排、汙水資源化、海水淡化方麵可以發揮重要的作用，這為膜技術的更廣泛、更深入的應用提供了巨大的空間。