吕晓龙教授与聚偏氟乙烯中空纤维膜过滤技术
2014-05-17 16:25:31
admin
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据第一纺织网2008年6月30日讯 提起膜过滤在我们日常生活中的用处，大家可能还不太了解。如果说到麦当劳吃快餐喝饮料，大家就立刻对它有了亲近感。因为麦当劳的饮用水系统就是利用天津工业大学的中空纤维膜过滤技术实现清洁净化的。
我们请聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜过滤技术的主要研发人——天津工业大学教授吕晓龙，给大家介绍一下这项技术。
主持人：吕教授，这项技术是在什么背景下研发生产的？当时面临哪些技术难题？
吕晓龙：十几年前，人们已经认识到由于管道输送过程的二次污染以及传统水处理技术的局限性，从水龙头中流出的自来水水质往往不尽人意，人们希望有一种简便易行、有效可靠的水净化技术，来保障水质安全。中空纤维膜过滤技术可以除去水中的细菌、悬浮物和浑黄色杂质，因此备受关注。
膜技术应用中的*大问题是膜污染堵塞，当时*主要的制膜材料是聚砜材料和聚丙烯腈材料。我们通过材料学方面的研究，选择了具有高抗污染性的氟塑料作为新一代的膜材料。大家知道，家里的抽油烟机等厨具上有一层特弗伦涂层，这就是利用氟塑料所具备的高抗污染特性。
考虑到膜制备方法的特殊要求，我们*终选择了氟塑料系列中机械强度*大的聚偏氟乙烯材料，来研制新一代高抗污染的中空纤维分离膜。
当然，现在大家都公认聚偏氟乙烯材料是一种抗污染性能非常好的膜材料，但十几年前，人们还没有充分认识聚偏氟乙烯材料的优越性。因此，相关研究报导很少，可供参考的资料更少，甚至采购聚偏氟乙烯原料都有困难。尤其是制成的聚偏氟乙烯膜有很好的抗污染性，但就是这个抗污染特性，使制膜过程更为困难，表现为中空纤维纺丝过程稳定性差、不同批次间性能重复性差、膜通量低，在工业化稳定生产控制方面有更多的要求。
主持人：你们采用聚偏氟乙烯作为膜材料，同其他材质相比有哪些优势？
吕晓龙：聚偏氟乙烯当作膜材料拥有高抗污染、耐氧化等优良特性。由于这种产品显示出耐污染、易清洗、通量大、使用寿命长等特性，因而被认为是当今*优材质的中空纤维膜，为废水资源化打开了通路。更为重要的是天津工业大学研制的聚偏氟乙烯高抗污染中空纤维膜具有完全自主知识产权，并且得到了广泛的应用。
主持人：国际上这个项目处于怎样的水平？与国外技术相比，你们的过滤膜技术有哪些特点和优势？
吕晓龙：当我们刚推出聚偏氟乙烯中空纤维膜产品的时候，我们产品的性能指标填补了国内空白，并处于国际先进水平。但膜技术的发展异常迅速，近一两年，日本的几个膜公司相继推出了新一代聚偏氟乙烯中空纤维膜产品，其膜通量、强度、耐碱性等方面有了很大提高，这给我们带来了很大的竞争压力。
我们的产品在性价比和本土服务方面仍然具有一定优势，尤其是根据产品特点，我们开发了系列化成套应用技术。
主持人：这项技术主要应用在哪些领域？
吕晓龙：我们的产品在污水处理再利用、海水淡化预处理、生化发酵制药等方面得到大规模的工业应用。
膜技术在实际应用中的一个突出问题是膜的污染，如何对膜进行有效的清洗使膜透水通量恢复，有着非常重要的实际意义。
我们设计的中空纤维膜连续微滤技术（CMF），可使对中空纤维膜孔内的反洗和对中空纤维膜外壁的振荡清洗两者效果相互促进，与现有反洗和空气振荡清洗或两者交错间隔清洗方法相比，具有清洗效率高的特点。
与国外CMF技术比较，我们开发的连续膜过滤技术预处理要求简单，单支膜组件产水量大，使用低压压缩空气，无需对压缩空气做洁净处理，运行费用低。由于采用性能优异的聚偏氟乙烯膜材料，膜设备可以采用氯、臭氧等常用氧化性水处理药剂进行杀菌、絮凝、清洗等常规处理，同时具有设备造价低等特点。该项技术拥有10多项国内发明专利和2项国际专利。
城市污水及工业废水的资源化已成为当今世界的发展趋势，中空纤维膜连续膜过滤技术在城市污水处理回用方面有着巨大的市场应用前景。
污水资源化是解决我国北方地区严重缺水的重要途径之一，膜生物反应器是传统活性污泥法与新兴的膜分离技术相结合的产物，它利用膜分离单元代替了传统工艺中的二沉池，不仅可大大减小占地面积，还显著提高了固液分离的效率，使出水水质得到明显改善。
我们与许多工程公司合作，采用我们研制的聚偏氟乙烯中空纤维膜，进行了膜生物反应器净化污水的大规模工程应用。
我们研制成功的用于生化发酵制药领域的双向流过滤专利工艺技术，该工艺尤其适用于发酵液等较黏稠液体的过滤与精制，极大拓展了中空纤维膜的应用领域。使用结果表明，该工艺可显著提高酵母菌的回收率，在改善产品质量、简化生产工艺、节能降耗等方面都显示出了明显的优势。
主持人：目前，这个项目的市场推广以及产业化应用情况怎样？
吕晓龙：聚偏氟乙烯中空纤维膜过滤技术是由天津工业大学自主研发的系列化成套技术，天津工业大学是我国*早从事膜分离技术研究与开发的单位之一，在膜技术研究、应用和开发方面开展了大量基础性、开创性的工作，也积累了丰富的经验。在学校“教研相长、学能并进”理念的指导下，从1992年开始，天津工业大学探索科研成果产业化生产之路。 2004年投资1.2亿元的国家级膜产业化基地在天津经济技术开发区建成，年产各类中空纤维膜300万平方米。现在，世界上一些知名的企业，如世界上*大的水务公司法国威利亚、麦当劳、摩托罗拉等公司也改用我们的中空纤维膜产品。
主持人：伴随全球环境保护行动的开展以及人类自身保健的需求，请您预测一下这项技术的市场前景。
吕晓龙：现在大家已经知道，我们面临的问题是水资源日益短缺、水环境日益恶化，但随着生活水平的逐步提高，人们对饮水安全的要求越来越重视，对工业用水的水质要求也越来越高，而膜技术正是一种新型节能高效的分离技术，在节水减排、污水资源化、海水淡化方面可以发挥重要的作用，这为膜技术的更广泛、更深入的应用提供了巨大的空间。