以下文章轉(zhuǎn)自《給水排水》雜志，原題為《創(chuàng)新：民族膜產(chǎn)業(yè)發(fā)展之魂——訪北京坎普爾公司董事長孟廣禎博士》
技術(shù)創(chuàng)新“沖破壁壘”
長久以來，復(fù)合熱致相分離法生產(chǎn)聚偏氟乙稀中空纖維膜受制于國外壟斷，而在今年4月份，北京坎普爾宣布實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，您能談?wù)勥@項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的歷程和感想嗎？
孟廣禎：眾所周知，水資源的匱乏已經(jīng)影響到中國可持續(xù)發(fā)展，尤其對(duì)于北京這樣一個(gè)擁有近2000萬人口的中心城市而言，形勢(shì)更為嚴(yán)峻。在污水處理和再生水等方面，膜技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用空間。高性能的膜產(chǎn)品制造技術(shù)將對(duì)中國經(jīng)濟(jì)長期的可持續(xù)性發(fā)展起到深遠(yuǎn)的作用。為此北京市科委于2006年啟動(dòng)了一個(gè)重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“熱致相分離法制備聚偏氟乙烯毛細(xì)管膜”，希望產(chǎn)學(xué)研合力占據(jù)水處理膜制造方法的制高點(diǎn)。我們公司有幸參加了這一重大科技攻關(guān)。
這一科技攻關(guān)初期出現(xiàn)的最大困難就是日本政府以涉及國家安全為由限制熱致相分離制膜法核心設(shè)備的出口。基礎(chǔ)研究的核心設(shè)備進(jìn)口受阻使公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)這一科技攻關(guān)項(xiàng)目的前途充滿疑慮。經(jīng)過將近一年的痛苦掙扎和思考，我們研發(fā)團(tuán)隊(duì)最終統(tǒng)一了思想，明確了我們科技攻關(guān)的目標(biāo)是突破外國的壟斷而不是在依賴進(jìn)口設(shè)備的前提下尋找被動(dòng)的出路。目標(biāo)明確后，在北京市科委領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷下、在清華大學(xué)王曉琳教授和其他膜專家的支持下，在著名膜專家祝振鑫老師和公司黃立洲研發(fā)總工程師的領(lǐng)導(dǎo)下，我們義無反顧地開始了從基礎(chǔ)理論、實(shí)施方法直至設(shè)備制造的全面創(chuàng)新，開創(chuàng)了一種全新的熱致相分離制膜方法，并將之命名為“復(fù)合熱致相分離法”。自2008 年初開始，我們發(fā)揮公司研發(fā)優(yōu)勢(shì)，打破條條框框，調(diào)動(dòng)了包括高分子化學(xué)、化工、紡絲工藝、自動(dòng)控制、污水處理、設(shè)備制造、設(shè)備安裝、設(shè)備調(diào)試、質(zhì)量檢驗(yàn)等多方面的技術(shù)力量和工種參與研發(fā)，總共用了十五個(gè)月完成了從基礎(chǔ)理論、小試、中試一直到產(chǎn)業(yè)化的歷程。風(fēng)雨過后見彩虹。如今這一研究成果得到了有關(guān)專家的普遍贊譽(yù)。復(fù)合熱致相分離法生產(chǎn)的聚偏氟乙烯中空纖維膜也已經(jīng)在多個(gè)工程應(yīng)用中獲得了成功。這一歷程可以說是在政府支持下民族工業(yè)依靠自身創(chuàng)造力實(shí)現(xiàn)技術(shù)超越的真實(shí)寫照。
產(chǎn)品創(chuàng)新“超越優(yōu)秀”
TIPS法制備的PVDF膜具備哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)？坎普爾公司還有那些其它的膜產(chǎn)品，這些產(chǎn)品是否已有成功的應(yīng)用案例，效果如何？
孟廣禎：聚偏氟乙烯膜已經(jīng)逐漸成為國際膜市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。聚偏氟乙烯材料本身的優(yōu)勢(shì)有兩個(gè)，一個(gè)是柔韌性特別好，不易折斷；二個(gè)是抗氧化性好，可以用強(qiáng)氧化劑清洗。
目前，聚偏氟乙烯（PVDF）制造中空纖維膜有三種方法，一種方法是溶劑交換相轉(zhuǎn)移法（又稱相轉(zhuǎn)移法、浸沒沉淀法、NIPS,、DIPS等）。用溶劑交換相轉(zhuǎn)移法制成的聚偏氟乙烯膜的致命缺點(diǎn)是過于柔軟，拉斷強(qiáng)度（拉斷力/截面積）一般在3MPa以下，但是該方法制得膜的過濾精度較高。第二種方法，就是在纖維襯網(wǎng)上通過溶劑交換相轉(zhuǎn)移法涂敷聚偏氟乙烯膜。由于纖維襯網(wǎng)和聚偏氟乙烯膜特性的差異，二者剝離的傾向影響了膜的壽命。另外這種方法生產(chǎn)成本較高。第三種方法是熱致相分離法（TIPS）。傳統(tǒng)熱致相分離法在240 ºC以上的高溫使聚偏氟乙烯與稀釋劑形成均相溶液，再將這一溶液擠壓成型，通過降溫使聚偏氟乙烯與稀釋劑發(fā)生相分離，然后再經(jīng)過有機(jī)溶劑萃取獲得多孔膜。這一方法制得膜的強(qiáng)度高于浸沒沉淀法（拉斷強(qiáng)度約5 MPa），但過濾精度較低（一般只能制成微濾膜）。熱致相分離法制備聚偏氟乙烯膜需要特制設(shè)備，技術(shù)被日本公司所壟斷。
我們所發(fā)明的復(fù)合熱致相分離法，主要是使用良溶劑和非溶劑的復(fù)合稀釋劑，聚合物在130-180 ºC與復(fù)合稀釋劑即可形成均相溶液，同時(shí)又能在溫度降低時(shí)發(fā)生相分離，獲得高孔隙率和高結(jié)晶度的膜支撐層；同時(shí)，在熱致相分離為主導(dǎo)的前提下在膜表面誘導(dǎo)溶劑交換相分離，形成膜表面的致密層；進(jìn)而得到致密分離層和高孔隙支撐層的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)。使用這種復(fù)合熱致相分離法制造聚偏氟乙烯膜最大特點(diǎn)是強(qiáng)度和過濾精度均明顯高于普通的熱致相分離法。我們投產(chǎn)的超濾膜絲拉斷強(qiáng)度高達(dá)10MPa。正如您剛剛看到的，復(fù)合熱致相分離法制造的內(nèi)徑1.5mm的聚偏氟乙烯膜絲可以吊起9磅的保齡球。實(shí)現(xiàn)這一高強(qiáng)度的根本原因是膜的支撐結(jié)構(gòu)具有很高的結(jié)晶度；而浸沒沉淀法制得的膜幾乎全部是無定形結(jié)構(gòu)。這一結(jié)晶度的差別有點(diǎn)像金剛石與石墨的差別，雖然二者均為碳元素，但是高結(jié)晶度的金剛石的強(qiáng)度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無定形結(jié)構(gòu)的石墨。
著名的制膜專家中科院化學(xué)所的陳觀文教授在分析坎普爾公司技術(shù)和產(chǎn)品時(shí)指出復(fù)合熱致相分離法對(duì)熱致相分離法有三個(gè)貢獻(xiàn)：一是打破了必須使用特制進(jìn)口設(shè)備的技術(shù)禁錮，沖破了外國設(shè)備壟斷，從而使這一方法很容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模國產(chǎn)化；二是從成膜、拉伸到溶劑萃取連續(xù)完成，避免了中間環(huán)節(jié)，使得膜產(chǎn)品質(zhì)量更有保證，市場(chǎng)更為廣闊；三是通過表面誘導(dǎo)溶劑交換相分離使得膜的過濾精度得到提高，并使以熱致相分離法為核心技術(shù)制備高強(qiáng)度和高過濾精度的聚偏氟乙烯超濾膜成為可能。
事實(shí)上，坎普爾公司膜產(chǎn)品總共有四類，即以聚砜（PS）為主要材料的內(nèi)壓超濾膜（UF），以聚偏氟乙烯為主要材料的外壓超濾膜、以聚偏氟乙烯為主要材料的膜生物反應(yīng)器（MBR）和電驅(qū)動(dòng)的電除鹽（EDI）膜組件。在膜組件形式上我們有內(nèi)壓式、外壓式、浸沒式和板框式。這些產(chǎn)品包含了眾多的創(chuàng)新技術(shù)，其中包括超過40項(xiàng)專利技術(shù)。這些創(chuàng)新技術(shù)體現(xiàn)了坎普爾“超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，更要超越自己”的研發(fā)理念。
坎普爾公司膜產(chǎn)品僅在中國的成功案例就超過1000個(gè)，其中包括日產(chǎn)5.4萬噸的大型超濾系統(tǒng)和日產(chǎn)1.4萬噸的大型EDI系統(tǒng)。這些案例均獲得了很好的使用效果。
聚偏氟乙烯膜產(chǎn)品是今年投產(chǎn)的新產(chǎn)品，也已經(jīng)在多個(gè)工程中得到應(yīng)用。在北京某制藥廠污水處理案例中，進(jìn)水COD 為10000mg/L，而且包含抗生素藥品產(chǎn)生污水，污水處理難度很大。工程中采用了我們復(fù)合熱致相法制造的聚偏氟乙烯膜和包含我們多項(xiàng)專利技術(shù)的外壓式MBR膜組件。在運(yùn)行過程中，膜法與獨(dú)特的生化系統(tǒng)協(xié)同作用，使得出水水質(zhì)超過1級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。在北京的航空博物館生活污水處理項(xiàng)目中采用生物膜反應(yīng)器與浸沒式MBR膜過濾相結(jié)合，出水ＣＯＤ長期保持在１５mg/L以下，污水得到100%再利用。許多現(xiàn)場(chǎng)參觀了這一工程的人表示若不是親眼所見，他們不會(huì)相信這樣的處理效果。
服務(wù)創(chuàng)新“好膜用好”
膜產(chǎn)品已從工業(yè)水處理領(lǐng)域進(jìn)入市政水處理領(lǐng)域，如何使“好用”的膜“用好”，是給排水技術(shù)人員面臨的問題，同時(shí)也使膜法與傳統(tǒng)水處理工藝存在著挑戰(zhàn)，針對(duì)如何“用好”膜，您是否能給些建議？貴公司又是如何保障將“好用”的膜“用好”的？
孟廣禎：這個(gè)問題非常好。如今膜的應(yīng)用規(guī)模越來越大，范圍越來越廣。相對(duì)而言，膜應(yīng)用技術(shù)卻相對(duì)顯得稀缺，這往往成為膜應(yīng)用的阻力和失敗的原因。實(shí)踐證明真正要把膜用好，需要一個(gè)專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的支持。在膜企業(yè)特別是外國膜企業(yè)進(jìn)入中國市場(chǎng)初期，不可能建起具有多方面專長的服務(wù)團(tuán)隊(duì)，而這種團(tuán)隊(duì)的缺乏反之限制了銷售規(guī)模的增加。這種情況束縛了膜技術(shù)市場(chǎng)的發(fā)展?？财諣柟疽劳惺畮啄陙矸e累的工程經(jīng)驗(yàn)、工程及設(shè)計(jì)技術(shù)和人力資源，在膜產(chǎn)品銷售的初始階段就已經(jīng)有了一個(gè)強(qiáng)大的隨時(shí)待命的服務(wù)隊(duì)伍，這個(gè)隊(duì)伍可以提供包括前期方案設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成、設(shè)備安裝調(diào)試以及售后全過程的服務(wù)。換言之，就是我們?yōu)橛脩舫颂峁┮粋€(gè)“好用”的膜硬件，同時(shí)我們也提供“用好”膜技術(shù)軟件，最終實(shí)現(xiàn)“只要你用我的膜，我就保證你用好”的目標(biāo)。
營銷創(chuàng)新“物超所值”
您曾說過“環(huán)保行業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)，而膜法水處理是朝陽中的曙光”。您認(rèn)為微濾－超濾中空纖維膜的市場(chǎng)真的如此值得期待嗎？
孟廣禎：膜法水處理的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的。第一，由于排放標(biāo)準(zhǔn)的提高、政府執(zhí)行這些標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)肅性的提高和水資源再生市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，MBR膜生物反應(yīng)器在污水處理領(lǐng)域一定有一個(gè)很好的市場(chǎng)。第二，在純水制造，自來水的制造，飲用水過濾等領(lǐng)域超濾和微濾膜產(chǎn)品也有非常廣闊的空間。李圭白院士早在幾年以前就已經(jīng)指出膜技術(shù)是第三代凈化水工藝的核心。
雖然膜法水處理市場(chǎng)潛力非常大，但目前這一技術(shù)還沒有成為水處理領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)，所以我說它是代表未來的曙光產(chǎn)業(yè)。這一曙光要普照大地還要突破三大瓶頸，第一是質(zhì)量，第二是成本，第三是適用性。這三個(gè)瓶頸必須全部突破，膜技術(shù)才能有可持續(xù)的和更大規(guī)模的發(fā)展。
膜產(chǎn)品在質(zhì)量上最大的問題是膜的斷裂問題，特別是當(dāng)膜為飲水提供安全屏障時(shí)，膜的斷裂更是致命的問題。另外過濾精度也是重要的質(zhì)量指標(biāo)。目前即使高價(jià)進(jìn)口的膜產(chǎn)品，在機(jī)械強(qiáng)度和過濾精度這兩個(gè)最重要的指標(biāo)上仍然有很大的提升空間。因此，可以說膜的質(zhì)量是膜市場(chǎng)規(guī)?；牡谝粋€(gè)瓶頸。我們的復(fù)合熱致相法帶來強(qiáng)度的大幅提高和過濾精度的提高將有助我們首先突破了這個(gè)瓶頸。
目前在污水處理廠、再生水廠和自來水廠雖然都已用到膜，但主要應(yīng)用的是歐美和日本價(jià)格昂貴的膜產(chǎn)品。因此，也只有在特別發(fā)達(dá)地區(qū)，以及有政治意義的一些項(xiàng)目上得到應(yīng)用。而在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，那些以成本核算作為主要經(jīng)營決策要素的企業(yè)就很少使用。我們已經(jīng)看到了擴(kuò)大膜應(yīng)用范圍的一個(gè)大的突破口就是降低膜的生產(chǎn)成本。然而降低成本不能通過簡(jiǎn)單簡(jiǎn)化工藝和使用低質(zhì)材料（俗稱偷工減料）來實(shí)現(xiàn)。突破質(zhì)量和價(jià)格瓶頸的唯一出路就是通過技術(shù)創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉。因此，復(fù)合熱致相法生產(chǎn)的聚偏氟乙烯膜有美好的前景——更高的質(zhì)量、更合理的價(jià)格和更大的市場(chǎng)。
以上我們集中討論了聚偏氟乙烯膜，其實(shí)每種膜材料、每種膜制造技術(shù)和每種組件形式均有優(yōu)缺點(diǎn)。因此膜產(chǎn)品在不同的使用條件存在適用性問題。沒有最好的膜，只有最適用的膜。一些膜工程的失敗實(shí)際上源于膜產(chǎn)品種類選擇的失敗。因此，坎普爾提供多樣化的產(chǎn)品鏈，針對(duì)具體情況選擇揚(yáng)長避短的膜產(chǎn)品。如前所述，坎普爾膜材料包括聚偏氟乙烯超濾和微濾膜、聚砜超濾膜和離子交換膜；膜組件形式上包括內(nèi)壓式、爆氣外壓式、浸沒和板框式；膜應(yīng)用領(lǐng)域包括污水處理、再生水、水凈化和超純水。另外全面的服務(wù)也是膜適用性的重要保證，也是我們產(chǎn)品鏈重要的一環(huán)?？财諣柟玖D通過產(chǎn)品多樣化和服務(wù)完整化突破膜產(chǎn)品適用性的瓶頸，并獲得細(xì)分市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
簡(jiǎn)單地說我們開拓市場(chǎng)有三把金鑰匙，可靠的質(zhì)量、合理的價(jià)格和完整化的服務(wù)。
創(chuàng)新集結(jié)“多維一體”
您可以談?wù)効财諣柟救绾瓮ㄟ^創(chuàng)新來提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力嗎？
孟廣禎：企業(yè)創(chuàng)新的唯一目標(biāo)就是提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在您以上的問題的引導(dǎo)下我們實(shí)際上已經(jīng)討論了技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)和營銷各方面創(chuàng)新對(duì)坎普爾公司核心競(jìng)爭(zhēng)力的影響。第一，坎普爾通過技術(shù)創(chuàng)新使產(chǎn)品獲得更優(yōu)異的性能、同樣通過技術(shù)進(jìn)步和嚴(yán)格質(zhì)量管理獲得的過硬的質(zhì)量；第二，通過技術(shù)進(jìn)步獲得了價(jià)格優(yōu)勢(shì)，因而帶來了更廣泛的市場(chǎng)；第三，通過提供多樣化的膜產(chǎn)品以取得細(xì)分市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；第四，坎普爾依托長期的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和人力資源為用戶提供全方位的技術(shù)服務(wù)。總之，坎普爾積聚的是包括了先進(jìn)的技術(shù)、優(yōu)異的產(chǎn)品性能、穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量、合理的價(jià)格、全面的服務(wù)和豐富的產(chǎn)品種類等等多維一體的核心競(jìng)爭(zhēng)力。當(dāng)然，坎普爾人的創(chuàng)新之路遠(yuǎn)沒有盡頭，我們會(huì)在全面創(chuàng)新的道路上走向更加輝煌的明天。
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