「电渗析海水」一张膜引发的一场变革
今天，山东创新网分享「电渗析海水」一张膜引发的一场变革。
据统计,地球水资源中97.5%是海水,淡水仅占2.5%,我国是一个干旱缺水严重的国家,沿海地区更是缺水喊渴,但由于海水淡化成本高,人们只能“望海兴叹”；国内化工、制药、冶炼等行业生产中产生的工业废水处理等难题让人们忧心忡忡……如今,随着一张“膜”的诞生,这些难题的解决已经不再是梦想。
山东天维膜技术有限公司是滨海区科技创新引领新材料产业异军突起的一个典范。它生产的一张神奇的“膜”,改变了我国荷电膜产业相对落后的局面,打破了国外垄断和技术封锁,使我国海洋、化工、冶炼、环保、医药、食品等行业技术装备得到提高,大幅提高了原材料利用率,节约大量能源和资源,该项技术将在我国海水淡化、工业生产和环保治理领域引发一场深刻“变革”。
“膜”力十足 掌握国际话语权
近日,笔者在山东天维膜技术有限公司生产基地看到,公司生产线和生产设备满负荷运转,生产车间和生产线处处透漏着“科技”味。作为“产学研”成果转化末端的天维膜技术有限公司,主要从事高性能系列荷电膜材料及其应用关键技术开发项目的产业化生产和推广应用。据公司总工程师傅荣强介绍,该项目开发的膜材料是典型的海洋新材料,关键是引进了海洋元素溴,通过控制反应的条件,可实现对溴化位置和溴化度的精确调控,可以实现荷电膜离子交换容量和含水量的独立调控,这是其它制膜方法所无法实现的。傅荣强给我们打了个比方,他们的制作过程可以形象地比喻为“机器内有多张膜,将机器隔离成一个个的小房间,有的房间内会产生纯正的淡水,有的房间内会流出浓度高的酸碱或高浓度盐水。”具体来说就是,“膜”将污水、海水中的离子与离子分开,通过离子分离的原理最终达到回收物料、治理污水或海水淡化的目的。
傅荣强介绍说,目前,我国传统的海水淡化工艺主要是反渗透与多效蒸发两种。然而,这两种工艺能耗都比较高,前期预处理要求十分高,成本也高昂。他们企业目前研发生产的电渗析膜、双极膜、扩散渗析阴膜和扩散渗析阳膜,实现了国内荷电膜产业化重大突破。电渗析膜应用于海水和苦咸水淡化、天然水纯化、医药工业污水处理等领域；扩散渗析阴膜主要应用于钢铁、湿法冶金、稀土及其它有色金属冶炼等工业领域的废酸回收及资源化利用；扩散渗析阳膜用于碱和金属盐混合液的分离、提纯,可应用于有色金属冶炼、有机化工、造纸、印染等行业的废碱回收；双极膜用于有机酸的生产、有机碱的生产、酸性气体的脱除、含盐废水的资源化利用、零排放工程及食品和化工中的清洁生产和分离等。傅荣强说:“扩散渗析酸膜在世界上处于领先水平,国内处于尖端；电渗析膜在国内外应用比较多,但应用比较多的是异相电渗析膜,双极膜国内有研究的,但未规模化生产,特别是我们研发成功的扩散渗析阳膜目前在世界范围内还没有先例,此膜的研发成功,开创了先河,填补了国际空白。”
为进一步说明这项技术带来的益处,傅荣强给我们举了个对比的例子。他说,如果将均相膜电渗析器安置在海边和轮船上,机器的一端直接连接大海,将取之不尽的海水抽到机器内后,机器能有效将淡水与咸水分离开来,从而达到海水淡化的效果。
反渗透法生产一立方米淡水需要4度电左右,电渗析膜法仅需2.5度电；反渗透法需90个大气压的操作压力,电渗析法仅需要2个大气压的压力；反渗透法的设备及管路需要承受高压、海水、腐蚀,对材质的要求高,出现故障后设备维修困难,成本较高,电渗析法使用普通的高分子材料即可达到使用要求,而且维修简单易行。
“膜”法一变 成效益发生器
当前,全国水系、江河、湖泊环保治理问题突出,水污染防治已成为环保治理的重中之重,尤其是化工、制药、冶炼企业的环保治理是普遍难题。近期刚刚公布的“水十条”具体描绘了我国当前和今后一段时间内推进水环境治理的“时间表”和“路线图”,更是为区域环保治理亮出了“红牌”。
实践证明,荷电膜的大规模应用,将是水污染治理得到有效解决的办法,在大幅降低治理成本的同时,还会成为效益发生器。“膜”的应用,让废料、污水变成资源,一笔“投入账”变成两笔“效益账”。山东天维膜技术有限公司总经理连文玉介绍说:“对于高酸、高碱废水,传统环保处理方法和手段是极难解决的,企业被动的投入,积极性不高,通过我们的‘膜’,从生产工艺前段进行提纯,提纯的酸或碱再回到生产工序上,回收率可以达到90%,像是以前每天生产需要用10吨酸,现在投用1吨就可以,投入成本降低了、环保解决了,效益还上来了,一笔‘投入账’变成‘两笔效益账’,这种‘天上掉馅饼’的好事,企业都非常积极。”其实,早与天维膜有限公司合作多年的新疆众合股份有限公司就尝到了实实在在的甜头,从2004年起,该企业陆续投资1400多万元,上了60多台“膜”设备,一台设备一天可以从废水中回收6立方米酸,一年下来就可以回收近13万吨酸,在解决环保的同时,还产生了巨大经济效益。
环保治理从生产过程来说是一个“亡羊补牢”的做法,而荷电膜的应用,提早介入,进行工艺再造,突破海水提取绿色生产工艺,加快发展以海水淡化、盐化工一体化等为主的海水综合利用工程。据连文玉介绍,系列荷电膜的应用,尤其是电渗析器的应用,将进一步浓缩海水淡化后的浓海水,饱和盐水作为原料可以直供氯碱厂或纯碱厂等盐化工企业,从而实现对海洋化工产业的原料供给的“革命”。氯碱或纯碱企业不用再先晒盐、再化盐,可直接将浓盐水用于生产,可以大幅降低生产成本。同时,可对浓海水中的纳、钾等元素进行提取、深加工,实现了资源综合循环利用。天维膜项目全部建成后可实现年产离子交换膜10万平方米,扩散渗析膜10万平方米以及双极膜2万平方米,年直接经济效益9000万元。
