膜分離技術(shù)是在20世紀初期出現,20世紀60年代后迅速崛起的一門(mén)新技術(shù)。由于其分離過(guò)程簡(jiǎn)單、易于控制等特征,目前已廣泛應用于海水淡化、電力、信息、化工、食品、醫藥、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(wèn)題采訪(fǎng)了中國海洋大學(xué)高從堦院士。
高從堦院士長(cháng)期從事功能膜及工程技術(shù)的研究和開(kāi)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(dòng),開(kāi)展膜與水資源,環(huán)境生態(tài)和可持續發(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(kāi)發(fā)”獲1992年國家科技進(jìn)步獎一等獎。發(fā)表學(xué)術(shù)論文和報告300余篇。合編著(zhù)和合譯專(zhuān)業(yè)書(shū)刊四冊。
中國工程院院士高從堦接受中國網(wǎng)專(zhuān)訪(fǎng)
高從堦院士告訴記者,從國際范圍來(lái)看,海水淡化主要使用兩個(gè)方法,一個(gè)是熱法,一個(gè)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(gè)世紀40、50年代逐漸開(kāi)始發(fā)展起來(lái),膜法則是起步于上個(gè)世紀60、70年代。膜技術(shù)較大規模用在海水淡化產(chǎn)業(yè)中是自上個(gè)世紀80年代才開(kāi)始的。
在采訪(fǎng)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(jìn)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(wàn)噸左右,而中國每天海水淡化水的產(chǎn)量還不足七十萬(wàn)噸。在科技研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、工程建設等方面,我國暫時(shí)還沒(méi)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(zhù)水資源危機的加劇得到了快速發(fā)展,在已經(jīng)開(kāi)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?;a(chǎn)的水平,并在世界各地廣泛應用,膜分離技術(shù)在其中占據著(zhù)不可替代的地位。據了解,現今世界上有十多個(gè)國家的一百多個(gè)科研機構在進(jìn)行著(zhù)海水淡化的研究,有一萬(wàn)五千多個(gè)不同結構和不同容量的海水淡化設施在工作。一座現代化的大型的海水淡化廠(chǎng),每天可以生產(chǎn)幾萬(wàn)甚至百萬(wàn)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(jìn)社會(huì )和經(jīng)濟發(fā)展問(wèn)題。高從堦院士告訴記者說(shuō):“在十二五期間,國家在海水淡化產(chǎn)業(yè)規劃中多有扶持項目,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計和建設能力與示范等等。
談到海水淡化水的成本,高院士說(shuō):“假設自來(lái)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(lái)水,但如果國家政府能夠給予一定的補助和提倡大規模的應用,海水淡化的價(jià)格就不會(huì )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等工程的程度,國家應出臺政策大力提倡海水淡化,與南水北調工程可為互補。
當記者問(wèn)到膜分離技術(shù)在海水淡化產(chǎn)水的質(zhì)量時(shí),高從堦院士講,自上個(gè)世紀70年代初國外就出現了的海水淡化反滲透膜,以后性能逐年提高,現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(guò)于陳舊,淡化水經(jīng)過(guò)管道后輸入到各戶(hù)就不能夠保證其質(zhì)量了。
當記者問(wèn)到海水淡化能否實(shí)現大規模應用時(shí),高從堦院士解釋講,之所以沒(méi)有大規模應用的原因,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,其三是政策和法規的一些問(wèn)題等;“十二、五”的目標要達到200-250萬(wàn)噸/天,相信隨著(zhù)海水淡化設備的改進(jìn)和性能的提高,及集成工藝和過(guò)程優(yōu)化等,海水淡化大規模應用是會(huì )實(shí)現的。
對于海水淡化的大規模普及應用,高從堦講未來(lái)水資源的可持續發(fā)展離不開(kāi)海水淡化以及膜分離技術(shù)的提高,他建議,國家應對膜分離給予充分的重視和投資,政府要提倡和引導淡化水的使用,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(shí),加快科研平臺的建設和人員的培育,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(lái)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(diǎn)主要體現在:常溫下選擇性好,無(wú)化學(xué)變化,適應性強且能耗低。反滲透膜在80年代就已進(jìn)入了廣泛應用的階段,除海水淡化外,還廣泛應用于制備飲用水、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(shuō)現今大眾的日常生活已經(jīng)離不開(kāi)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(jìn)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(jìn)一步完善已有的膜品種,探索新型的膜材料,改進(jìn)和開(kāi)發(fā)新工藝和新技術(shù),并不斷擴大和開(kāi)拓其應用領(lǐng)域,使膜技術(shù)在國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更顯著(zhù)的作用。