“我們又中了一個(gè)海外的標(biāo)?！?月2日，在武漢科技大學(xué)一處實(shí)驗(yàn)室里，該校教授周志輝告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，今年他們投了8個(gè)標(biāo)，這是中的第7個(gè)。
從研究膜分離技術(shù)，到研發(fā)膜產(chǎn)品，再到開發(fā)膜法循環(huán)系統(tǒng)……周志輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走過了20年。如今，他不僅把滲透氣化膜帶到全國(guó)各地，市場(chǎng)占有率達(dá)70%，還把膜送出了國(guó)門。技術(shù)成功轉(zhuǎn)化的背后，是他瞄準(zhǔn)目標(biāo)、持續(xù)攻關(guān)的不懈努力。
武漢科技大教授周志輝。程毓攝
薄薄的膜，不可小覷
走進(jìn)周志輝的實(shí)驗(yàn)室，臺(tái)面上放著多個(gè)金屬盤。盤內(nèi)十幾個(gè)形似白色粉筆的管子惹人注目。管子表面附著他研制的滲透氣化膜——膜的孔徑為納米級(jí)，肉眼看不到，用手摸不著。
“溶液通過這些膜，大的分子留下來，小的分子透過去，從而實(shí)現(xiàn)分離，使溶液純化或濃縮?！敝苤据x介紹，膜分離技術(shù)是一項(xiàng)高效節(jié)能的新型分離技術(shù)，曾有專家指出，誰掌握了膜技術(shù)，就掌握了化學(xué)工業(yè)。
20年前，還在攻讀碩士學(xué)位的周志輝跟隨導(dǎo)師到化工企業(yè)調(diào)研，在熱氣騰騰的生產(chǎn)車間里，數(shù)十個(gè)罐子正在做溶液分離。這種精餾分離要在高溫下進(jìn)行，不僅能耗大、提純度不高，而且污染環(huán)境，存在易燃易爆的危險(xiǎn)。
當(dāng)時(shí)，國(guó)外已有團(tuán)隊(duì)在做膜分離技術(shù)。周志輝成為導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)里第一個(gè)研究滲透氣化膜的博士。他在實(shí)驗(yàn)室里做了大量的基礎(chǔ)研究，發(fā)表一系列論文，畢業(yè)后來到武科大工作。
是繼續(xù)研究不起眼的膜，還是做高大上的其它工作？徘徊不定之時(shí)，武漢一家高科技溶劑提純企業(yè)看到他的論文，慕名找來。根據(jù)企業(yè)需求，他用了半年時(shí)間研制出6平方米的膜。企業(yè)使用后，產(chǎn)品質(zhì)量提升了，生產(chǎn)成本降低了，環(huán)境污染減少了，效果不錯(cuò)。
當(dāng)時(shí)，正逢全國(guó)樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念，這讓他堅(jiān)定了科研目標(biāo)——專注地做綠色環(huán)保的膜分離技術(shù)。
然而，第一個(gè)大項(xiàng)目就讓他遇到了麻煩。
武漢一家制藥企業(yè)需要50平方米的膜和配套設(shè)備，要求一個(gè)月交貨。周志輝找了一個(gè)合作伙伴負(fù)責(zé)研發(fā)設(shè)備，他自己負(fù)責(zé)研發(fā)膜。每天，他和團(tuán)隊(duì)只做得出1至2個(gè)平方米的膜。為了按期交貨，他幾乎不休不眠地做，眼睛都熬紅了。
不料，企業(yè)使用后竟不斷出問題。周志輝到現(xiàn)場(chǎng)查看，起初，認(rèn)為是膜和設(shè)備的接口密封不嚴(yán)。解決密封問題后，膜又經(jīng)常斷裂。他把斷裂的膜拿回實(shí)驗(yàn)室檢查發(fā)現(xiàn)“不是膜的問題”。他又到現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)裝溶液的罐子有鐵銹。換了不銹鋼的罐子后，膜的使用總算恢復(fù)正常了。他每周跑這家企業(yè)，前后歷時(shí)大半年，終于解決了問題。
通過這次的折騰，周志輝體會(huì)到，不僅要研發(fā)出好的膜，還要研制好的配套設(shè)備。他在網(wǎng)上查不到相關(guān)資料，于是，在學(xué)校支持下租了一個(gè)廠房，開始做產(chǎn)業(yè)研發(fā)。
膜用上去，碳減下來
為了做出理想的設(shè)備，周志輝自學(xué)機(jī)械、自動(dòng)化等技術(shù)，一趟趟地跑企業(yè)，向技術(shù)工人請(qǐng)教。畫出圖紙后，又到設(shè)備廠和師傅溝通，反復(fù)調(diào)整參數(shù)。第一個(gè)設(shè)備花費(fèi)半年才做出來，他先自己學(xué)會(huì)操作，然后手把手地教工人們使用，再放心交給企業(yè)。
實(shí)驗(yàn)室做出來的膜管，長(zhǎng)度一般在10至12厘米，只有一只粉筆大小，分離的效果很好。而企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)需要的膜管，長(zhǎng)度至少要達(dá)到80厘米，甚至更長(zhǎng)。怎么保證膜孔的均勻分布和連續(xù)致密？
膜的厚度，只有頭發(fā)絲的200分之一。膜的孔徑，都是納米級(jí)的。比如，酒精里的乙醇分子直徑是0.42納米，其它分子的直徑是0.5納米，膜的孔徑要在0.42至0.5納米之間。而這樣的孔徑，要放大30萬倍才看得到。膜的研發(fā)難度可想而知。
經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，他們研發(fā)出一系列新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了膜的低碳合成和穩(wěn)定連續(xù)的生產(chǎn)。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試——酒精被膜攔截，雜質(zhì)透過膜后被氣化，分離出高純度的酒精，“整個(gè)工藝過程節(jié)能安全、循環(huán)凈化”。
然而，實(shí)驗(yàn)室培育的是“溫室花朵”，工業(yè)化因?yàn)榄h(huán)境復(fù)雜，需要的是“郊外野草”。怎樣讓膜和設(shè)備耐酸堿、強(qiáng)吸附？周志輝帶著團(tuán)隊(duì)深入企業(yè)，收集現(xiàn)場(chǎng)的各種影響因素，回到實(shí)驗(yàn)室不斷調(diào)整設(shè)計(jì)和參數(shù)。
歷經(jīng)10多年研發(fā)，他們終于攻克了一系列難題，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用，成為國(guó)內(nèi)最早將滲透氣化膜推向工業(yè)化的先行者。
一家企業(yè)算了算，使用滲透氣化膜后，運(yùn)行成本節(jié)省至少80%，最快2個(gè)月收回成本，最慢半年收回成本，還實(shí)現(xiàn)了“膜用上去，碳減下來”的效果。
怎樣讓更多的企業(yè)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)？不同行業(yè)、不同企業(yè)對(duì)膜孔和設(shè)備的要求不一樣，不同地域、不同老板的打交道方式也不一樣。周志輝的經(jīng)驗(yàn)是：“從品質(zhì)入手，企業(yè)要求80分，我們至少做到90分?！?span style="display:none">Ulk速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊，了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM
憑借過硬的實(shí)力和良好的信譽(yù)，他們一步步打開湖北市場(chǎng)。荊州、宜昌、襄陽、十堰，湖北各地企業(yè)用的越來越多，先后有60多家企業(yè)成為他們的“客戶”。
2020年，國(guó)家明確提出“雙碳”目標(biāo)。周志輝加大市場(chǎng)推廣力度，2023年產(chǎn)品暢銷我國(guó)90%以上的省份，被300多家企業(yè)使用，銷售量全國(guó)領(lǐng)先。
“中國(guó)膜”，走出去
據(jù)了解，膜的應(yīng)用非常廣泛，日常生活中90%以上的用品都要用到。比如純凈水，要去除雜質(zhì)；酒精，提高乙醇濃度；藥品，篩選需要的化合物；芯片，提煉高純度的溶液……使用膜分離技術(shù)和膜法循環(huán)設(shè)備，不僅可以精準(zhǔn)地分離出有用的液體，還可以回收廢水廢氣，進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)近“零”排放。
“膜應(yīng)用越多，碳排放就越少?！敝苤据x一邊研究適用更多場(chǎng)景的膜，一邊推動(dòng)膜的產(chǎn)業(yè)化，努力讓更多企業(yè)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。
他告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，目前膜技術(shù)的推廣應(yīng)用還很不充分，市場(chǎng)上90%以上的分離處理還在用精餾分離，用膜是高耗能走向節(jié)能的重要一步，將有助于推動(dòng)化工、醫(yī)藥、電子、新能源等行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
去年，他按照“研發(fā)一代，生產(chǎn)一代，儲(chǔ)備一代”的思路，把團(tuán)隊(duì)師生分成3組，把研發(fā)目標(biāo)瞄向“混合膜”——一種可以用于任何溶液的分離的膜。
周志輝常對(duì)師生說的一句口頭禪是“搞快一點(diǎn)”。憑借一系列關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新，周志輝帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)很快建成600多套滲透汽化膜成套設(shè)備，單臺(tái)設(shè)備每年可以處理十多萬噸溶劑。近兩年，他們?yōu)楦黝惼髽I(yè)新增經(jīng)濟(jì)效益10.88億元，減少二氧化碳排放22.1萬噸。
2023年，武科大的膜相關(guān)項(xiàng)目獲得湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，并收到來自美國(guó)和印度等國(guó)家的企業(yè)訂單。一片薄薄的“中國(guó)膜”，由此走出國(guó)門、走向世界。
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