阿姆斯特丹國際膜會(huì )議正滲透技術(shù)是“熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)”
2014-04-20 18:12:45
admin
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據和訊網(wǎng)2011年8月9日訊 水資源的相對匱乏和水質(zhì)惡化已經(jīng)嚴重影響到人類(lèi)的生活和健康。未來(lái)的和平與發(fā)展也將與凈水及淡水的獲得息息相關(guān)。因此，如何低成本地實(shí)現水凈化和脫鹽成為世界各國關(guān)注的重要科技問(wèn)題。正滲透技術(shù)正是在這一背景下應運而生。
7月25～30日，國際膜會(huì )議在荷蘭阿姆斯特丹舉行。剛參加完此次會(huì )議回國的中國科學(xué)院上海高等研究院膜材料與分離工程技術(shù)實(shí)驗室主任何濤研究員告訴記者，在此次大會(huì )上，正滲透技術(shù)是各國專(zhuān)家*感興趣、討論*多的議題。
*前沿的水處理技術(shù)
“正滲透技術(shù)是目前國際上*前沿的脫鹽和水凈化技術(shù)?！痹诮邮苡浾卟稍L(fǎng)時(shí)，何濤表示。
正滲透是相對于反滲透而提出的。反滲透的原理是：對海水或污水施加高壓，使水分子通過(guò)一層膜滲透出來(lái)，而鹽分和其他雜質(zhì)則留在膜的另一邊。反滲透的問(wèn)題在于能耗太高，并且海水淡化后產(chǎn)生的濃鹽水直接排放對環(huán)境有影響。
正滲透技術(shù)的原理是：在一層膜的兩邊放置兩種不同濃度的溶液，因為水的特性，水分子會(huì )自然穿過(guò)這層膜，從濃度低的一側向濃度高的一側移動(dòng)。
何濤說(shuō)：“與反滲透相比，正滲透技術(shù)具有得天獨厚的優(yōu)勢：能耗低，不需外界的壓力即可實(shí)現分離過(guò)程；材料本身親水，可以有效防止膜污染；回收率高，零排放，無(wú)污染?！?BR> 據美國國家航空航天局網(wǎng)站報道，7月20日返航的“亞特蘭蒂斯”號航天飛機在宇宙空間的*后一次飛行中，順利完成所攜帶的兩項實(shí)驗任務(wù)，其中之一即是在微重力環(huán)境下使用正滲透技術(shù)獲得飲用水。
當未來(lái)的太空探險者在宇宙深空探險時(shí)，獲取淡水的唯一辦法是在飛船內部實(shí)現水的循環(huán)利用。正滲透技術(shù)能夠把飛船上的污水、尿液等轉化成富含水合物和營(yíng)養的飲用水，保證宇航員的淡水需求。
對此，美國國家航空航天局埃姆斯研究中心科學(xué)家邁克爾·弗林的解釋是：“正滲透是一個(gè)類(lèi)似將人體腸道中的水吸收到血液或植物根部從土壤中吸收水分的過(guò)程。這一技術(shù)通過(guò)半透膜實(shí)現水的自然擴散。半透膜作為一道屏障，允許小分子通過(guò)，比如水，同時(shí)阻截鹽、糖、淀粉、蛋白質(zhì)等較大分子，及病毒、細菌和寄生蟲(chóng)等?！?BR> 何濤表示，正滲透是目前唯一能夠為深空探索提供淡水來(lái)源的技術(shù)手段，在將來(lái)我國的載人航天項目中，該技術(shù)將大有用武之地。
更低的能耗
何濤告訴記者，正滲透技術(shù)在國際水處理領(lǐng)域可謂“熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)”。目前科學(xué)家們研發(fā)的核心是尋找更為合適的驅動(dòng)液和滲透膜，技術(shù)領(lǐng)先的國家是美國和英國。
2004年，美國耶魯大學(xué)梅納赫切姆·艾利米勒的研究小組在汲取液的研究上獲得進(jìn)展。該小組使用一種基于碳酸氫銨的汲取液，可以很好地吸引水分子通過(guò)薄膜，然后加熱溶液至40攝氏度，鹽分會(huì )揮發(fā)，剩下的就是純凈的淡水，揮發(fā)的氣體可回收后再利用。研究小組稱(chēng)，該方法的能耗僅是目前海水淡化工廠(chǎng)的20%。
正滲透技術(shù)面臨的另一個(gè)挑戰是找到合適的薄膜。美國《海水淡化導報》的編輯湯姆·派克拉茨認為：“這是正滲透技術(shù)面臨的主要難題?！?BR> 這種膜必須滿(mǎn)足三個(gè)條件：一是只讓水分子通過(guò)，而將鹽分等雜質(zhì)阻擋在膜的另一邊；二是必須盡量薄，以便讓海水與汲取液“親密接觸”，保持高滲透壓；三是需要足夠強韌，能夠抵御汲取液的侵蝕。
據《先進(jìn)材料》報道，新加坡南洋理工大學(xué)膜技術(shù)中心*近研發(fā)出一種新的納米復合薄膜，具有很高的孔隙率，厚度也很薄，有利于高產(chǎn)出水量和降低能耗，也能夠抵御碳酸氫銨汲取液的堿性。
該中心主任托尼·費恩表示，這種薄膜有望使海水淡化工廠(chǎng)的能耗降低至少30%，生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，大型海水淡化設施可按需進(jìn)行組裝。
英國現代水公司也宣稱(chēng)解決了正滲透膜問(wèn)題，并成功應用正滲透裝置來(lái)淡化海水，工廠(chǎng)能耗比傳統海水淡化技術(shù)低30%。
何濤告訴記者，我國正滲透技術(shù)的研究起步較晚，2009年中國工程院院士徐南平、高從堦帶領(lǐng)的團隊得到了國家重大基礎研究“973”項目的支持，何濤即是團隊中正滲透項目的主要成員之一。
新投資熱點(diǎn)
中國工程院院士、國家海洋局杭州水處理技術(shù)開(kāi)發(fā)中心膜與膜過(guò)程實(shí)驗室主任高從堦告訴記者，正滲透技術(shù)為水資源和環(huán)境問(wèn)題提供了低能耗、高效率的解決方法，是一種實(shí)用性很強的環(huán)境友好型技術(shù)。其應用范圍已經(jīng)包括海水淡化、水凈化、廢水處理、食品、醫藥、能源等領(lǐng)域。
在醫藥領(lǐng)域，利用正向滲透技術(shù)制造的滲透泵能夠實(shí)現藥物劑量的精確釋放、靶向輸送和劑量控制。食品加工應用正滲透保存食品（水果、肉類(lèi)等）已很普遍，正向滲透濃縮飲料和流質(zhì)食物很好地保留了食品本來(lái)的色、香、味和營(yíng)養價(jià)值，深受人們喜愛(ài)。
高從堦表示，正滲透技術(shù)在能源領(lǐng)域也有巨大的市場(chǎng)潛力，它可以利用河流入?？诘貐^海水與河水之間的滲透壓差來(lái)發(fā)電，歐洲國家已經(jīng)把目光瞄準了這個(gè)市場(chǎng)。
在這一領(lǐng)域處于高地位的是挪威。2008年，挪威國家能源集團在布斯克呂德郡建設了世界首個(gè)海洋滲透壓發(fā)電廠(chǎng)，工程中使用了2000平方米的正滲透膜。預計到2015年，發(fā)電廠(chǎng)將成熟到可以將其電力正常入網(wǎng)的狀態(tài)。
高從堦告訴記者，對于像我國這樣能源緊張的國家來(lái)說(shuō)，滲透壓發(fā)電是理想的選擇。挪威的經(jīng)驗可以作為我國將來(lái)發(fā)展滲透壓發(fā)電的借鑒。
國際大型的水處理公司也紛紛致力于正滲透技術(shù)的商業(yè)化應用。
目前*好的商業(yè)化正滲透膜是美國水化技術(shù)創(chuàng )新公司的支撐型高強度膜，該公司成立于1987年，是公認的正滲透技術(shù)的先行者。水化技術(shù)創(chuàng )新公司在2004年推出一款基于正滲透原理的便攜式水過(guò)濾器。在這種過(guò)濾器里，正滲透膜被封入小型密封塑料包，包中還含有由糖、香料、飲料粉末等組成的可食用汲取液。把這種膜包浸入臟水，水在滲透壓作用下擴散進(jìn)入膜包，稀釋的汲取溶液就是可飲用的水溶液。這一過(guò)程不需要外加能源，特別適用于野外救生和軍事應用。
英國現代水公司已經(jīng)將該公司的正滲透技術(shù)應用于一座示范工廠(chǎng)和另一座正規的海水淡化工廠(chǎng)。
對正滲透技術(shù)的未來(lái)，何濤非常樂(lè )觀(guān)?！拔磥?lái)5～10年，正滲透技術(shù)在水處理、能源等領(lǐng)域的中試即可完成，將展現出廣闊的應用前景，很可能成為繼反滲透之后水處理領(lǐng)域新的投資熱點(diǎn)?！?BR> 高從堦也表示，正滲透技術(shù)具備非常好的潛力，今后應著(zhù)重攻克技術(shù)難題，促進(jìn)新一代水處理工藝的出現，推動(dòng)正滲透技術(shù)的廣泛應用。
正滲透是目前唯一能夠為深空探索提供淡水來(lái)源的技術(shù)手段，在將來(lái)我國的載人航天項目中，該技術(shù)將大有用武之地。
科技投資：目光應當更長(cháng)遠
我國的海水淡化主要采用反滲透技術(shù)。各大投行的投資指南、風(fēng)險評估報告無(wú)一例外地將反滲透技術(shù)作為投資熱點(diǎn)，爭先恐后將資金投放到在建的和籌建的各個(gè)基于反滲透技術(shù)的海水淡化工程上。
然而，業(yè)內專(zhuān)家指出，反滲透技術(shù)的能耗從一開(kāi)始的生產(chǎn)一噸水耗費八九度電，降低到現在的生產(chǎn)一噸水耗費四度電，已經(jīng)沒(méi)有太大的發(fā)展空間了。要想在能耗上進(jìn)一步降低成本，未來(lái)只能寄希望于新的技術(shù)。正滲透技術(shù)相對于反滲透技術(shù)在這方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，并且不會(huì )帶來(lái)環(huán)境污染，很可能在將來(lái)取代反滲透，成為更優(yōu)越的海水淡化技術(shù)。
發(fā)達國家早已把目光瞄準了正滲透技術(shù)的市場(chǎng)。何濤告訴記者，美國的水化技術(shù)創(chuàng )新公司、英國的現代水公司等已經(jīng)有正滲透技術(shù)的商業(yè)化應用。而美國的水化技術(shù)創(chuàng )新公司更是搶占了市場(chǎng)先機，其他國家使用的正滲透膜均為該公司的產(chǎn)品。
在7月30日結束的荷蘭國際膜會(huì )議上，何濤的研究小組在滲透膜、汲取液方面的成果引起了參會(huì )的某國際大型膜技術(shù)公司的關(guān)注，目前雙方正商談合作事宜，該公司很可能投入資金支持研發(fā)。
記者不禁感慨，我國的企業(yè)界什么時(shí)候能夠有這樣的敏感性與超前的眼光？
必須承認，產(chǎn)業(yè)和科研不一樣，產(chǎn)業(yè)往往滯后于科研，常常要等某一項技術(shù)發(fā)展成熟之后，才會(huì )進(jìn)行大量投資，使之商業(yè)化。對于投資者來(lái)說(shuō)，這樣做的好處是不用承擔高風(fēng)險。
然而，也正因為如此，企業(yè)會(huì )失去在一個(gè)領(lǐng)域占據領(lǐng)軍地位的先機，今后也只能扮演被動(dòng)地復制他人技術(shù)的角色。
事實(shí)告訴我們，不論是一個(gè)企業(yè)還是一個(gè)國家，失去了先機就只能受制于人，只能處于世界經(jīng)濟鏈條的下游。
因此，我國的產(chǎn)業(yè)界、投資界目光應該長(cháng)遠一點(diǎn)，超前一點(diǎn)，更多關(guān)注像正滲透這樣處于前沿的新技術(shù)，樂(lè )于在新技術(shù)上投放資金，勇于承擔風(fēng)險，才可能占據科技的制高點(diǎn)。而占據了科技制高點(diǎn)，才能意味著(zhù)贏(yíng)取更大的經(jīng)濟利益。