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32年后，“膜”術(shù)再升級(jí)
——記新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目
高從堦院士(左)與楊波獲獎(jiǎng)后合影。(記者 李東周 攝)
圖源：中國(guó)化工報(bào)
6月24日晌午，82歲的中國(guó)工程院院士高從堦走出人民大會(huì)堂。剛剛結(jié)束的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)揭曉了2023年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，他與另外兩位院士領(lǐng)銜開發(fā)的新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目榮膺國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
“32年了呀。”作為高從堦的“戰(zhàn)友”和該項(xiàng)目主要完成人之一，杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司(下稱杭州水處理)首席顧問(wèn)楊波看著紅底金字的獲獎(jiǎng)證書，感慨地說(shuō)。
高從堦會(huì)心一笑。1992年，也是在這里，也是憑借一手精湛的“膜”術(shù)，他第一次捧起國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)的證書。彼時(shí)他方當(dāng)盛年，如今已滿頭銀發(fā)。而杭州水處理——他們共同戰(zhàn)斗過(guò)的地方，見(jiàn)證了兩個(gè)一等獎(jiǎng)的“膜”術(shù)升級(jí)之路。
創(chuàng)新：串起一個(gè)“膜”術(shù)師的夢(mèng)
有一種“膜”術(shù)，可以把海水變?yōu)楦嗜?、讓廢水化為清流，這便是石油和化工行業(yè)普遍應(yīng)用的膜分離技術(shù)。膜分離是海水淡化、超純水制備、藥品純化等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，對(duì)保障民生用水以及石油和化工、半導(dǎo)體、醫(yī)藥等工業(yè)用水安全意義重大。
我國(guó)在膜技術(shù)領(lǐng)域曾長(zhǎng)期落后國(guó)外。高從堦告訴記者，為解決淡水緊缺的問(wèn)題，他1967年投身海水淡化會(huì)戰(zhàn)，1970年進(jìn)入杭州的海水淡化研究室(即杭州水處理前身)，懷揣著一個(gè)“膜”術(shù)師的夢(mèng)，在膜技術(shù)的創(chuàng)新之路上風(fēng)雨兼程。
從最初的高性能醋酸纖維不對(duì)稱反滲透膜，到三醋酸纖維素(CTA)中空纖維反滲透膜，再到在國(guó)內(nèi)首次推出聚酰胺復(fù)合反滲透膜，高從堦帶領(lǐng)杭州水處理研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷將“膜”術(shù)投向現(xiàn)實(shí)。
“我們開發(fā)的CTA中空纖維反滲透膜不僅實(shí)現(xiàn)了此類國(guó)產(chǎn)膜的從無(wú)到有，而且性能優(yōu)異，風(fēng)靡一時(shí)，迫使國(guó)外產(chǎn)品降價(jià)30%~50%。”楊波在接受《中國(guó)化工報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō)，CTA中空纖維反滲透膜的成功研制為保障我國(guó)用水安全做出了杰出貢獻(xiàn)，于1992年獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
問(wèn)鼎國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)后，高從堦和研發(fā)團(tuán)隊(duì)非但毫無(wú)“高處不勝寒”的感覺(jué)，反而愈發(fā)急迫地向更高峰攀登。他們攜手學(xué)界、業(yè)界有志之士，開發(fā)新型膜法水處理關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目。
歷經(jīng)多年攻關(guān)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了新型膜分離原理、膜材料制備、膜法水處理及膜固廢后處理全鏈條技術(shù)與工程創(chuàng)新，水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先。他們建成了超大型海水淡化工程，市場(chǎng)占有率國(guó)內(nèi)第一、國(guó)際第九；實(shí)現(xiàn)了芯片超純水分離膜國(guó)產(chǎn)化；解決了相關(guān)藥企藥物高純化等難題。
楊波告訴記者，以海水淡化為例，32年前，反滲透膜脫鹽率能達(dá)到95%就非常不錯(cuò)了，但產(chǎn)水仍然略有苦咸味。如今，杭州水處理研發(fā)的新型膜法海水淡化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)最高99.8%的脫鹽率，膜通量大大提升，裝置處理規(guī)模從上世紀(jì)90年代的百噸級(jí)，發(fā)展到后來(lái)的萬(wàn)噸級(jí)、10萬(wàn)噸級(jí)和30萬(wàn)噸級(jí)，噸水電耗從10千瓦時(shí)以上降至3千瓦時(shí)以下。“成本更低了，處理過(guò)程也更加綠色低碳。”她說(shuō)，“技術(shù)進(jìn)步也反映了時(shí)代潮流。”
32年，兩個(gè)國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，串起了“膜”術(shù)師的時(shí)代之夢(mèng)。
研發(fā)：匯聚一群著了“膜”的人
一輩子，一張膜，一條路上走到底。
這是高從堦的人生寫照，更是獲獎(jiǎng)項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)中許多人的追求。
“我們是一群著了‘膜’的人。”楊波笑稱，“沒(méi)有這股專心致志的鉆勁兒，是不可能取得現(xiàn)在的成果的。”作為杭州水處理原總工程師，她從上世紀(jì)90年代初投身膜技術(shù)領(lǐng)域，退休卸任后繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱擔(dān)任首席顧問(wèn)，仍然是和這張膜打交道。三十二年“膜”一劍，個(gè)中甘苦誰(shuí)人知?
“就拿制圖來(lái)說(shuō)吧，那時(shí)候沒(méi)有電腦，都是手工制圖。領(lǐng)導(dǎo)說(shuō)‘這個(gè)思路行不通，調(diào)個(gè)頭吧’，我們就得整張圖紙重新畫。哪像現(xiàn)在這樣，復(fù)制粘貼一下就解決了。”楊波回憶說(shuō)，后來(lái)數(shù)字化工具的應(yīng)用帶來(lái)了越來(lái)越多的便利，但他們卻并沒(méi)有覺(jué)得輕松，因?yàn)?ldquo;野心也越來(lái)越大，總想完成更多的工作，實(shí)現(xiàn)更高的目標(biāo)”。
杭州水處理研發(fā)團(tuán)隊(duì)在高從堦、楊波和總工程師吳雅琴的帶領(lǐng)下，立足國(guó)家水資源安全保障、水生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理、工業(yè)節(jié)能減排與資源化等重大戰(zhàn)略需求，聚焦海水淡化、工業(yè)水循環(huán)及資源化、液體分離膜材料等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，開展了一系列膜產(chǎn)品、膜裝備、膜法水處理技術(shù)等研究開發(fā)和應(yīng)用推廣工作，形成了系統(tǒng)完整的膜法水處理及資源化技術(shù)解決方案。這些工作也為項(xiàng)目成功開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
研發(fā)過(guò)程中，杭州水處理、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、天津膜天膜科技股份有限公司、杭州科百特過(guò)濾器材有限公司等單位緊密合作，終于實(shí)現(xiàn)了高性能液體分離膜材料的國(guó)產(chǎn)化替代及其在海水淡化、廢水資源化領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。
用合作伙伴的話說(shuō)，彼此都是一群著了“膜”的人。
應(yīng)用：催開一株有“膜”力的花
“我國(guó)的膜技術(shù)和產(chǎn)品，從一開始就是為解決問(wèn)題而生。正如習(xí)近平總書記所說(shuō)，科技攻關(guān)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，奔著最緊急、最緊迫的問(wèn)題去。”楊波說(shuō)，他們?cè)谀ぜ夹g(shù)和產(chǎn)品的推廣應(yīng)用方面一直不遺余力。一方面解決水安全問(wèn)題，另一方面推動(dòng)高耗水、高排放、高污染行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聚焦大型膜法海水淡化工程集成關(guān)鍵技術(shù)與規(guī)?；瘧?yīng)用，在大型海水淡化系統(tǒng)的節(jié)能降耗工藝研究、反滲透單機(jī)裝置設(shè)計(jì)與制造、國(guó)產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備應(yīng)用等方面進(jìn)行了創(chuàng)新，在國(guó)內(nèi)外建立了一批大型、超大型膜法海水淡化示范工程，催開了一株有“膜”力的應(yīng)用之花，香飄海內(nèi)外。
據(jù)楊波介紹，應(yīng)用該新型膜法水處理技術(shù)，杭州水處理建成目前國(guó)內(nèi)最大的膜法水處理系統(tǒng)——浙石化25萬(wàn)噸/日海水淡化系統(tǒng)，單機(jī)規(guī)模達(dá)到3.5萬(wàn)噸/日。同時(shí)，項(xiàng)目成果還成功走出國(guó)門，走向海外特別是“一帶一路”沿線國(guó)家。2023年2月，杭州水處理簽約阿爾及利亞30萬(wàn)噸/日海水淡化項(xiàng)目。這是由中國(guó)企業(yè)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)并提供海水淡化核心工藝包的最大的國(guó)際海水淡化項(xiàng)目。項(xiàng)目建成后，將為當(dāng)?shù)靥峁┓€(wěn)定的淡水供應(yīng)，受益人口預(yù)計(jì)可達(dá)200萬(wàn)人以上。
項(xiàng)目成果還在工業(yè)廢水資源化方面大放異彩，覆蓋化工、電鍍、印染和造紙等領(lǐng)域，取得了環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。如應(yīng)用項(xiàng)目成果建設(shè)的山東某新材料企業(yè)2萬(wàn)噸/日廢水分鹽資源化零排放項(xiàng)目，每年可減少COD(化學(xué)需氧量)排放1400噸、氨氮排放252噸、氯化鈉排放23070噸；再如在廣東佛山某印染園區(qū)建設(shè)的廢水資源化分鹽項(xiàng)目，通過(guò)高效分離硫酸鈉和氯化鈉并制成元明粉、酸、堿，部分替代印染固色劑，真正實(shí)現(xiàn)園區(qū)廢水零排放和高值化資源循環(huán),助力企業(yè)年盈利3000萬(wàn)元。
“你知道嗎，上世紀(jì)90年代，娃哈哈和農(nóng)夫山泉的第一套裝置，用的也是杭州水處理的技術(shù)。我們一直不斷擴(kuò)大技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景，目前實(shí)現(xiàn)了海產(chǎn)品養(yǎng)殖、船載海水淡化系統(tǒng)、海上鉆井平臺(tái)海水淡化系統(tǒng)的突破。”楊波抬了抬眼鏡，對(duì)記者說(shuō)，“道高一尺，‘膜’高一丈。消除淡水‘盲點(diǎn)’，是我們不變的追求。”
浙石化25萬(wàn)噸/日海水淡化系統(tǒng)。(夏敏玲 攝)
圖源：中國(guó)化工報(bào)
記者手記
惦 記
6月25日采訪結(jié)束后，楊波告訴記者，次日要參加一個(gè)重要評(píng)審會(huì)。6月26日夜間10時(shí)許記者再次聯(lián)系時(shí)，她已在返回杭州的高鐵上。高從堦院士也歸心似箭，擬盡快返程。
他們都惦記著那張膜。
白發(fā)青絲一念間。幾十年來(lái)，正是出于這份熾熱的惦記，高從堦院士團(tuán)隊(duì)兩獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，用一手“膜”術(shù)憔悴了時(shí)光，卻驚艷了世界。
正是憑著這份惦記，中國(guó)“膜”術(shù)師們用一張膜分離了海水，改善了民生；分離了污廢，換來(lái)了潔凈；分離了青春，留下了奉獻(xiàn)。
也正是緣于這份惦記，才有了中國(guó)膜技術(shù)從無(wú)到有、從有到優(yōu)的飛速發(fā)展和進(jìn)步，有了如今為全行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型賦能的堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)和支撐，有了我們推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)的強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)信心和底氣。
膜技術(shù)被譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的清潔技術(shù)之一，其發(fā)展當(dāng)然離不開“膜”術(shù)師們的不懈鉆研。值得一提的是，耄耋之齡的高從堦院士正在為培養(yǎng)新一代“膜”術(shù)師而努力——這也成了他新的惦記。
習(xí)近平總書記在剛剛結(jié)束的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，要持續(xù)營(yíng)造尊重勞動(dòng)、尊重知識(shí)、尊重人才、尊重創(chuàng)造的社會(huì)氛圍，大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神，激勵(lì)廣大科研人員志存高遠(yuǎn)、愛(ài)國(guó)奉獻(xiàn)、矢志創(chuàng)新。
這是對(duì)這份惦記的最大褒獎(jiǎng)。
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