浙江工业大学科研项目荣获国家科学技术进步奖一等奖——
跨域齐力,只为一张神奇的“膜”
本报记者 何冬健
编者按:
2023年度国家科学技术奖日前在北京揭晓。浙江省属高校表现亮眼——浙江工业大学凭借“新型膜法水处理关键技术及应用”项目获得2023年度国家科技进步奖一等奖;中国工程院院士、温州医科大学校长李校堃团队牵头完成的“生长因子FGFs调控糖脂代谢新功能与新机制”获国家自然科学奖二等奖。
省委、省政府决定给予获奖项目科研团队记功奖励。7月23日,全省深入实施“八八战略”强力推进创新深化改革攻坚开放提升工作例会上,宣读了记功奖励通报,为项目科研团队负责人颁发了奖牌,以进一步激励全省广大科研工作者锚定一流、勇攀高峰,充分发挥引领示范作用,在全省持续营造创新创造“万马奔腾”生动局面。
教育、科技、人才是中国式现代化的基础性、战略性支撑。党的二十届三中全会强调,统筹推进教育科技人才体制机制一体改革,健全新型举国体制,提升国家创新体系整体效能。
高校正处在教育、科技、人才协同融合发展的交汇点上。我们来到浙江工业大学和温州医科大学校园,走近这群矢志创新的科技工作者。希望他们的故事激励更多浙江高校在科技创新、人才培养上做出更大贡献,支撑浙江高质量发展。
浙江工业大学科研项目荣获国家科学技术进步奖一等奖——
跨域齐力,只为一张神奇的“膜”
本报记者 何冬健
一张日常生活中随处可见的膜能干什么?
可以把海水变甘露、把废水变清泉……在浙江工业大学“新型膜法水处理关键技术及应用”项目科研团队的手里,看似平凡的“膜”仿佛拥有了魔力,不仅是海水淡化,膜法水处理还是解决化工、能源、半导体等领域水问题的关键共性技术。
就在一个月前,这个由侯立安、高从堦、郑裕国等三位中国工程院院士领衔的项目荣获2023年度国家科学技术进步奖一等奖。
这张神奇的膜是如何炼成的?记者带着疑问到访浙江工业大学,一间间实验室中,一派热火朝天的科研景象。有中国基因的膜理论、有中国烙印的膜技术、有中国标志的膜产品,还在这里不断涌现。
一张神奇的膜
小小一张膜,却是制约我国工业发展近50年的“卡脖子”难题。
把海水变为甘泉,传统的蒸馏法等耗费巨大。20世纪60年代,美国率先实现了用反渗透膜脱除海水盐分,成本低、更便捷,在军事和民用领域都展现出巨大实用意义。
“中国也要有!”中国工程院院士、浙江工业大学膜分离与水处理协同创新中心主任高从堦1967年大学毕业不久,就参加了全国海水淡化会战,同全国多家科研机构、各领域的专家埋头苦干,取得了膜法海水淡化技术的多个突破。这场会战给年轻的高从堦留下了深刻印象。从那时起,他就没有离开过膜技术科研一线。
从最初的高性能醋酸纤维不对称反渗透膜,到三醋酸纤维素(CTA)中空纤维反渗透膜,再到在国内首次推出聚酰胺复合反渗透膜……如今,科研团队不断将技术投向现实。
我国自主研发、自主设计、自主生产的“中空纤维反渗透膜”横空出世后,性能与当时国际同类产品相当,大大促进了我国反渗透膜与膜相关产业的发展。当时,国外产品单价大约为1.5万元,我国生产的中空纤维反渗透膜价格仅为0.5万元左右。企业竞相购买,而且反馈说用起来比国外同类产品效果还要好,迫使国外企业相关产品应声降价30%-50%。
几十年来,科研团队坚定意志,迎难而上。从基础理论研究入手,团队取得新型膜分离原理、膜材料制备、膜法水处理及膜固废后处理全链条技术与工程创新,水平国际领先,打破了发达国家近半个世纪的垄断格局。
一群痴迷的人
为了一项突破埋头到深夜一两点,辗转千里向专家和企业讨教……这支科研团队,就是如此为“膜”痴迷。
“一转眼30多年过去了。”科研团队成员之一的杨波感叹。作为杭州水处理中心原总工程师,她从上世纪90年代初投身膜技术领域,退休后继续发光发热担任首席顾问,仍然是和这张膜打交道。
“做科研哪有星期六星期天的概念,选择了这行就要坚持到底。”科研团队成员之一、浙江工业大学化学工程学院教授贠军贤说,高从堦凭借精湛的膜技术,1992年第一次捧起国家科技进步奖一等奖证书,时隔32年再次获奖。这样的传奇故事,深深激励着团队,鼓起向新的高峰不断攀登的勇气。
“再遵循过去的制膜、用膜方式,重复老路走不通了,新路就在创新上。膜技术从制备的机理研究到应用、再到废膜回收的‘一条龙’都需要创新。”侯立安曾在第十八届持久性有机污染物论坛暨化学品环境安全大会上说。
2013年,浙江工业大学联合浙江大学、杭州水处理中心等优势成员单位和团队,聚焦我国沿海石化、生物医药、芯片制程、核能利用等多领域膜法水处理的重大需求,成立了由侯立安院士任首席科学家的浙江工业大学膜分离与水处理协同创新中心,2014年中心被浙江省认定为第三批协同创新中心。十余年来,科研团队汇集了全国膜技术的专家,彼此精诚合作。团队发明了超薄脱盐膜、长效抗污膜、核素吸附膜等核心材料,攻克了渗透性选择性双向提升、表面低粘附与自清洁、核素精准筛分与高效分离等关键技术难题,创制了脱盐节能耦合、协同抗污、累积逆流吸附、膜固废梯级热解等工艺及装备。
“过去我们解决有没有的问题,今天要拿出更高技术、更高效益、更广应用。”高从堦说。
更好的发展,要向新技术借力。团队目前制定了研发的几大方向,最新潮的当属人工智能与膜材料、膜过程的结合,开展能源膜领域的研发与产业化工作。
一批重量级的应用
“习近平总书记指出,扎实推动科技创新和产业创新深度融合,助力发展新质生产力。作为科技工作者,我们深刻体会到这一要点对于推动社会进步、促进经济发展的重要性。”贠军贤说。
他告诉记者,如今团队已经建成超大型海淡工程,国内市场占有率第一;实现芯片超纯水分离膜国产化;解决了大量头部药企药物高纯化难题;成果应用于30个省级行政区,技术和产品出口到24个国家。
科研团队研发的渗透性-选择性“双高”超薄脱盐膜,给海岛群众生活带来了翻天覆地的变化——舟山嵊山百年渔场,曾因严重缺水轰动全国,海岛人漫山遍野找水喝;今天,海岛居民拧开水龙头,清澈的自来水哗哗而来。
1997年,我国首座日产500吨淡水的膜法反渗透海水淡化站在嵊泗县嵊山岛建成运行,一举破解海岛水荒。“向大海要淡水”拓宽了我国开发淡水资源的思路,也由此开启我国海水淡化技术产业化的发展之路。浙江、广东、山东、辽宁、河北等地沿海城市海水淡化项目纷纷涌现。
科研团队介绍,几十年前反渗透膜脱盐率仅能达到95%,产水仍略有苦咸味。如今新型膜法海水淡化技术,可以实现最高99.8%的脱盐率。同时装置规模从百吨级发展到了数十万吨级,电耗的成本却更低了。“绿色高效的膜分离技术,是我国科研的时代追求。”他们笑着说。
这张神奇的膜还发展到了人工肝、人工肾,再到芯片制备、药物制备等多领域。
“公司运用浙江工业大学膜法水分离技术,支撑了全部的糖和功能性糖醇生产线,大幅减少废水排放,显著提高了产品质量。”浙江华康药业股份有限公司工程部经理郑毅说,在长效抗污膜污废水处理应用上,项目成果支撑了全球最大的原料药生产,解决了困扰行业多年的难题。