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中国科学技术大学教授徐铜文及其离子交换膜研发

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018/9/18     浏览次数:    

中国科学技术大学教授徐铜文及其离子交换膜研发

据合肥在线2014年12月31日讯 一张薄薄的离子膜材料,透明而且看似很“脆弱”。别小看它的功能,它可以顺利实现工业高浓度的酸碱废液再生回用;还可以把海水分离成两种生活必需品——食用盐和矿泉水。中国科大教授徐铜文近年来致力于研究这种离子交换膜材料,并在中国科大先进技术研究院里与企业合作建立了膜技术和膜材料研发中心。

一张薄膜轻松分离海水

在国际上,海水淡化技术随着水资源危机的加剧得到了快速发展,在已经开发的十多种淡化技术中,蒸馏法、电渗析法、反渗透法都达到了工业规模化生产的水平,并在世界各地广泛应用,膜分离技术在其中占据着很重要的地位。

在徐铜文看来,海水不仅仅可以分离出淡水,还可以制盐。“中国一年需要用7500万吨盐,其中有六成左右是海盐,还有四成是矿盐。海盐一般来自地下卤水,但是长期的开采正导致地下卤水成为稀缺资源。一是采水深度持续下降,采水电耗不断加大;再就是卤水浓度下降趋势明显,且晒盐需要大片土地。这些因素的叠加,使海盐固有的优势正在丧失。”徐铜文说,“离子膜的原理是在电场的推动下,实现不同电荷、不同价态离子的选择性渗透,在实现脱盐的同时,也可实验海水的浓缩;海水中一价离子浓缩可制盐,二价离子可以用作化工生产的原料,部分盐离子保留在水中用于生产含矿物质饮用水。”

“这样一来,不仅解决了淡水资源缺乏的问题,分离出来的一价离子浓盐溶液可以作为两碱工业的原料,二价离子可以作为制备高附加值化学品的原料,实现了海水资源的综合利用。”徐铜文说。

离子膜环保意义重大

在很多场合中,离子膜可以派上大用场。比如,电动汽车电池、手机电池都要用到的“锂”。“我国的锂资源储量占世界锂储量基础的八成。以初级产品计的盐湖中锂资源潜在价值有数十万亿元。”徐铜文说,虽然锂的储量可观,但它们相当分散,而且伴随着不少的干扰离子,让锂提取变得十分麻烦。

“以前中国没有离子膜,企业只能用传统的中和方法来处理废液,不仅消耗石灰等资源,还产生很多固体废渣,污染环境。”徐铜文说,“为了节省成本,不少企业铤而走险,造成严重污染。”

徐铜文表示,离子膜材料的功能,对于保护环境资源来说,意义非常重大。

自主研发把成本降下来

徐铜文说,在离子膜领域,日本的技术较为靠前,他曾想要购买一些样品回来研究,但对方或是开出高价,或是直接拒绝。“这种BP-1复合型离子膜是不贩卖的。普通阴阳离子交换膜仅可供科学研究用,就是40×60厘米大小的一块,要卖6000元,还要自付7600元包装费。”徐铜文说,“购买的过程也不顺利,要等1个月,需一次性付款以及告知用途。”

这件事激发了徐铜文的斗志,他暗下决心,要将离子膜研究出来,打破技术封锁和价格垄断的局面。

“这是2010年的事情,一年后,我们就研发出来了这种离子膜。猜猜价格多少?日本企业提供的那种离子膜每平方米售价上万元,我们现在的产品只需要400元。”

教书育人是精神享受

20年来,徐铜文将自己全部的精力投入这项研究,从1998年到现在,徐铜文发表有关膜材料的论文达到300多篇。申请发明专利58项,获得授权28项。根据国际权威数据库(web of science)的检索,近10年来,徐铜文领导的课题组在离子交换膜、电(扩散)渗析两个方向的论文数量均居于靠前,研究水平在国际上处于很重要的地位,他先后受邀在中国、澳大利亚、德国、荷兰、英国、韩国、新加坡等国家举办的大型膜技术会议中做离子膜方面的专题报告。致力于膜技术与膜材料的研发应用的徐铜文,也在中国科大先进技术研究院里与黄山永佳集团合作建立了膜技术和膜材料研发中心。

在科研同时,徐铜文也为国家培养了诸多人才,他已指导51名博士研究生、28名硕士研究生和9名博士后,指导的学生中有的入选国家青年千人,有的入选泰山学者,有的获国家优青资助,21人次为国家自然科学基金主持人。

徐铜文说,自己博士后时期的导师,南开大学的何炳林院士对自己的影响颇大。“何先生不光在学业上影响我,给了我职业上的指导,而且在做人等方面也对我有很大影响。他的一生为国家做出了很大的贡献,这让我感觉到教书育人是很光荣的一件事,是人生很大的精神上的享受。” 

■徐铜文

国家杰出青年基金获得者,英国皇家化学会会士,中国膜工业协会离子膜专委会主任,中国膜技术标准委员会委员,国家重大研究计划项目(2012CB932800)专家组成员、国家自然科学基金委员会第十三和十四届化学部专家评审组成员,中国科学技术大学教授、博士生导师。





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