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1 成果簡介本系統采用了一種多翅片降膜蒸發方式，通過高效降膜蒸發、膜態冷凝等強化傳熱傳質技術，有效提高了單位體積裝置淡水產率。其產淡水效率比目前市場上其他蒸發式產品更高， 70℃時單位體積產淡水率即可達到 135kg/(m3·h)，溫度更高時產淡水率將進一步提高。在產淡水量相同的情況下，本系統的結構更緊湊、反應更迅速。系統樣機見圖 1。 本系統采用多種創新性設計，降低了系統能耗，更加節能環保。本系統可利用的熱源形式和溫度范圍更廣，熱源溫度在 50℃左右時系統即可產出淡水，可利用蒸汽、熱水、太陽能、地熱水和廢熱氣等熱源，應用前景廣闊。 本系統采用一體化設計，使結構更為緊湊，外界環境一定震動時仍能正常工作，方便搬運、攜帶，可靠性好。圖 1 多翅片降膜蒸發緊湊式海水淡化系統樣機 圖 2 多翅片降膜蒸發緊湊式海水淡化系統淡水產量隨熱源溫度變化曲線2 應用說明此系統可充分利用低品位熱能，如地熱、工業廢熱、交通工具廢氣余熱等低溫熱源（ 50~100℃），適用范圍較廣。大規模的海水淡化設備可以與大型火電廠、化工廠等相結合。小規模的海水淡化設備可以利用太陽能加熱設備等，淡化后的水可直接飲用。3 效益分析此系統設計上的創新與優化使得投資成本大為降低。運營成本非常低，每天僅需 2 度電。目前市場上常見的反滲透膜式海水淡化設備的單位產淡水量所需成本是此系統的 10~30 倍，預計此系統一年半即可收回成本。

本發明公開了一種聚酰胺復合膜表面改性的方法。包括如下步驟：（1）將含有咪唑、吡啶等氮雜環基團的共聚物溶解在溶劑中，配成涂覆液；（2）將待改性的聚酰胺復合膜浸泡在涂覆液中一段時間后，取出后干燥，在膜表面形成涂覆層；（3）將表面涂覆后的聚酰胺復合膜進行表面季銨化交聯處理，在膜表面形成氮雜環兩性離子聚合物凝膠層。表面改性后聚酰胺復合膜的抗污染能力和抗氯性能顯著增強，延長了聚酰胺復合膜在納濾分離和反滲透海水淡化等應用中的使用壽命。本發明工藝簡單、反應條件溫和，對改善聚酰胺復合膜的綜合性能具有重要意義。

在各種工業過程中，液滴撞擊到固體表面形成液膜的現象廣泛存在，如選擇性催化還原（SCR）系統中汽車尾氣排放管上尿素溶液液膜的形成等。對液膜進行定量分析不僅能更好的了解液膜形成和蒸發這個極其復雜的物理過程的本質，也對優化所涉及的各種工業過程具有非常重要的意義。在許多情況下，溶液液膜厚度以及液膜內部的成分濃度是密切相關的，對其機理等的研究中這些參數相互耦合，給模型建立和求解帶來困難。傳統的測量方法只能實現對單個參數(厚度或濃度)的測量，無法同時測量。本項目基于比爾-朗伯定律建立溶液液膜多參數反演模型。基于不同濃度的溶液在紅外區域高精度的吸收光譜，通過對溶液吸收系數與濃度的關系進行優化分析組合兩個波數位置，實現對溶液厚度及濃度高精度、高靈敏度的測量。

本項目技術以膜分離技術為基礎，針對特定化工園區深化尾水的特征，進行水質詳細分析，提出合理預處理工藝和整體工藝設計；反滲透膜多段式組合工藝研究；反滲透濃水處理技術開發；單元技術的匹配與集成；整體工藝試車與連續運行。根據水質差異，園區水回用率可以達到70~80%，出水可分質使用，可以應用到鍋爐、工藝用水等，噸水處理成本2.1元/t。應用概況： 本項目技術解決了化工園區生化出水的排放問題，同時有利于化工園區總水量需求的難題和總排放量的瓶頸，具有較好的實際應用價值和廣闊的市場前景。

技術簡介： 聚丙烯是廉價易得的熱塑性聚合物，具有耐溶劑和耐細菌降解的優良性能。通過熱致相分離的方法可以將聚丙烯制備成孔徑為 0.1~0.3μm 不同孔徑的中空纖維微孔膜。熱值相分離法制備的膜具有孔徑分布窄、孔隙率高，強度高和耐有機溶劑的特點。可用于海水淡化預處理、水處理、空氣凈化、液體調味劑和液體飲料除濁、膜蒸餾、膜萃取等過程中。通過降低稀釋劑含量和調整制膜工藝，可以生產血液氧合器(人工肺)用膜，替代進口。 應用前景分析： 水是人類生存最主要的物質，隨著社會進步和人民生活水平的提高，水用量增大、品質提高。膜法水處理是目前公認的成本最低的水處理技術，具有很好的應用前景。課題組可以提供成熟的熱致相分離聚丙烯中空纖維膜制備技術。 經濟效益預測： 聚丙烯是最廉價的膜材料，由聚丙烯生產的膜成本低于聚偏氟乙烯、聚砜等膜材料生產的膜，聚丙烯膜的生產具有較好的經濟效益。 技術成熟度:產業化項目

成果與項目的背景及主要用途：本技術、設備與配套的產品應用于污水處理領域。其成果主要包括：新型膜組件反應器、新型處理工藝和具有安全環保優勢的免維護系統。其中新型膜組件反應器是以聚偏氟乙烯（PVDF）為材料，以耐腐蝕材料為骨架，具有獨立知識產權；新型處理工藝和具有安全環保優勢的免維護系統能夠具有：出水清澈透明、容積負荷高、占地面積小、抗沖擊負荷能力大、剩余污泥產量低、系統運行管理簡單、運行成本低、易于集成并實現自動化等特點。本產品具有聯合組裝曝氣功能，應用該它可以很好的將區域污水、洗浴廢水、生物難降解廢水和醫藥制藥廢水等進行處理。處理后的出水水質完全滿足國家城市雜用水的水質標準。是目前國內外公認的、在區域（小區、開發區等）中水回用領域中最先進的處理技術之一。 技術原理與工藝流程簡介：近年來，隨著膜生產技術的提高和生產成本的降低，膜技術在污水處理領域中的應用特別是與生物反應器相組合的膜生物反應器（MBR：Membrane Bio-Reactor）作為一種新型高效污水處理技術在國際上受到了廣泛關注。以超濾或微濾膜與傳統的活性污泥生化處理技術相結合而成的膜生物反應器，以膜分離過程取代重力沉降過程，不論污泥顆粒的沉降性能如何，均可完成固液分離過程，并且可以避免因生物體流失而造成的系統運行失敗。此外，采用膜分離與活性污泥法相結合的膜生物反應器處理含碳有機物，能使有機物深度氧化，并且能完全保留生物體，使污泥保留的時間相當長，從而完全保留體系中緩慢生長的硝化細菌，可同時通過硝化與反硝化作用成功除氮，在低溫時亦能維持高處理能力。MBR 反應器能夠維持高處理能力而使處理廠規模縮小，還可通過維持低 F／M 比例減少剩余污泥產量。對于各類污水，使用本產品進行處理是一種特別有效的方法，它可以將生物降解的物質分離出去，而將微生物留在生物處理池中。這樣可以使生物池內微生物的含量處于最佳濃度，反應速度最快。和其他污水處理方法相比，使用膜生物反應器進行再生水處理不僅可以節約大量水資源，還可以減少設備占地，節約能源，減少設備和運行和管理費用，避免二次污染，有著很好的環境效益、社會效益和經濟效益。 技術水平及專利與獲獎情況： 已經獲得的相關專利： 1．帶有電位測控的工業廢水處理系統（發明專利） 2．膜反應器（實用新型） 已經申請的相關專利： 1．超聲波膜反應器（2004200289565.4） 2．工業廢水氣動攪拌機（200420056558.3） 已經獲得的獎項：高校節水技術（天津市科技進步二等獎） 應用前景分析及效益預測：通過本產品的應用，可以帶來巨大的環境效益、生態效益、經濟效益及社會效益，通過中水回用項目，使天津大學成為國內第一所具有一流的教育環境、一流的節水技術（包括節水器具）全面綜合開發的研發基地，為實現天津市創建環境保護模范城市的奮斗目標，為天津市的發展以及全國各高校的建設提供了一定的借鑒作用。該項目經濟效益顯著，其年投資與效益分析約為 1:0.4 左右，即可以得到約 40%的回報。 應用領域：環境保護、污水回用。

具有微納多孔結構的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效過濾、防水透聲、高端織物、醫療器械等國民經濟戰略新興產業的關鍵材料。但是，由于PTFE材料極難加工，近五十年來，只有美國Gore公司開發的拉伸法實現了PTFE微孔產品的大規模商品化生產，產值高達百億。但是，拉伸法存在的一些頑固問題仍然沒有得到解決，如產品均勻性、產品孔徑與孔隙率的。本成果顛覆傳統拉伸法，創造性地提出了基于剪切誘導原位成纖工藝，巧妙地解決了存在半個多世紀的問題，可制備具有高孔隙率、小孔徑、高強度的高性能PTFE微孔材料，并且可根據生產需求靈活調整產品宏觀性狀與微觀結構，僅通過簡單的工藝參數調整，即可實現具有不同微觀結構的平板膜、纖維、中空纖維膜、微孔泡沫等批量化生產。與拉伸法相比，本成果工藝靈活、設備簡單、能耗顯著降低、無環境污染，具有良好的產業化潛力。此外，本成果提供了一種具有普適性的PTFE微孔材料改性方法，可以通過先進的復合工藝實現具有高導電、高導熱等功能化PTFE材料，有效填補市場空白。圍繞本成果，已發表多篇國際論文、申請四項國家發明專利、兩項海外專利，在油水/固液分離、先進織物等領域具有良好應用前景，相關產品已成功驗證并得到多方行業內專家認可。

本團隊先后承擔了北京市自然科學基金項目二項、國家自然基金項目二項以及國際合作項目一項。針對氫燃料汽車的氫儲存問題，目前研發出了新型鎂基復合儲氫材料，其儲氫量（達 6.0wt.%以上）已經超過美國能源部所要求的儲氫量指標（5.5wt.%），具備了實際應用價值。在全固態鋰離子電池材料研究領域，本團隊還與加拿大西安大略大學孫學良院士合作，開展新型全固態鋰離子電池材料研究。目前通過界面改性顯著提高了全固態鋰離子電池的高倍率放電性能及壽命，相關成果發表在《ACS AppliedMaterials & Interfaces》等期刊上。一種高容量儲氫材料；一種高容量長壽命全固態鋰離子電池材料的改性技術。

新材料、高分子材料專業

一種高效保溫隔熱材料 SiO2 納米多孔氣凝膠，美國已將類似的材料用于航天飛機。 這種性能優異的新型保溫隔熱隔聲材料，其纖細的多孔網絡結構使之具有極低的固態熱 傳導以及氣態熱傳導。在常溫常壓下熱導率可低達 0.02W/（m?K），是當前熱導率最低的 固態材料。它不僅根據熱導率推算，一塊不到一寸厚的 SiO2納米多孔氣凝膠，相等于二 十至三十塊普通玻璃或 15cm 厚度的混凝土墻體的隔熱功能。鑒于目前建筑材料的隔熱 性能差,僅上海的建筑能耗占總能耗的 25.4%，因此有關專家呼吁應大力推廣各類保溫隔 熱輕質材料，SiO2納米多孔氣凝膠以其優異的保溫隔聲性能有望成為一種環保型高效保 溫隔聲輕質建材。另外 SiO2納米多孔氣凝膠還具有透光性，可以有效地透過可見光，同 時可以高效地阻隔紅外輻射，因此，用于建筑物可以很好地兼顧采光和節能。