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?成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：用于 CO2 分離的膜技術(shù)在天然氣、沼氣的 凈化，三次采油中的 CO2 回收，密閉空間中的 CO2 脫除以及減輕溫室效應(yīng)等領(lǐng) 域有廣闊的應(yīng)用性前景。與傳統(tǒng)的 CO2 分離技術(shù)相比，膜分離方法具有投資少， 能耗低，環(huán)境友好，設(shè)備簡(jiǎn)單緊湊、節(jié)約空間、高效靈活、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，而 且 CO2 濃度越高，膜法分離越經(jīng)濟(jì)，即使 CO2 濃度低于 5%，用膜法的費(fèi)用也 僅為吸收法的 64.7%。 18天津大學(xué)科技成果選編 19 可以用于脫除酸性氣體的膜主要有液膜、無機(jī)膜和高分子膜，實(shí)際應(yīng)用中滿 足氣體分離要求的目前只有高分子膜。但普通的高分子膜也存在高的滲透性和選 擇性不能兼得的缺點(diǎn)。含有固定載體的促進(jìn)傳遞膜兼具液膜和普通高分子膜的優(yōu) 勢(shì)，能同時(shí)具有高的分離系數(shù)和透過速率，而且穩(wěn)定性好，是一類很有發(fā)展前途 的氣體分離膜，已引起國際上研究者們的極大關(guān)注。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：本研究成果合成了幾種對(duì) CO2 具有促進(jìn)傳遞作 用的固定載體膜材料，通過載體與 CO2 的相互作用促進(jìn) CO2 在膜內(nèi)的傳遞，因 而具有較高的滲透選擇性。同時(shí)由于載體是以化學(xué)鍵固定在高分子上，因此具有 很好的穩(wěn)定性。 本成果以自主開發(fā)的固定載體膜材料為分離層，以多種材質(zhì)的超濾膜為基膜， 制備了用于 CO2 分離的固定載體復(fù)合膜。所研制的復(fù)合膜，其 CO2/CH4 透過分 離性能處于世界領(lǐng)先水平。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：所制備的固定載體復(fù)合膜 CO2/CH4 分離因子 可達(dá) 100～300，CO2 滲透速率可達(dá) 10-6～10-5 cm3(STP)/cm2·s·cmHg。 本研究成果共獲得發(fā)明專利 3 項(xiàng)，分別為： 1. 用于酸性氣體分離的固定載體復(fù)合膜制備方法（專利號(hào)：ZL02148632.8） 2. CO2 氣體分離復(fù)合膜的制備方法（專利號(hào)：01144974.8） 3. 用于分離酸性氣體的固定載體復(fù)合膜制備方法（專利號(hào)：ZL02158530.X） 本成果與所在課題組其他成果一起，獲 2004 年度天津市自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng) 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：本研究成果所開發(fā)的 CO2 分離膜制備技術(shù)其經(jīng) 濟(jì)效益是明顯的。首先，采用 CO2 膜分離可以降低我國能源生產(chǎn)的成本。我國 目前的天然氣產(chǎn)量已經(jīng)超過 300 億 m3，若其中的 10%以膜分離方法來進(jìn)行凈化， 則需要約 12 萬 m2 的膜才能滿足需要，與傳統(tǒng)方法相比每年可節(jié)約 4000 萬元。 此外，由于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要，采用城市生活垃圾和其他工業(yè)垃圾生 產(chǎn)沼氣近年來得到了迅速發(fā)展。至今，我國已建設(shè)了大中型沼氣池 3 萬多個(gè)，總 容積超過 137 萬 m3，年產(chǎn)沼氣 5.5 億 m3，采用膜分離技術(shù)處理這些沼氣也需要 大量的 CO2 分離膜。最后，隨著海上油氣資源的開發(fā)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氣肥的大 量使用，對(duì) CO2 分離膜的需求和產(chǎn)生的效益也很大。天津大學(xué)科技成果選編 應(yīng)用領(lǐng)域： 1. 天然氣、沼氣的凈化； 2. 三次采油中的 CO2 回收； 3. 密閉空間中的 CO2 脫除； 4. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氣肥的使用。 該項(xiàng)目需要以下條件： 1. 聚合物合成的相關(guān)設(shè)備及原料：反應(yīng)釜，冷卻裝置等。 2. 復(fù)合膜加工設(shè)備及原料：涂膜機(jī)，干燥器，膜交聯(lián)設(shè)備，交聯(lián)劑等。 3. 膜組件加工設(shè)備及原料。 4. 需要廠房面積大于 1000m2。 合作方式及條件： 由天津大學(xué)提供膜材料合成、復(fù)合膜制備、交聯(lián)等相關(guān)技術(shù)，由合作方提供 廠房、設(shè)備、原材料及相關(guān)的人員配套。 

膜法口罩的核心是高性能空氣凈化膜材料，該材料具有由納米纖維構(gòu)成的三維類蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)，形成的微孔尺寸可控制在0.1到0.5微米范圍內(nèi)，能有效過濾99%以上的非油性顆粒，有效攔截各種固體氣溶膠、飛沫和病毒，同時(shí)具有良好的透氣性，不會(huì)產(chǎn)生呼吸的不適感。空氣凈化膜材料除了可用于制作口罩外，還可以用于空氣凈化器、醫(yī)療防護(hù)服等領(lǐng)域。基于膜材料制作的防護(hù)服，具有良好的抗菌拒水性能，是醫(yī)療防護(hù)中等級(jí)最高的醫(yī)用防護(hù)服，它的特點(diǎn)是人體的汗氣可以向外散發(fā)，而外面的水和細(xì)菌病毒等不能進(jìn)入，且具有優(yōu)異的耐老化、耐消毒等性能，可經(jīng)常消毒殺菌。 在工業(yè)領(lǐng)域空氣凈化膜用于煙塵的超低排放控制，已經(jīng)推廣應(yīng)用了上百套工程裝備，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益二十多億元，先后獲得中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)、中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、侯德榜化工科學(xué)技術(shù)青年獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)。?????以空氣凈化膜為核心濾材的5萬口罩已經(jīng)在南京市江北新區(qū)、浦口區(qū)多家政府機(jī)構(gòu)、江蘇省膜產(chǎn)業(yè)園入園企業(yè)等上百家單位使用，為堅(jiān)持在防疫一線工作的人員提供了有力保障。在南京市政府召開的防疫物資主題會(huì)議上，空氣凈化膜技術(shù)受到了南京市工信局、科技局等部門的高度重視，。

壓電駐極體是具有強(qiáng)壓電效應(yīng)的柔性駐極體材料，因其表現(xiàn)出“類鐵電性”和，也稱為鐵電駐極體，是一類新型的人工智能和新能源材料。它的壓電性源于雙極性空間電荷在聚合物基體上的取向排列，以及材料特殊的微孔結(jié)構(gòu)。壓電駐極體膜是具有強(qiáng)壓電效應(yīng)的新型柔性壓電功能膜，與傳統(tǒng)壓電材料的壓電效應(yīng)起源有本質(zhì)區(qū)別。 與壓電陶瓷和傳統(tǒng)的鐵電聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比較，壓電駐極體具有一些獨(dú)特的性能：壓電駐極體在提高壓電活性的同時(shí)還擁有聚合物的高柔韌性、薄膜型（厚度可低至40µm）、超輕（體密度可低至330kg/m3）、低成本、低電容率、可大面積成形，以及低聲阻抗（0.03MRayl）等特點(diǎn)。經(jīng)過特殊工藝制備的壓電駐極體薄膜的準(zhǔn)靜態(tài)壓電系數(shù)d33高達(dá)1000pC/N，這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PVDF（約25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，壓電駐極體組合了壓電陶瓷和鐵電聚合物薄膜各自的優(yōu)點(diǎn)，在國防、醫(yī)療、航空航天、綠色能源（例如寬頻帶振動(dòng)能量采集器、生物運(yùn)動(dòng)能量采集、海浪發(fā)電等）、控制、通訊（例如自供能微型無線傳感網(wǎng)絡(luò)）、智能結(jié)構(gòu)、電聲換能器、空氣耦合超聲換能器等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王小英教授團(tuán)隊(duì)提出一種由天然高分子和無機(jī)材料納米雜化獲得的冠狀病毒防護(hù)材料，實(shí)現(xiàn)快速成膜，在口罩和防護(hù)服的最外層形成一層具有抗菌抗病毒效果的透氣防護(hù)層。此外，針對(duì)醫(yī)護(hù)人員長(zhǎng)期帶口罩而產(chǎn)生的疼痛、麻木、壓紅，甚至破損等問題，使用改性天然高分子和無機(jī)抗菌材料復(fù)合的超薄海綿作為防護(hù)夾層，實(shí)現(xiàn)集抗細(xì)菌感染、快速愈合和平衡修復(fù)為一體的創(chuàng)面修復(fù)，該技術(shù)已與北京大學(xué)口腔醫(yī)院、南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院、廣州華僑醫(yī)院等多家醫(yī)院開展了合作研究。 團(tuán)隊(duì)研發(fā)的超薄海綿防護(hù)夾層點(diǎn)擊查看原文

智能隔熱調(diào)光復(fù)合膜，是將液晶和聚合物結(jié)合而成的一種具有電光響應(yīng)特性的膜材料，它主要工作在散射態(tài)和透明態(tài)之間。 智能隔熱調(diào)光復(fù)合膜研發(fā)團(tuán)隊(duì)立足地域優(yōu)勢(shì)與獨(dú)特的人才優(yōu)勢(shì)，與江蘇柏鶴化工集團(tuán)開展了長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作，研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建了智能隔熱調(diào)光復(fù)合膜研發(fā)平臺(tái)，通過多年的合作，構(gòu)建了一條產(chǎn)學(xué)研的聯(lián)合道路，開創(chuàng)了雙贏的局面。 研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過多年實(shí)驗(yàn)探索，制備出低驅(qū)動(dòng)電壓、高對(duì)比度、耐黃變性能優(yōu)異的智能隔熱調(diào)光復(fù)合膜，有著優(yōu)良的光學(xué)性能和極強(qiáng)的實(shí)效穩(wěn)定性。 目前智能隔熱調(diào)光復(fù)合膜開始邁向批量生產(chǎn)階段，可替代進(jìn)口產(chǎn)品。 主要技術(shù)指標(biāo)： 應(yīng)用范圍： 電致變色智能窗在電場(chǎng)作用下具有光吸收透過的可調(diào)節(jié)性，可選擇地吸收或反射外界的熱輻射和阻止內(nèi)部熱擴(kuò)散，減少辦公大樓和民用住宅等建筑物在夏季保持涼爽和冬季保持溫暖而必須耗費(fèi)的大量能源。同時(shí)，也起到改善自然光照程度、防窺、防眩目等作用。可減少室外遮光設(shè)施、滿足現(xiàn)在建筑物采光和美觀的需要，解決現(xiàn)代不斷惡化的城市光污染的問題。此外，電致變色智能窗在飛機(jī)、汽車等方面也有很大的應(yīng)用前景。 以建筑行業(yè)為例，我國建筑能耗占社會(huì)總能耗的三分之一以上，引起的溫室氣體排放率已達(dá)到25%。通過窗玻璃的熱交換在夏天和冬天分別占到總能量交換的71%和48%，是外圍結(jié)構(gòu)中最突出的能耗“集散地”。若合理利用智能隔熱調(diào)光復(fù)合膜，民用建筑和公共建筑可分別節(jié)能約20%和12%，市場(chǎng)需求巨大。

本項(xiàng)目選擇化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的聚合物制造中空纖維膜底膜，通過合理的鑄膜液配方與紡絲工藝設(shè)計(jì)，使膜絲呈完整非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，既具有良好的分離精度，又有較大的滲透通量。進(jìn)一步地，通過特殊的涂覆工藝，將PDMS或類似的耐溶劑物質(zhì)涂覆到中空纖維底膜的孔壁上，最終形成耐溶劑效果優(yōu)越的中空纖維復(fù)合膜。在進(jìn)行組件封裝時(shí)，也選用耐溶劑類型的膠水澆鑄組件，確保產(chǎn)品能長(zhǎng)期應(yīng)用于有機(jī)溶劑體系的除雜凈化或溶劑回收。

平板膜生物反應(yīng)器的性能指標(biāo)全部達(dá)到上述“膜生物反應(yīng)裝置”的界定描述條件要 求。 利用自主研制的核心膜組件、膜單元、膜支架，及相應(yīng)的平板膜生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)、 運(yùn)行調(diào)試技術(shù)，課題組已經(jīng)建立了兩個(gè)示范工程，其中，白龍港水質(zhì)凈化廠中的中水回 用項(xiàng)目為目前報(bào)道的國內(nèi)最大平板膜生物反應(yīng)器應(yīng)用項(xiàng)目。 課題組為目前國內(nèi)唯一掌握平板膜生產(chǎn)、平板膜組件制作、膜組件性能評(píng)價(jià)、膜生物反 應(yīng)器設(shè)計(jì)、污水處理整體工藝流程設(shè)計(jì)、膜生物反應(yīng)器調(diào)試、清洗和運(yùn)行管理整套技術(shù) 的單位。 

該技術(shù)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能分子篩膜的規(guī)模化制備，獲得了能夠穩(wěn)定運(yùn)行的膜分離裝備。與傳統(tǒng)精餾、吸附等技術(shù)相比，該技術(shù)可節(jié)約能耗50%以上。技術(shù)指標(biāo)：該技術(shù)依據(jù)分離體系處理量的要求，設(shè)計(jì)不同膜面積的分離裝置，原料預(yù)處理方式等，開發(fā)出滲透汽化膜分離工藝。已在化工、生物醫(yī)藥等企業(yè)推廣工業(yè)裝置70余套，涉及甲醇、乙醇、異丙醇、乙腈、四氫呋喃等多種溶媒脫水，為企業(yè)創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在有機(jī)溶劑脫水領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用的最廣的質(zhì)子交換膜是由美國杜邦公司生產(chǎn)的Nafion膜，Nafion膜高的甲醇滲透率導(dǎo)致甲醇燃料電池的性能下降，針對(duì)這個(gè)問題我們以PBI為基體，通過添加兩親性修飾的PAMAM樹枝狀大分子（ZC-PAMAM），制備了復(fù)合型質(zhì)子交換膜，與Nafion相比，PBI/ZC-AMAM復(fù)合膜在保持較高電導(dǎo)率的同時(shí)，甲醇滲透率下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)，具有很好的應(yīng)用前景。

分子篩膜滲透汽化脫水技術(shù)是一種新型的膜分離技術(shù)，通過膜一側(cè)引入含水有機(jī)溶劑，而另一側(cè)抽真空的方式，能夠有效實(shí)現(xiàn)溶劑脫水，獲得高純?nèi)軇┊a(chǎn)品。與傳統(tǒng)精餾、吸附等技術(shù)相比，該技術(shù)可節(jié)約能耗50%以上，收率達(dá)99%。除此之外，該技術(shù)操作方便、過程易于控制并且環(huán)境友好，無廢棄物排放。