《用于海水淡化的高性能反渗透膜研发》

该项目属于新材料-有机高分子材料及制品-有机分离膜技术领域。

反渗透技术是最主流的海水淡化技术之一。中国反渗透技术起步较晚,在关键功能材料和高性能海水淡化反渗透复合膜等研究开发方面与国外相比存在一定差距。该项目针对这一需求,以醋酸纤维素、聚砜、壳聚糖、聚偏氟乙烯等为原料,针对国内膜通量低、脱盐率低、生产工艺落后的特点,通过改性合适的膜材料,优化反渗透膜制备工艺,研发具有高通量、高脱盐率、低能耗的高性能反渗透膜。主要科技创新点如下:1、在膜配方研发上以海洋生物质作为构筑反渗透膜表面功能层的膜材料,采用混合交联剂及多次交联法对其进行交联,大幅降低了成膜时间同时提高了膜的水通量、脱盐率。2、在生产工艺上开发了微压涂覆、微压交联技术,该技术实现了反渗透功能层在支撑层表面的均一性和稳定性,为连续化稳定生产提供了技术保障。

围绕该项目,申请方开展了如下工作:

(1)低截留分子量耐压密基膜的制备。

基膜的孔径及其分布、膜表面的粗糙度等对涂覆和交联过程有很大影响,进一步阐明基膜的性能参数对反渗透膜性能的影响是反渗透膜可控制备的关键。为此,依托山东招金膜天股份有限公司在超滤膜生产方面的技术和装备优势,精细控制膜的孔径和孔结构,增加膜的机械强度,减小膜层厚度,制备出低截留分子量、孔径分布均匀、耐压密的超滤膜,为反渗透膜提供合适的支撑层。

(2)膜元件的系列化制造装备的优化。

膜元件是膜技术实现应用的最小单元,系列化产品可满足不同场合(处理量、水质特点等)的需求。然而,反渗透膜产品的制造方面,几乎没有经验可以借鉴,元件的外形特征及流体力学特征对分离性能、抗污染性能、浓差极化等的影响必须考虑进来,同时应考虑相应成套装备组装和拆卸等的便捷性。

(3)反渗透膜制备技术。

反渗透膜的制备关键是实现功能层在膜表面的均一性和稳定性。为此,开发了微压涂覆、微压交联技术,基本原理是以低压过滤制膜液的形式将膜材料均匀涂布在膜表面,待膜材料稳定后,低压过滤交联剂,恒温交联一定时间后得到成品膜。系列化反渗透膜的制备技术,需要有效调控制膜液和交联剂的浓度、过滤压力、过滤时间以及交联温度等参数,同时要掌握反渗透膜参数对膜性能的精确调控技术。

该项目在研发过程中申请国家发明专利9项,已授权3项;申请并授权实用新型专利3项;发表论文4篇,著作1篇;参与编写国家标准4项、行业标准1项。

项目研发出了适用于海水淡化的高性能壳聚糖反渗透膜,形成了一系列原创性的自动化、专有产业化制备技术,并建设有自主知识产权的反渗透膜规模化生产基地,已在沧州绿源水处理有限公司、青海甘河水务有限责任公司等多家单位推广应用。项目研究成果既具有较高的理论水平,又具有重大实际应用价值,达到了国际先进水平。项目单位近三年新增销售收入36218.86万元,新增利润2861.03万元,新增税收2899.23万元;推广应用实现销售收入57492.32万元,利润6015.53万元,税收4042.86万元。

成果说明

该项目近三年为山东招金膜天股份有限公司创造经济效益36218.86万元;在淮南市袁庄水业有限责任公司应用该项目的产品后,累计创造经济效益15963.24万元;在青海甘河水务有限责任公司应用该项目产品技术,脱盐率较高、抗菌性能较好,累计创造经济效益12253.21万元;在北京安国水道自控工程技术有限公司应用该项目的产品技术后,水通量较大、对碱土金属盐的脱除能力较高,处理效果好,累计创造经济效益16413.5万元;在沧州绿源水处理有限公司应用该项目的产品技术,产品设计新颖、产水量较高,累计创造经济效益1286

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