膜技术为经济升级添动力
2013年08月06日来源：中国科学报 作者：记者 王庆
作为中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）膜技术国家工程研究中心（简称工程中心）的负责人，徐徜徉认为，随着产业转型升级内在需求增大，膜技术及其产品正成为驱动经济升级的动力之一。
“薄薄一层”助推转型
看似“单薄”的膜及其技术和产品，如今正在扮演着“厚重”的角色。
从学术上来讲，膜技术是通过膜的选择透过性，达到分离混合物的目的。在技术上，混合流进入膜分离器后会出来两股物流，即渗透流和浓缩流，渗透流含有较多的易通过膜的化学组分，而浓缩流含有较多的不易通过膜的化学组分。
换句话说，人们通过膜技术可以去除杂质，“捕获”想要得到的物质。
例如，通过膜技术可以对海水、苦咸水进行淡化和净化处理，达到饮用水标准，也可以将工厂废气中的某些高附加值成分进行回收利用。
在工程中心副主任周奕亮看来，膜技术是一种便捷、高效、绿色的高新技术，是我国经济打造升级版的技术推动力之一。
从大连化物所到工程中心，徐徜徉和同事们为膜技术的研发和推广已奋斗多年。
以前，客户对膜技术抱有怀疑态度，而且相对于减少污染，更关注它能带来多少经济回报。如今，随着企业节能减排转型升级需求的增强，更多企业主动在生产工艺中采用膜技术。
为推动膜技术产业发展，我国在去年还特别推出了《高性能膜材料科技发展“十二五”专项规划》。
该规划指出：高性能膜材料的发展得到了全球范围的高度重视，多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜材料技术和产业的强劲发展。
目前，全球膜材料产业正在向高性能、低成本及绿色化方向发展；膜材料市场快速发展，与上下游产业结合日趋紧密；膜技术对节能减排、产业结构升级的推动作用日趋明显；膜技术对保障饮水安全，减少环境污染的作用显著增强。
膜技术领域的劲旅
在国内膜技术领域，以大连化物所为重要依托的工程中心，可谓种子选手。正如武侠小说中有“南帝北丐”，膜技术业内也有“南水北气”之称，这其中的“北气”，便是指工程中心。
这一美誉也表明，该中心气体分离的技术水平尤为突出。
周奕亮向《中国科学报》记者介绍，工程中心着力发展以下三大主导产业：
首先在膜法氢回收技术应用领域，该中心具有自主知识产权的高压和中低压膜分离器产品，国内一流的工程技术应用队伍，拥有广泛的膜过程应用开发实践。
其次，在气体膜应用开发战略产业，该中心的优势主要集中在富氧、富氮膜法空分技术、有机蒸气膜应用技术开发，拥有自主知识产权和比较优势，产品已达到国际水平。
此外，在加强气体分离回收传统强项的同时，工程中心还在发展水膜事业，具有自主知识产权的超滤膜产品正在展现出显著优势。
在发展过程中，研发是工程中心工作的重要组成部分，涵盖了膜制备过程中的基本问题研究，面向实际应用过程的新型分离膜的研制、新的膜分离过程开发等。
工程中心研究发展部部长葛洁对《中国科学报》记者表示，面向实际应用的技术研发要经得起市场检验，对技术水平、工艺开发等整个体系要求都非常高，“哪个环节做得不到位，都难以过市场这一关”。
在来到工程中心之前，徐徜徉、周奕亮和葛洁都在大连化物所工作多年，有着坚实的科研基础，这使他们及其团队逐渐显示出强大的发展后劲。
近年来，这支“国家队”屡有斩获：在“2010年国家工程研究中心评价”工作中上升10位，排名第13位，在中国科学院国家工程中心中跃居第二位；2011年，国内单套处理能力最大的中石化四川维尼纶100000Nm3/h甲醇尾气氢回收项目开车成功；同年，该中心还获得中国膜工业协会科学技术奖一等奖；2012年，获得中国科学院“西部行动计划”项目支持。
从废气中寻宝
在工程中心诸多技术当中，氢气分离回收系统一直是其“拳头产品”。
该系统的原理在于，两种及两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。在膜两侧压力差作用下，渗透速率相对较快的气体，如氢气就会优先透过膜而被富集；而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、一氧化碳等气体则在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。
这一传统优势技术近年来被工程中心不断改良完善，已成为石油化工企业实现氢气回收的成熟技术。
在石油化工行业的废气中往往含有氢气等经济价值较高的成分，但却难以得到有效回收利用。
以炼油厂为例，由于炼油工艺的自身特点，在加工原油的同时，又富产大量含氢废气。在缺乏经济、便捷分离回收手段的情况下，这些氢气只能作为燃料烧掉，从而造成巨大的资源浪费。
为有效分离回收氢气，工程中心利用上述原理，研发生产了膜分离氢回收装置，为炼油厂找到了一个相对稳定、廉价的氢源。此类氢气回收系统已在金陵石化、辽阳石化、天津石化等数十家炼油厂得到应用。
而这仅仅是工程中心诸多膜技术及其产品的一个侧面。此外，该中心还拥有有机蒸气膜、富氧膜、富氮膜、超滤膜及设备等。
目前，该中心一方面着力升级现有技术，拓宽其应用领域；另一方面，也在借助其基础研究优势，开发新的膜材料及产品。
“我们的基础研究也是紧盯市场需求，工程中心争取更好地起到桥梁作用，缩短基础研究到市场应用之间的距离。”徐徜徉说。
