推廣應用企業(yè)200家 新增經(jīng)濟效益20億元
既要篩得準，又要篩得快，還要節約能耗，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，有機溶劑脫水膜有著(zhù)越來(lái)越高的要求。南京工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院顧學(xué)紅教授團隊聯(lián)合江蘇九天高科技股份有限公司、南京膜材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司等單位研發(fā)的高性能分子篩膜規?；苽渑c膜分離脫水集成技術(shù)，破解了當下有機溶劑脫水分離能耗高、易造成污染的問(wèn)題，推動(dòng)了分子篩膜大規模制備與工程化應用，并實(shí)現了中空纖維分子篩膜的工程化，也因此于上周獲得了2019年度江蘇省科學(xué)技術(shù)一等獎。
解決有機溶劑脫水難題
我國過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)和使用有機溶劑每年超億噸，有機溶劑脫水是溶劑分離提純的關(guān)鍵環(huán)節?！澳壳?，常規的有機溶劑脫水分類(lèi)主要采用精餾技術(shù)，需要反復加熱和冷凝，分離能耗高，易造成污染?！鳖檶W(xué)紅介紹說(shuō)，降低有機溶劑生產(chǎn)成本，實(shí)現應用過(guò)程的節能減排，是化工、醫藥等過(guò)程工業(yè)面臨的共性問(wèn)題。
顧學(xué)紅團隊一直致力于膜分離技術(shù)的研究，分子篩膜能夠實(shí)現溶劑與水的分離，節能減排優(yōu)勢非常明顯。他們開(kāi)發(fā)的一代分子篩膜是管式單通道，載體管壁上有多孔道，在管壁外面通過(guò)水熱合成形成透水分子篩膜，溶劑和水經(jīng)過(guò)分子篩膜時(shí)，乙醇等小分子有機物被截留，水則通過(guò)管壁進(jìn)入到管腔體內，從而達到有機溶劑脫水的效果。
“但是分子篩膜面臨著(zhù)大規模產(chǎn)業(yè)化難題。目前主要技術(shù)瓶頸在于膜通量偏低，膜裝填密度不高以及膜應用穩定性等?！鳖檶W(xué)紅表示。針對這些問(wèn)題，研究團隊從膜結構設計、膜組件和膜分離工藝方面進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng )新，著(zhù)力推動(dòng)分子篩膜大規模制備與工程化應用。
實(shí)現大規模制備與應用
顧學(xué)紅團隊開(kāi)發(fā)的第二代分子篩膜是高通量中空纖維透水分子篩膜。它的腔壁變薄、通量變高，還使用了真空抽吸晶種的涂覆方法，解決了晶種涂覆的均勻性問(wèn)題。
“但是越細的腔體，加之是陶瓷材質(zhì)做成的，越容易斷裂?！鳖檶W(xué)紅介紹說(shuō)：“為此，我們發(fā)明了四通道中空纖維氧化鋁載體來(lái)解決這一問(wèn)題。該載體傳質(zhì)阻力低、強度高，所制備的分子篩膜通量比常規管式膜顯著(zhù)提高，還解決了工業(yè)應用的機械強度問(wèn)題。然后，我們用釉把它們燒制在一起固定住，通過(guò)整體端頭密封再水熱合成方法，解決了大批量生產(chǎn)和密封難題，從而一次性獲得高裝填密度中空纖維分子篩膜組件?！?br /> 中空纖維分子篩膜組件的成本較管式膜組件降低一半以上，該團隊還實(shí)現了中空纖維分子篩膜的工程化?！霸诖嘶A上，我們還發(fā)明了精餾—蒸汽滲透耦合技術(shù)和裝備，解決了分子篩膜在苛刻環(huán)境下的穩定性問(wèn)題，使膜壽命從不到1年延長(cháng)到4年以上，用于溶劑脫水的分離能耗比常規方法減少一半以上?！鳖檶W(xué)紅表示。
此外，該團隊研制出分子篩膜裝備智能控制系統，保證了分子篩膜裝備的安全可靠運行。
為應用單位增效20億元
據顧學(xué)紅介紹，項目的相關(guān)成果已獲中國授權發(fā)明26件、日本授權發(fā)明2件、歐洲授權發(fā)明1件、美國授權發(fā)明1件、軟件著(zhù)作權4件，申請PCT2件，發(fā)表學(xué)術(shù)論文26篇。
該項目產(chǎn)品的膜通量是國外同類(lèi)產(chǎn)品的3倍，組件裝填密度為其4倍。而且產(chǎn)品全部采用國產(chǎn)工業(yè)級原料，市場(chǎng)競爭力強，目前已應用到10多種工業(yè)溶劑體系的脫水，近年來(lái)溶劑處理量年增長(cháng)率大于40%。
“目前，江蘇九天高科技股份有限公司已成為全球大的分子篩膜生產(chǎn)企業(yè)，項目產(chǎn)品應用于國內20個(gè)省市的200多家企業(yè)，成功替代了日本、德國公司的產(chǎn)品，出口到歐美等地?！表椖拷M成員余從立介紹說(shuō)，近兩年來(lái)，項目完成單位實(shí)現銷(xiāo)售收入1億元，新增
利潤4700萬(wàn)元，全部應用單位新增經(jīng)濟效益約20億元。