历经七年攻关,硅元研发的陶瓷新材料攻克世界技术难题,不但为环境保护提供了解决方案,更将大大推动淄博传统陶瓷产业实现新旧动能转换 污水变清水 只需一片“陶瓷膜”

硅元陶瓷膜泡沫陶瓷陶瓷缸套、柱塞以陶瓷膜为核心构件的陶瓷管市民参观硅元新材料量杯里是经陶瓷膜过滤后的清水,与工业废水形成鲜明对比今年陶博会的硅元展厅,有个咕噜咕噜响的大玩意吸引了众人目光。只见,一玻璃缸中盛放着浑浊发黑的工业废水,但在另一侧水龙头处却出现了汩汩清水,一黑一清,对比鲜明。

从污水到清水的神奇变化,源于浸泡在污水中的一组陶瓷管,其核心就是硅元历经七年攻关、研发出来的陶瓷新材料——陶瓷膜。

新能源新材料产业是山东新旧动能转换“十强”产业之一,是培育发展新动能、赢得竞争新优势的关键突破点。新材料陶瓷膜的出现不但为水处理提供了解决方案,更将大大推动淄博传统陶瓷产业迈向高质量发展。

陶瓷膜的原理

在现场记者看到,工业废水经过陶瓷管的过滤后从出口流出,清澈见底,无异于清水。今年6月刚成立的硅元陶瓷膜公司副总经理孟凡朋告诉记者,这是一台陶瓷膜过滤演示机,直观地表现出了陶瓷膜可使污水变清的原理。

“这一组陶瓷管,是污水处理的核心部件,肉眼能看到的部分,是支撑体；支撑体上有多个通道,通道内壁的表层就是陶瓷膜；陶瓷膜与支撑体之间,是过渡层。”孟凡朋说,污水处理看似靠的是陶瓷管(板),其实更准确地说是人们无法用肉眼观察到的、孔径为纳米级的陶瓷膜。

据孟凡朋介绍,陶瓷膜过滤的原理是,它由无数块不规则的小石子一样的陶瓷颗粒构成,颗粒之间,就构成了孔隙。从最外面的支撑体,到最里面的陶瓷膜,孔径依次变小,陶瓷膜的孔径只有20-100纳米。

机器运转时,借助水泵抽水所产生的负压,污水中的杂质,因颗粒大小不同而被依次阻挡在陶瓷膜、过渡层、支撑体之外,污水中的清水则渗透进通道,然后被抽出来,而从而实现了污水处理的目的。因为陶瓷膜的孔径只有几十纳米,过滤出来的水是相当清纯的。

孟凡朋骄傲地说:“这些深黑色的工业废水,经过处理后变成透明纯净的水,相关指标达到了国家一级排放标准甚至是饮用级别。”

陶瓷膜的诞生

专心专注,才能实现飞跃。新材料的研发没有捷径可走,需要企业拥有尊重科学、长跑前进的定力。

硅元就是如此。

多年来,山东硅元依托硅研院几十年来在无机非金属材料研发的经验和优势,瞄准世界新材料产业前沿,为石油、造纸等领域研发陶瓷新材料:亚微米99氧化铝陶瓷高速造纸机用耐磨部件；石油钻采用陶瓷缸套柱塞;电力石化用大尺寸球阀；;造纸用特大型大尺寸微晶除砂器;冶金、精细化工用泡沫陶瓷……

一项项新的科技发明让硅元新材料一次次跻身同类产品的世界前列。本着转化一批、研发一批、储备一批的科研原则,2010年硅元瞄准陶瓷膜行业正式立项,同时特聘丹麦奥尔堡大学终身教授岳远征作为公司首席科学家,组建了专业项目研发团队。

作为项目团队成员之一、材料学博士的孟凡朋回忆说,项目团队一共八个人,七年来他们反复试验,在陶瓷膜材质、膜元件、装备及工程化应用等方面联合攻关,最终于2017年成功攻克陶瓷膜在工业废水中耐酸碱度差、通量(处理量)低等关键技术,被相关专家评定为“具有世界先进水平”。

因为陶瓷膜在陶瓷新材料领域的卓越贡献,该项目负责人樊震坤被评为“2017年度泰山产业领军人才”。同时该项目已申请专利15项,其中国内发明专利10项,国际发明专利2项；授权专利5项,其中国内发明专利3项,国际发明专利1项。

陶瓷膜的应用

相比传统的有机材料膜,陶瓷过滤膜的优势在于,它是无机过滤膜。因为一般的工业废水往往温度或者酸碱度较高,利用有机材料膜过滤,达到一定温度时,就会丧失过滤的精密度。而陶瓷经过千度以上高温烧制,具有耐高温、耐腐蚀的特性,因此可以在石化含油废水、纺织废水、中水回用、市政污水等领域有着广泛的应用,市场前景广阔。

同时,陶瓷膜技术在牛奶消毒、纯生啤酒生产等民生领域,也有着突出的表现。比如牛奶消毒,传统的超高温除菌工艺,在高温杀菌的同时也破坏了牛奶中众多的活性营养成分。而陶瓷膜可在低温状态下工作,天然的鲜乳通过微米孔径的陶瓷膜过滤,在保证安全的同时,避免了蛋白质的热变性,全面保留了鲜奶中的营养成分。

从试验到车间。2017年山东硅元正式将陶瓷膜科研成果进行产业化转化,建成了管式及平板陶瓷膜生产线,一投入市场便供不应求。今年深圳一家企业就购置了400片约200㎡的平板陶瓷膜用于工业废水处理,目前经过调试,已经正常运转,性能稳定,客户反应良好。

陶瓷膜的未来

从无到有,从小到大。

为了满足客户需求,进一步开拓陶瓷膜市场,山东硅元也在不断完善企业组织架构,并于今年6月28日正式成立山东硅元膜材料科技有限公司(简称硅元膜),潜心研发陶瓷膜。

孟凡朋告诉记者,公司计划建设全自动、智能化车间,实现陶瓷膜的规模化生产,预计年产值将达到25-30万平方米。

对于淄博陶瓷产业而言,陶瓷膜意义非凡。

硅元陶瓷膜公司董事长樊震坤告诉记者:陶瓷作为淄博市的七大传统产业之一,必须由快速发展向高质量发展转变,而转变的力量就来自于科技创新。因此,陶瓷膜的出现对淄博市实施新旧动能转换具有特别重要的意义。

首先是环境保护和治理。淄博作为传统老工业城市,在依靠资源寻求城市发展的年代,埋下了环境污染的隐患,尤其是水污染。近年来,市委市政府下大气力加强环境综合整治,陶瓷膜污水处理技术将在其中大显身手,为自来水改造升级、市政污水、海水淡化等领域提供新技术和新方案。

其次是培育新动能。全市实施新旧动能转换重大工程,就是要着力做好“高、新、轻、绿”四篇文章,突出促进七大传统产业提档升级、五大新兴产业倍增崛起。随着陶瓷膜新材料的广泛应用,硅元必将为淄博陶瓷产业的提档升级探索出一条全新的路径。

创造向未来。

硅元60年,从未停止科技创新的脚步,这是硅元之魂。

樊震坤告诉记者,目前硅元科研团队正致力于更高端的陶瓷分子筛渗透气化膜研发。据了解,这是一项可达到分子级分离能力的技术,可广泛应用于化工、医药行业中的有机溶剂及混合溶剂中的微量水的脱除,废水中有机污染物分离及高价值有机组分回收等一系列复杂分离领域,将弥补常规陶瓷膜无法达到的10纳米以下的过滤。研发成功后,硅元将在世界陶瓷新材料领域再立新功!(晚报记者沙红翠赵晓雯)

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