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南京工业大学:破解造纸制浆废水回收利用的世界性难题
发布日期:2020-01-16 10:25 浏览次数: 字体:[ ]

围绕传统产业改造、水资源、能源等领域的重大需求和膜分离技术的重大科学问题,南京工业大学化学工程与技术学科特种分离膜团队坚持开展原创性基础研究、开发颠覆性技术和实施重大工程应用,完成了陶瓷膜、分子筛膜等从基础到产业化的研究,实现了从跟踪研究到原始创新的跨越式发展,形成了很强的国内外影响力。多年来,团队以服务国家和江苏经济社会发展为己任,勤练内功,基础研究创新源动力不断加强,关键技术转化能力日益突出,服务社会能力势头迅猛。这样的团队一直默默的为国家经济社会发展贡献力量。

就在5年前,南通迄今为止引资额最大的一家造纸公司的制浆废水原计划建一条百余公里的管道直排大海,而那里正是启东渔民世世代代赖以为生的传统渔场。造纸公司承诺纸浆废水经过企业处理达标后再排入到大海中,但这个废水处理达标的标准比世界标准还要严格,这在当时属于世界难题!造纸企业承诺管道工程一夜之间陷入舆论漩涡的中心,也让这个投资百亿的大项目变得命运多舛。

关键时刻,徐南平院士团队主动请缨,带领南京工业大学膜科学研究所的40多位研发人员,接下了南通的“中水回用”课题。

“其实对于我们团队来说的话,我们不希望接这个活,如果这个项目做砸掉了,我们整个团队将前功尽弃,但是我们的团队负责人徐南平院士当时就给了我们一个要求,我们是两个国家级的研发平台,这些问题国家级的平台不来解决,谁来解决?”项目实施人、南京工业大学副校长、膜科学技术研究所所长邢卫红教授说。

历时一年零4个月,团队经过反复科学分析和论证,提出以膜集成技术为核心,将尾水中主要成分综合资源利用,从而开发膜法制浆造纸废水零排放技术工艺包,建成了全球首套4万吨/天制浆造纸废水零排放示范工程。该工艺经过臭氧生物膜预处理、膜集成和高效蒸发结晶等工段,将制浆废水“吃干榨尽”变成完全可回收利用的纯水、工业用盐及干泥,实现了零排放和水的全回用。该工程投资费用和运行成本均不到原来排海工程的50%,目前已稳定运行三年多,每年可减少化学耗氧量排放总量约1000吨,减少废水排放总量约1300万吨,回收工业盐产品数万吨,净化水1200多万吨。纸浆废水被分离成了工业盐和中水,废水不仅没有排出去一滴,反而变废为宝,成了许多企业竞相购买的生产原料,纸浆处理水甚至变成了纯净水,能直接饮用,这样的科研攻关为经济发展服务,保护了江苏的碧水蓝天。

2014年12月13日,习近平总书记考察了江苏省产业技术研究院,徐南平院士、邢卫红研究员向总书记汇报了该项技术,总书记听取汇报后详细询问该技术有关投资规模和技术应用的实际效果,并嘱咐多开展这样的科研攻关。

2015年新华网大篇幅报道了项目研究成果,2016年被遴选为环保领域的代表性成果在国家“十二五”科技创新成就展上展出。

2017年,为迎接党的十九大胜利召开,由中央电视台、江苏省委宣传部、江苏省广播电视总台共同策划制作的全媒体大型特别报道《还看今朝·江苏篇》,9月18日上午在央视新闻频道和江苏卫视、江苏公共·新闻频道同步播出。其中“环境美”版块着重强调“江苏的发展是要人与自然和谐共存的发展”,并以“一滴水的故事”为题,讲述了我校科研团队将纸浆废水处理后可以当作纯净水直接饮用的成功案例,展示了江苏的环保成就。

南京工业大学膜科学技术研究所简介

膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质,它能使流体内的一种或几种物质透过,而其他物质不透过,从而起到浓缩和分离纯化的作用。分离膜技术可在维持原生物体系环境的条件下实现分离,并可高效地浓缩、富集产物,有效地去除杂质,同时操作方便,结构紧凑、能耗低,过程简化,无二次污染,且不需添加化学物品,已广泛应用于生物医药、食品饮料、化工和石油化工、环保水处理、气体净化、水质净化等工业的生产过程。

拥有材料化学工程国家重点实验室、国家特种分离膜工程技术研究中心等国家级研究平台,围绕水资源、能源、环境、传统产业升级改造等领域重大需求,从事无机陶瓷膜、渗透汽化膜、气体分离膜、有机膜、有机无机复合膜等高性能膜材料研制及膜反应器、废水资源化、尾气净化等膜集成技术与成套装备开发,属于国家重点支持的战略性新兴产业。

研究所始终坚持技术创新的市场导向,秉承“靠近科学、靠近工程”的发展理念,构建了“人才培养、科学研究、服务社会、基地建设与产业培育”五位一体的创新体系,开展原创性基础研究、开发颠覆性技术、开创重大工程应用,打造贯通“科学到技术、技术到产品”的膜产业技术创新中心。研究所实施“一所两制,统一管理”的创新模式,依托高校机制的工程中心,组建PI学术团队,立足基础原创研究,不断产出高水平原创成果;依托市场机制的膜材料院与膜应用所,组建创业团队,从事原创成果的“二次开发”,组建技术转移团队,实现技术升值转移。

团队人员简介

研究所重视队伍建设和人才培养,形成了在国际上有影响力的,拥有院士、杰青、973首席科学家等高层次人才研究队伍,入选国家基金委创新群体、科技部创新团队、教育部长江学者创新团队等,也是江苏省优秀学科梯队、青蓝工程创新团队、333工程优秀团队。研发场所面积13800平方米,仪器设备总值6100余万元,建有膜材料微观结构和宏观性能测试平台、中试放大平台、工程化实验平台。

在研项目及产品

1、新型陶瓷膜及产品,主要用于化工、生物医药、食品饮料、环保等相关物料的分离。

2、中空纤维分子筛膜及产品,主要用于有机溶剂脱水及高纯溶剂产品生产和回收。

3、PDMS膜及产品,主要用于VOCs的处理与回收。

4、气体除尘膜及产品,主要用于燃煤锅炉、钢厂、水泥厂等除尘以及粉体产品回收。

5、PVDF超滤膜及产品,主要应用于造纸、煤矿、化工、冶金、采矿等行业的中水回用工程,以及电厂、自来水厂、海水淡化预处理等行业的水质净化工程。

6、高性能复合纳滤膜及产品,主要用于物料分离和水处理的纳滤工程以及净水设备。

7、生物传感分析仪,主要用于医学检验、食品分析、环境监测等领域,实现对葡萄糖、果糖、蔗糖、乳酸、谷氨酸的快速定量检测。

孵化公司典型代表

江苏久吾高科技股份有限公司(上市公司,南通王子造纸采用了南京工业大学膜科学技术研究所的技术包,实施方是久吾高科,本次实际采访地点)

江苏久吾高科技股份有限公司是国内生产规模最大、品种规格最多、研发能力最强的无机陶瓷膜元件及成套设备的专业化生产企业,是膜集成系统解决方案的专业化提供商,中国膜工业协会常务理事单位,《管式陶瓷微孔滤膜行业标准》等标准的起草单位。

公司始创于1997年,是国内极少数拥有完全自主知识产权的陶瓷膜制备技术的企业。公司与南京工业大学膜科学技术研究所等多个国内外研发机构开展长期的研究合作,研制开发的多通道管式无机陶瓷微滤、超滤、纳滤膜系列产品填补了国内空白并达到世界先进水平,产品先后被列入国家“火炬计划”、国家重点成果推广计划和国家发改委批准的膜专项计划。多通道Al2O3、ZrO2陶瓷微滤膜及成套装备被国家经济贸易委员会认定为国家重点新产品。2003年公司通过ISO9000质量体系认证。2017年在深圳创业板挂牌上市。

公司产品与技术已广泛应用于氯碱化工盐水精制、石油化工膜催化反应、煤化工油水分离、精细化工产品净化,抗生素、酶制剂、医药中间体、氨基酸、有机酸、维生素、中草药等生物制品生产,高品质食用盐、酱油、食醋、(无硫)蔗糖、淀粉糖、(保健)酒类、果汁等产品生产,食品添加剂、甜味剂、天然色素等天然产物提取,茶叶深加工,含油废水、冶金废水、化工废水、造纸废水处理,大型超纯水制备,电厂浓盐水零排放,市政污水减排治理,高温气固分离,工业气体净化等。

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