高性能膜材料是世界各国重点发展的高新技术，是解决水资源、能源、环境问题和传统产业技术升级的战略性新材料，膜技术是支撑环境污染治理（特别是水的循环再用和零排放）、节能减排、民生保障的共性技术之一。
6月24日晌午，82岁的中国工程院院士高从堦走出人民大会堂。刚刚结束的国家科学技术奖励大会揭晓了2023年度国家科学技术奖，他与另外两位院士领衔开发的新型膜法水处理关键技术及应用项目荣膺国家科技进步一等奖。
“32年了呀。”作为高从堦的“战友”和该项目主要完成人之一，杭州水处理技术研究开发中心有限公司(下称杭州水处理)首席顾问杨波看着红底金字的获奖证书，感慨地说。
高从堦会心一笑。1992年，也是在这里，也是凭借一手精湛的“膜”术，他第一次捧起国家科技进步一等奖的证书。彼时他方当盛年，如今已满头银发。而杭州水处理——他们共同战斗过的地方，见证了两个一等奖的“膜”术升级之路。
1、创新：串起一个“膜”术师的梦
有一种“膜”术，可以把海水变为甘泉、让废水化为清流，这便是石油和化工行业普遍应用的膜分离技术。膜分离是海水淡化、超纯水制备、药品纯化等领域的关键核心技术，对保障民生用水以及石油和化工、半导体、医药等工业用水安全意义重大。
我国在膜技术领域曾长期落后国外。高从堦告诉记者，为解决淡水紧缺的问题，他1967年投身海水淡化会战，1970年进入杭州的海水淡化研究室(即杭州水处理前身)，怀揣着一个“膜”术师的梦，在膜技术的创新之路上风雨兼程。
从最初的高性能醋酸纤维不对称反渗透膜，到三醋酸纤维素(CTA)中空纤维反渗透膜，再到在国内首次推出聚酰胺复合反渗透膜，高从堦带领杭州水处理研发团队不断将“膜”术投向现实。
CTA中空纤维反渗透膜不仅实现了此类国产膜的从无到有，而且性能优异，风靡一时，迫使国外产品降价30%~50%。CTA中空纤维反渗透膜的成功研制为保障我国用水安全做出了杰出贡献，于1992年获得国家科技进步一等奖。
问鼎国家科学技术奖后，高从堦和研发团队非但毫无“高处不胜寒”的感觉，反而愈发急迫地向更高峰攀登。他们携手学界、业界有志之士，开发新型膜法水处理关键技术及应用项目。
历经多年攻关，项目团队实现了新型膜分离原理、膜材料制备、膜法水处理及膜固废后处理全链条技术与工程创新，水平达到国际领先。他们建成了超大型海水淡化工程，市场占有率国内第一、国际第九；实现了芯片超纯水分离膜国产化；解决了相关药企药物高纯化等难题。
杨波告诉记者，以海水淡化为例，32年前，反渗透膜脱盐率能达到95%就非常不错了，但产水仍然略有苦咸味。如今，杭州水处理研发的新型膜法海水淡化技术，可以实现最高99.8%的脱盐率，膜通量大大提升，装置处理规模从上世纪90年代的百吨级，发展到后来的万吨级、10万吨级和30万吨级，吨水电耗从10千瓦时以上降至3千瓦时以下。“成本更低了，处理过程也更加绿色低碳。”她说，“技术进步也反映了时代潮流。”
32年，两个国家科技进步一等奖，串起了“膜”术师的时代之梦。
2、膜技术从大国迈向强国
膜，看似普通，是我们最日常的消费品之一。
不太为人所知的是，一张薄薄的分离膜，涉及到多项高精尖技术，与我们的生活息息相关。从海水淡化、污水净化、废气过滤，到人工肝、人工肾，再到芯片制备……膜无所不在。
传统膜分离面临诸多问题，如脱盐复合膜在设计上存在一定矛盾，往往脱盐率高了，海水通量就低了，再如污废水处理膜表面易粘附抗污难，还有退役膜固废成分复杂，高效无害处置难等等。
作为新型化工分离领域的战略制高点，如何实现绿色高效膜分离的 “跟跑”到“并跑”，甚至局部“领跑”？再遵循过去的制膜、用膜方式，重复老路走不通。膜技术从制备的机理研究到应用、再到废膜回收的“一条龙”都需要创新。
三位院士领衔的团队，十余年来迎难而上，从基础理论研究入手，发明了超薄脱盐膜、长效抗污膜、核素吸附膜3类核心材料，取得新型膜分离原理、膜材料制备、膜法水处理及膜固废后处理全链条技术与工程创新，水平国际领先，打破了发达国家近50年的垄断格局。
在膜固废领域，团队将吸附与分离结合，在膜材料表面利用亲水材料，下面分多层控制变化，将原本两到三年必须更换的污废水处理膜延长到五年。
我国多地海岛居民已经吃到“头口水”，实现向海洋“要水喝”。项目研发的渗透性-选择性“双高”超薄脱盐膜，保障了海岛用水。
在浙江舟山建成了全球单机规模最大的海淡工程，支撑全球单体规模最大的炼化一体化项目，海水淡化领域国内市场占有率第一。
“过去我们解决有没有的问题，今天要拿出更高技术、更高效益、更广应用。”高从堦说。
更好的发展，要向新技术借力。团队目前制定了研发的几大方向，最新潮的当属人工智能与膜材料、膜过程的结合，开展能源膜领域的研发与产业化工作。
3、应用：催开一株有“膜”力的花
“我国的膜技术和产品，从一开始就是为解决问题而生。科技攻关要坚持问题导向，奔着最紧急、最紧迫的问题去。
项目团队聚焦大型膜法海水淡化工程集成关键技术与规模化应用，在大型海水淡化系统的节能降耗工艺研究、反渗透单机装置设计与制造、国产化关键技术与装备应用等方面进行了创新，在国内外建立了一批大型、超大型膜法海水淡化示范工程，催开了一株有“膜”力的应用之花，香飘海内外。
应用该新型膜法水处理技术，杭州水处理建成目前国内最大的膜法水处理系统——浙石化25万吨/日海水淡化系统，单机规模达到3.5万吨/日。同时，项目成果还成功走出国门，走向海外特别是“一带一路”沿线国家。2023年2月，杭州水处理签约阿尔及利亚30万吨/日海水淡化项目。这是由中国企业进行独立设计并提供海水淡化核心工艺包的最大的国际海水淡化项目。项目建成后，将为当地提供稳定的淡水供应，受益人口预计可达200万人以上。
项目成果还在工业废水资源化方面大放异彩，覆盖化工、电镀、印染和造纸等领域，取得了环境和经济效益双丰收。如应用项目成果建设的山东某新材料企业2万吨/日废水分盐资源化零排放项目，每年可减少COD(化学需氧量)排放1400吨、氨氮排放252吨、氯化钠排放23070吨；再如在广东佛山某印染园区建设的废水资源化分盐项目，通过高效分离硫酸钠和氯化钠并制成元明粉、酸、碱，部分替代印染固色剂，真正实现园区废水零排放和高值化资源循环,助力企业年盈利3000万元。
“你知道吗，上世纪90年代，娃哈哈和农夫山泉的第一套装置，用的也是杭州水处理的技术。我们一直不断扩大技术应用场景，目前实现了海产品养殖、船载海水淡化系统、海上钻井平台海水淡化系统的突破。”杨波抬了抬眼镜，对记者说，“道高一尺，‘膜’高一丈。消除淡水‘盲点’，是我们不变的追求。”
文章来源： 中国化工报，科技金融时报，钱江晚报，科技武林门
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来源：贤集网
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