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高纯水专用均相离子交换膜

浏览次数: 日期:2010年2月24日 10:31
简要技术说明及主要技术性能指标

  “高纯水专用均相离子交换膜”项目是山东省科技厅以鲁科计字[2003]114号文下达的山东省科技兴海计划项目;同年列入潍坊市科技计划项目(以潍高科字[2003]4号文下达)。
  高纯水是尖端电子产品和高纯药品生产制造的基础。随着膜分离技术的研究开发和推广应用,纯水制造技术取得了突破性进展。填充床电渗析技术(EDI),实现了电渗析和离子交换的有机结合,使高纯水制造工艺大大简化,水质大大提高。该技术需要高性能的离子交换膜。由于我国膜技术的落后,尚无高理想的离子膜可用于填充床电渗析。日本等国家将高品质离子膜产品列入战略物资,禁止向中国销售。所有这些严重地限制了EDI技术在中国的推广应用,使我国EDI技术大大落后于国际水平。本课题通过材料改性和膜性能优化,进行高纯水专用离子交换膜的研究开发和中间试验,以期彻底解决困扰我国EDI技术的专用膜材料的匮乏,为我国高纯水制造开辟一经济实用的新工艺,缩短或赶上世界先进水平,使均相膜在相关行业中发挥出巨大的作用。
  鉴定专家认为:该项目以特定结构聚合物为基材,采用甲基溴化代替氯甲醚的氯甲基化,再功能基化和化学交联制备超纯水专用阴膜,在制膜工艺上有重大突破和创新,处于国际先进水平;以特定结构聚合物为基材,采用混和溶剂来提高材料的磺化度做为阳膜的材料,通过选择溶剂的种类和配比等来控制膜的结构和性能,最终获得制备超纯水均相阳膜,其中添加极性溶剂获得高磺化度的阳膜材料工艺具有明显的创新,试制的超纯水专用阴阳膜的各项性能达到国际同类产品的指标。可产生良好的经济效益、社会效益和环境效益,是值得大力推广的高新技术产品,具有十分广阔的市场前景。
  组装的EDI系统能稳定地生产出电阻率超过15MΩ-cm的超纯水,产水量为30~50L/h。无论是从稳定性或是从水质来说,本课题研制的超纯水专用膜均比使用国产异相膜要好得多。

推广应用前景与措施

  作为方兴未艾的分离材料和技术,均相膜有着巨大的市场需求,可广泛地应用于环境保护、生物工程、医药卫生、生命科学、化学工程、电子工业、冶金工业等行业。据权威部门预测,我国均相膜潜在市场在30万平方米/年。我国是严重缺水的国家,海水淡化、废水回收利用等问题已经摆在了人们的面前。随之而来的则是苦咸水和海水的淡化以及城市工业废水处理等影响国计民生的课题。其中的相当一部分是均相膜的市场,发展前景十分广阔。
  最近几年,随着我国经济的发展,环境污染问题日益严重,就国外发展经验,在化工废水的处理及资源回收方面,没有以均相膜为基础的膜过程(电渗析、扩散渗析等),污染治理是很难想象的。我国是生物化工发展较早的生化大国,在有机酸(如氨基酸)的分离和浓缩方面仍采用原始方法,若有均相膜,就可借助于电渗析进行浓缩和分离,大大节省了操作费用,并能提高产品的质量。目前我国均相膜之所以应用很少,其主要原因是进口国外膜的价格太高,使某些已经成熟的工艺因进口膜价格昂贵而搁浅,若均相膜在我国的生产形成了规模化,既能对传统的工艺进行革新,又能将国外同类膜的价格压到最低线(正如当初的反渗透膜一样),因此能将发达国家对我国膜工业的冲击抑制到最低限度。从这种意义上讲,开展均相膜的规模化生产并在我国形成一个均相膜生产中心对整个国民经济的发展和保护民族工业具有十分重要的作用。
  均相膜是其他压力型驱动膜(超滤膜、微滤膜、反渗透膜等)不可取代的,尤其是本课题采用新的工艺,在保证膜性能的同时,成本大幅度降低,目前我国从日本进口的均相膜价格一般高达300美元/m2,采用本项目的研究成果,膜的制作成本在120元人民币/m2以下,因此有很强的市场竞争力,并有望打入国际市场,经济效益十分显著。
  为了更好地将该高技术产品推向市场,我们将选取有代表性的企业进行示范工程建设,以期带动该技术在相关行业中的推广。我们坚信,随着示范工程经济效益、环境效益的逐渐显现,均相膜技术必将在国民经济的各个领域得到广泛的推广和应用。
  综上所述,作为一项高技术产品,该项技术推广应用后,不仅能将我国离子交换膜推向一个新的技术水平,而且可以创造巨大的经济效益、社会效益和环境效益,符合国家促进高新技术产业发展和实现可持续发展的战略要求。

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