膜分離技術(shù)是在20世紀初期出現(xiàn)，20世紀60年代后迅速崛起的一門新技術(shù)。由于其分離過程簡單、易于控制等特征，目前已廣泛應(yīng)用于海水淡化、電力、信息、化工、食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保等領(lǐng)域，已成為當今分離科學(xué)中最重要的手段之一。近日，記者就海水淡化、綜合利用和膜分離技術(shù)等問題采訪了中國海洋大學(xué)高從堦院士。
高從堦院士長期從事功能膜及工程技術(shù)的研究和開發(fā)。近幾年，高從堦院士參加和主持了多項與水資源有關(guān)的活動，開展膜與水資源，環(huán)境生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展的綜合研究。多次獲得國家及省部級獎勵，其“國產(chǎn)反滲透裝置及工程技術(shù)開發(fā)”獲1992年國家科技進步獎一等獎。發(fā)表學(xué)術(shù)論文和報告300余篇。合編著和合譯專業(yè)書刊四冊。
高從堦院士告訴記者，從國際范圍來看，海水淡化主要使用兩個方法，一個是熱法，一個是膜法，熱法是低溫多效的技術(shù)，由于它的經(jīng)濟性，所以目前此技術(shù)發(fā)展比較迅速。膜法相比熱法起步較晚，熱法是上個世紀40、50年代逐漸開始發(fā)展起來，膜法則是起步于上個世紀60、70年代。膜技術(shù)較大規(guī)模用在海水淡化產(chǎn)業(yè)中是自上個世紀80年代才開始的。
在采訪中，高從堦院士談到，我國的海水淡化技術(shù)目前接近于國際先進水平，也引起了國際上足夠的重視。但要達到國際領(lǐng)先水平還是遠遠不夠的。目前世界上每天淡化水產(chǎn)量是七千四百八十四萬噸左右，而中國每天海水淡化水的產(chǎn)量還不足七十萬噸。在科技研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、工程建設(shè)等方面，我國暫時還沒有發(fā)達國家那么強的競爭力。
在國際上，海水淡化技術(shù)隨著水資源危機的加劇得到了快速發(fā)展，在已經(jīng)開發(fā)的十多種淡化技術(shù)中，蒸餾法、電滲析法、反滲透法都達到了工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的水平，并在世界各地廣泛應(yīng)用，膜分離技術(shù)在其中占據(jù)著不可替代的地位。據(jù)了解，現(xiàn)今世界上有十多個國家的一百多個科研機構(gòu)在進行著海水淡化的研究，有一萬五千多個不同結(jié)構(gòu)和不同容量的海水淡化設(shè)施在工作。一座現(xiàn)代化的大型的海水淡化廠，每天可以生產(chǎn)幾萬甚至百萬噸淡水，淡化水的成本也在不斷的降低。中國是人口大國，淡水資源嚴重缺乏的國家，發(fā)展海水淡化技術(shù)有利于我國解決水資源缺乏及促進社會和經(jīng)濟發(fā)展問題。高從堦院士告訴記者說：“在十二五期間，國家在海水淡化產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中多有扶持項目，首先是發(fā)展高性能的膜材料和其組器技術(shù)，能量回收和高壓泵等關(guān)鍵設(shè)備，大型化低溫多效蒸發(fā)器和蒸汽噴射器制造技術(shù)，工程方面的水電聯(lián)產(chǎn)、大型海水淡化工程的設(shè)計和建設(shè)能力與示范等等。
談到海水淡化水的成本，高院士說：“假設(shè)自來水是三元一噸，海水淡化水大概在五元左右，看似海水淡化的成本要高于自來水，但如果國家政府能夠給予一定的補助和提倡大規(guī)模的應(yīng)用，海水淡化的價格就不會像想象的那么高。”造成淡化水成本較高的主要原因是國家目前對于海水淡化產(chǎn)業(yè)的重視度還未達到南水北調(diào)等工程的程度，國家應(yīng)出臺政策大力提倡海水淡化，與南水北調(diào)工程可為互補。
當記者問到膜分離技術(shù)在海水淡化產(chǎn)水的質(zhì)量時，高從堦院士講，自上個世紀70年代初國外就出現(xiàn)了的海水淡化反滲透膜，以后性能逐年提高，現(xiàn)在海水淡化的脫鹽率已經(jīng)達到99.7%，甚至99.8%。所產(chǎn)飲用水的質(zhì)量完全可達到國標中的106項標準。但是城市管道網(wǎng)都過于陳舊，淡化水經(jīng)過管道后輸入到各戶就不能夠保證其質(zhì)量了。
當記者問到海水淡化能否實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用時，高從堦院士解釋講，之所以沒有大規(guī)模應(yīng)用的原因，其一是國家目前以陸上淡水資源為主，其二淡化水的成本相對較高，其三是政策和法規(guī)的一些問題等；“十二、五”的目標要達到200-250萬噸/天，相信隨著海水淡化設(shè)備的改進和性能的提高，及集成工藝和過程優(yōu)化等，海水淡化大規(guī)模應(yīng)用是會實現(xiàn)的。
對于海水淡化的大規(guī)模普及應(yīng)用，高從堦講未來水資源的可持續(xù)發(fā)展離不開海水淡化以及膜分離技術(shù)的提高，他建議，國家應(yīng)對膜分離給予充分的重視和投資，政府要提倡和引導(dǎo)淡化水的使用，對于水資源耗費量大的企業(yè)要限制淡水的使用量，在政策法規(guī)上要明確鼓勵用海水淡化水，對從事海水淡化的企業(yè)給予優(yōu)惠待遇和產(chǎn)業(yè)政策扶持，同時，加快科研平臺的建設(shè)和人員的培育，提高技術(shù)研發(fā)能力，加強企業(yè)競爭力，使得海水淡化產(chǎn)業(yè)健康快速地發(fā)展。
高從堦院士向記者介紹，海水淡化發(fā)展起來的膜分離技術(shù)，不僅有反滲透膜，還有微濾膜、超濾膜、納濾膜等。膜分離的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：常溫下選擇性好，無化學(xué)變化，適應(yīng)性強且能耗低。反滲透膜在80年代就已進入了廣泛應(yīng)用的階段，除海水淡化外，還廣泛應(yīng)用于制備飲用水、純水和超純水，苦咸水淡化和水再用，及各種物料的分離和濃縮等方面，在電力、信息、化工、醫(yī)藥、食品和環(huán)保等領(lǐng)域發(fā)揮了非常重要的作用，可以說現(xiàn)今大眾的日常生活已經(jīng)離不開膜技術(shù)了。
當前，膜分離在技術(shù)上已獲得了巨大的突破進展，但由于其還處于上升發(fā)展階段，還有許多工作要去做。21世紀的膜科學(xué)與技術(shù)將進一步完善已有的膜品種，探索新型的膜材料，改進和開發(fā)新工藝和新技術(shù)，并不斷擴大和開拓其應(yīng)用領(lǐng)域，使膜技術(shù)在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域發(fā)揮更顯著的作用。
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