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在化工與石油化工、冶金、能源、環保等領域有著廣泛應用前景的氣固分離，因在分離效率和使用壽命上遲遲未能突破，而未能大規模應用。南京工業大學聯合江蘇久朗高科技股份有限公司等單位研發的高效氣固分離膜技術及裝備，不僅破解了上述難題，還將這一技術規模化應用在了燃煤鍋爐、生物質鍋爐、廢棄物焚燒等煙氣凈化，催化劑、鈦白粉、染料等高價值超細粉體產品回收領域，也因此獲得了中國石油和化學工業聯合會技術發明獎一等獎。

　　膜透氣速率提高30%

　　高效氣固分離膜技術及裝備屬于化工新材料和節能環保領域，具體涉及分離膜材料制備及其在氣固分離過程中的應用。氣固分離主要涉及煙氣除塵、粉體回收、氣固相反應等過程，在化工與石油化工、冶金、能源等工業以及環保領域中有著廣泛的應用。此前制約膜技術在氣固分離領域應用的主要原因有兩個，一是膜透氣速率低，二是吸附污染嚴重。而且傳統氣固分離方法對超細粉體的分離效率低，排放濃度也經常超標。

　　上述問題被南京工業大學教授仲兆祥和邢衛紅團隊逐一破解。他們首先開發了面向氣固分離的膜材料設計和制備方法，制備出類蜘蛛網結構納米纖維膜，通過研究有機溶劑與粉料的表界面浸潤性，調控膜材料的成孔性能，計算控制微觀纖維以及結點的分布，獲得納米纖維尺度以及伸展方向的特征規律。隨后，他們結合溫度場分布對納米纖維構成三維膜孔道結構進行調控，分析了膜厚度、孔徑、透氣率、強度等的變化，建立膜結構性能—控制參數間對應關系，實現了膜孔徑、厚度以及透氣性的可控調節。最終，采用該技術在江蘇久朗高科技股份有限公司建成了氣固分離膜生產線，膜透氣速率較國際先進技術產品提高了30%，膜透氣速率低的難題得以破解。

　　雙疏膜材料國際領先

　　解決了膜透氣速率低的難題后，研究團隊繼續攻城略地。他們利用江蘇久朗高科技股份有限公司的氣固分離膜生產線，在膜材料表面進行功能修飾，包裹納米級厚度的金屬氧化物。這樣一方面可以有效維持三維膜孔道結構，另一方面對膜材料的惰性表面具有活化作用，然后在等離子體作用下進行聚合接枝改性，制備出既疏水又疏油的雙疏膜材料。數據顯示，雙疏膜材料運行壓差大幅降低，穩定運行壽命較國外商品膜提高了2倍以上。

　　在此基礎上，研究團隊以高效氣固分離膜材料微為核心開發了高效氣固分離膜成套裝備。該裝置通過分析工業煙氣特征，基于計算流體力學的數值模擬方法（CFD），模擬了膜分離器內速度場、壓力場以及粉塵濃度場的分布，優化了膜元件的裝填密度與膜元件尺寸，進行了氣流分布系統設計，通過反吹噴嘴構型、位置、脈沖壓力等參數優化，設計了在線和離線反吹系統，開發了系列膜法煙氣治理工藝裝備。裝備已經在燃煤鍋爐、生物質鍋爐、廢棄物焚燒等煙氣凈化，催化劑、鈦白粉、染料等高價值超細粉體產品回收領域實現規?；瘧?，凈化后氣體中粉塵濃度小于5mg/m3，優于國家超低排放標準10mg/m3，能耗較傳統布袋除塵降低1/3以上。

　　在2017年12月由石化聯合會組織的科技成果鑒定會上，新型氣固分離膜的設計、制備和工程應用項目被認定為總體技術達到國際先進水平，其中雙疏型膜材料技術達到國際領先水平。這一技術成果得到了業內的高度認可。

　　產學研經驗值得推廣

　　該項目的成功得益于項目完成單位南京工業大學產學研深度融合的有益嘗試和成功經驗。

　　南京工業大學國家特種分離膜工程技術研究中心與南京膜材料產業技術研究院有限公司共同組建了新型研發機構——江蘇省產業技術研究院膜科學技術研究所，實行高校和市場化雙重運行機制。南京工業大學負責基礎原創成果產出，比如專利、高水平文章；南京膜材料產業技術研究院有限公司則負責二次開發和轉移轉化，包括技術升值和孵化衍生公司。

　　江蘇久朗高科技股份有限公司是江蘇省產業技術研究院膜科學技術研究所孵化出的眾多公司中的一家。該公司是國內首家專業從事高效氣體凈化膜產品研發與氣體凈化方案提供的高科技公司，具備承擔高性能膜材料的規?；a及應用示范裝置建設的能力，為項目高性能膜材料制備工藝放大及生產提供技術和設備資源。

　　“技術創新與產學研協同推進了高效氣固分離膜技術及裝備項目的創新應用。另外還有多項技術在我們這個平臺上實現了工業化。”該公司副總經理張峰表示，目前該公司已承擔國家級、省級科研項目20余項，申請了相關專利40余項，已授權專利18項，其中PCT國際專利3項，在中石化、恒逸石化、平湖石化等企業建成了100余項示范工程。