高性能膜材料是支撐水資源、能源、傳統(tǒng)工業(yè)升級(jí)改造、環(huán)境污染治理等領(lǐng)域發(fā)展的戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。目前，我國(guó)已成為全球反滲透膜最重要的生產(chǎn)國(guó)家之一，產(chǎn)量占比達(dá)18.98%，僅次于美國(guó)。我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)已形成2000億規(guī)模、萬(wàn)億發(fā)展遠(yuǎn)景。但膜產(chǎn)品在水處理領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用仍與發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定距離，還有較大提升空間。日前，中國(guó)工程院院士、浙江工業(yè)大學(xué)膜分離與水科學(xué)技術(shù)研究院創(chuàng)始人高從堦接受了本刊的獨(dú)家專訪。

“十四五”，多種膜技術(shù)應(yīng)用水平將整體提升

CCN：在中國(guó)工程院推進(jìn)的“新材料強(qiáng)國(guó) 2035 戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目中，高性能分離膜材料被列為國(guó)家關(guān)鍵戰(zhàn)略材料領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)及主要方向，其中包括：水處理膜材料、特種分離膜材料和氣體分離膜材料。就這三個(gè)領(lǐng)域而言，我國(guó)的技術(shù)水平在國(guó)際上處于怎樣的地位？有哪些關(guān)鍵技術(shù)尚未突破？

高從堦：我國(guó)在水處理膜材料、特種分離膜材料和氣體分離膜材料這三個(gè)領(lǐng)域都取得了很大的進(jìn)步，技術(shù)水平總體上能和國(guó)際接軌，解決國(guó)內(nèi)各種工業(yè)的需求。但在一些高端應(yīng)用方面，比如大規(guī)模的海水淡化和難度比較大的水處理，一般還依賴國(guó)外技術(shù)。在一些基礎(chǔ)原材料方面，國(guó)內(nèi)技術(shù)仍不能滿足產(chǎn)業(yè)化要求，不同批次產(chǎn)品性能指標(biāo)有波動(dòng)，在大規(guī)模制備應(yīng)用方面尚有限制。

CCN：1997年，您主導(dǎo)建成了國(guó)內(nèi)第一條反滲透復(fù)合膜生產(chǎn)線，使進(jìn)口膜價(jià)格大大降低。國(guó)產(chǎn)反滲透膜和進(jìn)口反滲透膜存在差距是什么？目前我國(guó)反滲透膜主要的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？“十四五”期間，您最看好哪個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇？

高從堦：與國(guó)外的反滲透膜相比，我國(guó)的差距表現(xiàn)在大規(guī)模批量生產(chǎn)的質(zhì)量上會(huì)有所差異，不如國(guó)外性能穩(wěn)定。國(guó)外的反滲透膜脫鹽率可以達(dá)到99.7%~99.8%，而我國(guó)自主研制的反滲透膜脫鹽率僅為99.3%左右。

在國(guó)外公司強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)面前，國(guó)內(nèi)企業(yè)的應(yīng)對(duì)之策是要掌握核心膜技術(shù)，加快研發(fā)和創(chuàng)新反滲透膜。未來(lái)，國(guó)內(nèi)應(yīng)側(cè)重于生產(chǎn)技術(shù)自主可控的海水淡化膜、能量回收裝置和高壓泵，并占領(lǐng)部分市場(chǎng)。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，更好利用低品位熱能，進(jìn)行海水綜合利用，進(jìn)一步降低成本。在海水循環(huán)冷卻方面，主要的問題是降低成本和改進(jìn)結(jié)構(gòu)，以及防腐劑的研究等。海洋化工方面，還應(yīng)該增加新品種的研究。

當(dāng)前，反滲透分離膜主要有以下應(yīng)用：

一是固-液分離，如催化劑的生產(chǎn)、洗滌過濾、回收等，油漿凈化，渣油凈化等；

二是液-液分離，如原油脫水、脫鹽等過程；

三是氣-固分離，如高溫/低溫?zé)煔鈨艋冗^程；

四是強(qiáng)化過程，如重油乳化、加氫反應(yīng)等。

從“十四五”來(lái)看，以上幾個(gè)領(lǐng)域都會(huì)隨著工業(yè)的發(fā)展取得一個(gè)整體的提升，也包括能源、新材料、互聯(lián)網(wǎng)和智能制造等領(lǐng)域。

站在高起點(diǎn)看待海水淡化技術(shù)

CCN：海水淡化作為我國(guó)海洋新興產(chǎn)業(yè)之一，近年來(lái)發(fā)展迅猛。我國(guó)海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如何？有何待突破的技術(shù)瓶頸？未來(lái)應(yīng)怎樣發(fā)展?

高從堦：我國(guó)的海水淡化研究始于1958年，當(dāng)時(shí)海軍和中科院化學(xué)所合作進(jìn)行電滲析技術(shù)研究。1967—1969年開展的全國(guó)海水淡化大會(huì)戰(zhàn)，為反滲透法、電滲析法和蒸餾法等海水淡化技術(shù)的應(yīng)用研究打下了基礎(chǔ)；1982年，我國(guó)建成了第一座海水淡化站——西沙永興島海水淡化站；1997年，在浙江省嵊山建成我國(guó)第一座自主設(shè)計(jì)制造的500t/d反滲透海水淡化項(xiàng)目；2000年，我國(guó)第一座1000t/d海水淡化設(shè)備研制成功并投入使用；此后不久，海水淡化進(jìn)入了大發(fā)展時(shí)期，2000年開始走向規(guī)模化應(yīng)用。

盡管膜技術(shù)在海水淡化處理工藝發(fā)揮了積極作用，但目前我國(guó)海水淡化中大規(guī)模使用的膜基本還依賴進(jìn)口，需要加快我國(guó)海水利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

未來(lái)，我國(guó)海水利用技術(shù)應(yīng)以自主創(chuàng)新技術(shù)為主，消化吸收為輔；注重能力建設(shè)，使技術(shù)不斷地向工藝簡(jiǎn)便、高效節(jié)能和清潔生產(chǎn)的方向邁進(jìn)；強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)化技術(shù)支撐體系，產(chǎn)業(yè)化和示范工程可采用政府投入與社會(huì)資金相結(jié)合的模式；政府管理方面，應(yīng)構(gòu)筑政策、法規(guī)體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，鼓勵(lì)企業(yè)的介入，促進(jìn)海水利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

CCN：目前，我國(guó)海水淡化工程的大規(guī)模應(yīng)用情況和發(fā)展趨勢(shì)如何？

高從堦：海水淡化大規(guī)模應(yīng)用的主要技術(shù)分為熱法（蒸餾法）和膜法（反滲透）兩類。熱法是20世紀(jì)40年代開始發(fā)展的，原理是把海水加熱形成水蒸汽，通過將其冷卻得到淡水；膜法是20世紀(jì)60年代才開始發(fā)展的，原理是把經(jīng)過預(yù)處理的海水通過一種高分子材料膜，在施加高壓下濾出淡水。從技術(shù)上看，這兩種技術(shù)各有利弊：熱法的成本高、投資大，但工藝成熟、得到的淡化水水質(zhì)好；反滲透膜法則以投資小、能耗低、成本低、建造周期短等優(yōu)勢(shì)逐步占據(jù)國(guó)際市場(chǎng)的上風(fēng)。

盡管經(jīng)過多年研發(fā)后，我國(guó)海水淡化利用技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但至今已建成并能真正投產(chǎn)的大型海水淡化裝置仍屈指可數(shù)。因此，要想讓人們了解海水淡化，首先要有一定數(shù)量的示范項(xiàng)目，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男麄?。尤其是城市的管理者要從整體布局來(lái)考慮，站在高起點(diǎn)、高層次來(lái)看待海水淡化這個(gè)問題。

膜技術(shù)在助力石化綠色發(fā)展中存在三大問題

CCN：目前，膜技術(shù)在助力石化行業(yè)綠色發(fā)展中還存在哪些問題？您有何建議？

高從堦：當(dāng)前，膜技術(shù)在助力石化行業(yè)綠色發(fā)展中主要存在以下三個(gè)問題：

一是石化行業(yè)工藝過程極其復(fù)雜，對(duì)膜性能和品種要求極高。石化行業(yè)工藝流程長(zhǎng)、物料體系復(fù)雜多變，對(duì)膜性能和品種需求具有多樣性，因此對(duì)膜技術(shù)的全流程適用性要求極高。

二是膜工藝技術(shù)開發(fā)力度不夠，嵌入石化行業(yè)主流程難度大。膜技術(shù)工藝開發(fā)仍以實(shí)驗(yàn)研究為主導(dǎo)，難以滿足石化行業(yè)主流程工藝要求，嚴(yán)重遲滯了膜技術(shù)在石化行業(yè)綠色發(fā)展中的推廣應(yīng)用。

三是膜技術(shù)在石化行業(yè)的應(yīng)用受到相關(guān)行業(yè)制約嚴(yán)重。膜行業(yè)尚缺乏針對(duì)面向石化行業(yè)應(yīng)用的膜材料產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量檢測(cè)等標(biāo)準(zhǔn)，造成膜材料產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，膜產(chǎn)品應(yīng)用過程中出現(xiàn)諸多問題，嚴(yán)重阻礙膜技術(shù)在石化行業(yè)中的健康發(fā)展。

CCN：針對(duì)膜技術(shù)存在的以上問題，您有何建議？

高從堦：首先，從政策層面：鼓勵(lì)已有膜技術(shù)的推廣應(yīng)用、如分子篩綠色工藝，膜反應(yīng)器技術(shù)、中水回用技術(shù)、油氣回收技術(shù)、氫分離技術(shù)等；編制膜技術(shù)中長(zhǎng)期戰(zhàn)略規(guī)劃，結(jié)合石化行業(yè)綠色發(fā)展，有序推進(jìn)膜技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研發(fā)、工程放大和產(chǎn)業(yè)推廣；有效整合政產(chǎn)學(xué)研用資源，建立膜技術(shù)研發(fā)單位和石化企業(yè)的高效合作平臺(tái)，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)；建立膜材料和膜過程原始創(chuàng)新研究體系，著力開發(fā)顛覆性膜技術(shù)促進(jìn)石化行業(yè)綠色發(fā)展.

其次，從技術(shù)層面：優(yōu)化設(shè)計(jì)膜結(jié)構(gòu)，提升膜通量和抗污染能力，推進(jìn)石化行業(yè)分離過程的綠色發(fā)展；加強(qiáng)特種膜原位過程技術(shù)開發(fā)，促進(jìn)石化行業(yè)高溫、反應(yīng)等苛刻工業(yè)過程的綠色發(fā)展；重視原始技術(shù)創(chuàng)新，力爭(zhēng)形成石化行業(yè)的顛覆性技術(shù)。