胡群辉：反渗透膜材料产业化及其在工业废水处理中的应用

2022年3月30日下午，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称“中国绿发会”）大气治理与低碳发展工作委员会联合冶金工业规划研究院在线举办“钢铁企业落实双碳目标”绿色低碳技术推介会。湖南澳维环保科技有限公司工程师胡群辉以“反渗透膜材料产业化及其在工业废水处理中的应用”为题进行了的技术推介分享，现将发言内容整理如下，供读者参考：

各位专家，各位领导，大家下午好。我今天汇报的题目是《反渗透膜材料产业化及其在工业废水处理中的应用》。我们知道，我们国家的水资源和水质分布的一个概况是淡水资源短缺且分布不均，饮用水安全问题日益凸显，各地区的水质参差不齐，北部和西部地区的水质过硬，东部地区水体的污染又非常严重，地表水和地下水的水质安全缺乏保障。

那么，饮用水安全和水处理技术膜的应用情况大概是这样，就是说，污水一般是通过MBR就可以处理到一个回用水的级别，然后通过超滤以及反渗透拉滤，分别可以达到一个净化水和除盐水，进一步通过EDI可以到一个超纯水的级别。

随着人们对健康的关注，饮用水安全问题日益关注的程度越来越强烈。生态环保意识日益强化，成为水处理膜技术快速发展的一个强大动力。

那么，反渗透膜和拉滤膜是解决饮用水安全问题的一个关键技术之一，从市场构成和膜分离技术的一个份额情况来说，目前是脱盐工业的进水的话，以海水和苦咸水和河水还有污水为主，反渗透膜材料的行业产业化的现状是这样的，到2021年，反渗透、拉滤膜膜片全球的产量大概是2.4个亿平方米，其中，国外品牌占全球2/3的份额，国产品牌占1/3份额。截至目前，在工业膜市场就是8英寸的一个工业反渗透膜的话，存量市场的话约是600万只，其中的话杜邦膜元件占比超过了一半，然后国产膜的话总占比不足15%。2021年，国内防渗膜的增量大概是110万只，总占比的话还是不足20%。

中国市场8英寸工业膜市场的预估的话，它的应用分布情况主要是在脱盐水和纯水，然后印染、造纸、石油、化工、钢铁、冶金、煤化工，那么在这种工业化处理中的话，2021年的受新冠疫情以及相关政策的影响，国内8英寸反渗透膜的增量在100-110万只，与上年相比大致持平。

在纯水膜这一块，用量将逐步变少，是因为在煤化工、钢铁以及石油化工等等一些行业的废水深度处理中，它的一个应用逐步的发展壮大。

那么，膜材料的开发和产业化的一个关键问题，主要是三个方面，一是在膜材料功能层分子结构设计方面，如何提高选择性和渗透性的一个平衡；二是在广谱化适用环境以及提升产品寿命方面的耐污染层的结构设计和开发；第三是实现无缺陷可控量产和性能归一化方面的一个生产设计。那么，澳维科技通过提高膜材料的一个抗污染性能的策略，实现了膜材料的清水化抗软涂层的构建，同时实现了提高了它的清水性和降低表面的一个粗糙度，优化了膜材类的一个荷电性能。

那么，这种膜材料在不同的污染物中的一个污染和清洗恢复性的情况，可以看到，就是说通过我们的改性涂层的一个改进，它在各种污染物中的一个污染情况和清洗恢复性能都得到了大幅提升。

那么，工业膜、反渗透膜的产品系列的话，我们主要是四大产品系列，一个是超低压的复合反渗透膜，主要是在一个非常低的操作压力，可以达到一个和常规膜的高产水量和高脱盐率，大大降低了运行成本。

第二个系列是低压复合反渗透膜，就是苦咸水的脱盐，主要在低压运行，它的特点是产水量高，除盐性能更好，主要用在一些纯水和超纯水的一个设备中。

第三个系列是抗污染反渗透膜元件系列，主要用在一些以中水回用和进水为地表水的一些高污染水源中。针对较差的水质条件设计，具有较强的抗污染性能和减少化学清洗的频次。

第四个系列是海水淡化系列以及高压膜系列，适用于海水淡化以及亚海水，以高浓度苦咸水的一个处理，可用于海水淡化高浓度的苦咸水，发电厂锅炉给水以及废水再利用垃圾渗滤液等多种应用领域。

那么在抗污染系列中，就是采用特殊的工艺对膜表面的一个处理。然后另外通过膜元件的结构设计，使膜元件具有更好的抗污染能力和更好的可清洗恢复性。

那么，海水淡化膜的话，主要用在废水再利用以及垃圾渗滤液以及零排放领域，用量非常大。

在工业纳滤膜元件这一块，我们主要是通过一价盐的节流率分为4大系列，NF10、30、60、90分别是对应氯化钠在百分之十、三十、六十、九十左右的脱除率，它对二价离子的脱除率在百分之九十以上。

那么，在纳滤膜的领域，它的截留分子量在150~300Da，然后也是有几个系列，主要是做一些特种的物料分离。

在工业膜产品的一个应用场景方面，澳维科技的产品目前在半导体行业、电力、化工、汽车、冶金、纺织以及钢铁、煤化工、印染、工业废水、垃圾渗滤液、养殖等行业都有应用，它的产水用途，从电子超纯水，除盐水回用以及锅炉用水，以及一些特种的工艺用水，中水回用等等，都有大量的应用案例。

以下是几个典型的应用案例的分享，第一个是锅炉用水，是在山东魏桥铝电自备电厂的锅炉用水的中的应用，那么它的进水的话是黄河水，经过一体化的进水、超滤、然后进两级反渗透，再进混床，那么最终的话是作为一个锅炉用水，那么系统运行两年后，脱盐率保持在98%以上。

第二个是煤化工水，煤化工中的一个中水回用项目，在中煤榆林能源化工，它的生产污水经过深化雾化处理，然后进超滤，然后直接进反渗透的产水，作为它的工艺用水。这是项目现场以及膜产品膜系统运行的实际数据。它的进水电导在1800左右，产水在50左右。

最后，我简单的介绍一下澳维科技，公司目前主要是4大核心技术，第一块是膜产品的设计开发能力，就是我们的反渗透膜、纳滤膜以及超滤膜的一个膜材料的开发开发能力。

第二块是检测表征分析能力，就是我们膜产品开发过程以及膜产品应用过程中的一个包括水质以及其他方面的一些表表征分析能力。

第三块是关键设备的自主设计能力，因为反渗透技术的话，目前还是被国外所垄断，然后国内的话没有标准化的膜材料生产设备，那么我们是根据我们的膜材料配方工艺，自主设计的这种关键的生产设备。

第四块的话是膜产品的应用设计能力，我们也是有一个技术团队，包括我们也自主开发了自己的一个膜系统的设计软件。

在酸回收、碱回收以及溶剂回收和容器分离方面，我们也在做一些预研的工作。以上就是我今天汇报的全部内容，感谢各位专家的聆听，请大家批评指正。

整理/Cherry 审/胡群辉