單片型雙極膜應用駛入快車道

　　單片型雙極膜應用駛入快車道

　　——記北京廷潤膜技術開發有限公司

　　廷潤均相膜應用于氯化銨廢水濃縮。 （劉芬 攝）

廷潤雙極膜應用于中石化某催化劑公司。 （劉芬 攝）
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　　在分離膜產業中，雙極膜是個獨樹一幟的分支。我國在全球首創了單片型雙極膜，打破了國際壟斷，讓貴族產品走向平民化。完成這一創舉的正是北京廷潤膜技術開發有限公司。正因如此，在中國膜工業協會20周年表彰企業中，廷潤被評為“新銳企業”。

　　“今年以來，廷潤雙極膜的大規模應用一下子形成了‘開閘’效應，很多項目紛紛前來尋求合作，希望用雙極膜和均相陰、陽離子膜實現傳統工藝改造升級和工業廢水的資源化回收利用。中國人自己的雙極膜應用駛入了快車道?！?北京廷潤膜技術開發有限公司總經理黃泉森備感欣慰地說。

　　世界首創單片型雙極膜? 引發電滲析技術革命

　　雙極膜以能將水解離成氫離子和氫氧根離子的特性，將雙極膜和陰陽離子交換膜結合使用，能將鹽轉化成酸和堿，展現了巨大的應用潛力。它于上世紀50年代一經被發現，就受到各國膜研究機構的重視，先后出現了各種雙極膜制造技術及其產品。但全球雙極膜產品主要被德國、日本等公司壟斷，價格一直居高不下。

　　廷潤公司以膜領域專家葛道才為首的研發團隊另辟蹊徑，采用含浸法自主研發出單片型雙極性膜。含浸法是用制膜基材含浸聚合物的單體制成基膜，再在基膜兩側通過化學反應使之帶上相反電荷基團制成雙極膜，該法制得的雙極膜是單片型的，不存在空間上的兩層，從而解決了國際上雙極膜在使用過程中陰、陽兩層容易脫離的難題。

　　這種獨到的雙極膜制造技術及其產品獲得了國家發明專利，擁有自主知識產權，現今已形成了產業化規模。產品經過中科院、杭州水處理中心等科研院校測試對比，可與國外的同類產品性能媲美，而且在價格上更具優勢，徹底打破了長期以來國外企業對雙極膜技術和市場的壟斷。

　　廷潤公司產品工藝和技術先進，產品精度高，測量簡單、穩定性好，并且已經形成一套完善的生產工藝流程。該產品技術國內領先，填補了國內雙極膜產品制備市場空白，且價格僅為國外產品的1/2，關鍵技術已達國際先進水平。

　　由雙極膜組裝的電滲析裝置可以直接用鹽制備酸和堿，并對原有存在環境污染的生產有機酸的工藝進行技術改造，不僅能提高生產效率，還能有效地消除環境污染。所以，雙極膜的出現是電滲析技術的一場革命。

　　2012年，廷潤公司獲得了國家高新技術企業認定。目前，廷潤主營業務范圍包括單片型雙極膜、均相陰陽離子交換膜及雙極膜電滲析裝置的研發與制造，還與中科院過程所合作成立了“中科院過程所—廷潤荷電膜技術開發與應用實驗室”，結合中科院過程所在膜材料和膜工程應用上的優勢，進一步優化膜應用過程，在水資源開發、節能環保、傳統工藝改造升級等方面發揮了更大作用，打開了市場局面。

　　高鹽廢水資源化利用 改造提升傳統工藝

　　隨著國家對環境保護要求的日益嚴格，雙極膜在相關領域應用的環保優勢更加明顯，需求呈逐年遞增的趨勢。廷潤電滲析設備主要應用范圍包括化工酸堿生產、酸性氣體生產、有機酸和有機堿制備，如用有機酸鹽和無機酸鹽直接生產酸和堿、含鹽廢水的處理、廢酸和廢堿的回收、用氯化鈉直接生產鹽酸和氫氧化鈉、用葡萄糖酸鈉直接生產葡萄糖酸等。

　　雙極膜獨特的用武之地，其一是為高鹽廢水處理提供出路。通用的水處理技術只能將水濃縮和淡化，高濃度鹽水外排。而以雙極膜為核心的雙極膜電滲析能將這種高鹽度廢水轉化成相應的酸和堿，實現廢鹽的回收和循環利用，實現真正意義上的零排放。其二是改造化工工藝，提升產品競爭力，進一步提高環境保護效率。現有有機酸生產工藝中從有機酸鹽到有機酸這一步普遍采用先沉淀后酸化法或者連續離子交換法，這些工藝需要使用大量的無機酸、堿，并且產生大量的廢水和固體廢棄物，對生產安全和環境保護工作帶來嚴重影響。以雙極膜為核心的雙極膜電滲析應用在這些領域能直接得到有機酸和堿，不產生廢水和固體廢棄物，大大簡化了工藝，降低了原料成本和環境治理成本的投入，有利于提升產品競爭力。

　　相關專家認為，雙極膜應用范圍廣，市場潛力大。廷潤公司主打的產品陰陽膜組裝起來的電滲析裝置廣泛應用于化工領域舊工藝的改造，不但能簡化生產工藝，消除環境污染，而且能達到節能減排的要求。

　　“廷潤公司自主開發的單片型雙極膜系列產品，可改造存在環境污染問題的傳統化工工藝，實現廢鹽、廢酸、廢堿等回收再利用，以及工業無污染排放，必將為我國電滲析技術的進一步發展創造新的增長點。”黃泉森總經理說。

　　大規模應用形成 開閘效應

　　在新《環保法》、“水十條”、“氣十條”等一系列嚴格環保法規實施的背景下，相關環保和資源化利用解決方案可大顯身手。

　　憑借雙極膜與生俱來的優良基因和產品過硬的品質，廷潤公司的單片型雙極膜以及均相膜已經在國內相關領域獲得廣泛應用，并獲得用戶的高度認可。

　　2013年4月，廷潤公司與中石化達成合作協議，成為中石化在國內唯一一家雙極膜產品的供應商，加入了中石化全球物資采購電子商務平臺。這得益于廷潤在含鹽廢水的處理與回收方面的獨特優勢。中石化某催化劑公司采用雙極膜技術開發了分子篩催化劑清潔生產工藝，與原工藝相比，采用雙極膜法工藝可以達到分子篩中Na2O含量低于0.1%的工業要求，并能夠回收氫氧化鈉和正丁胺模板劑，設備的生產能力為氫氧化鈉200噸/天，回用的淡水含鹽量小于0.005%;該過程無COD排放，無氨、鈉的排放，無廢水排放，更加節能，成本更低。另外，該過程也開發了膜的原位再生技術，裝置可實現長周期運轉。該項目已列入國家“863”計劃，計劃建成雙極膜電滲析用于1500噸/天ZHP分子篩脫鈉的工業示范裝置。

　　——雙極膜電滲析法廢酸回收。湖南長沙某環保工程公司采用雙極膜法處理濕法冶金過程產生的污酸廢水，用來回收污酸中的氫離子，并盡量不讓其他金屬離子及非金屬離子進入回收液中。利用TRPB8040型裝有100組、400mm×800mm、處理量1立方米/小時的中試設備。污酸中氫離子初始濃度為0.1mol/L，經過雙極膜電滲析設備處理后，回收液中氫離子濃度達到2mol/L以上，其中重金屬離子和其他陰離子的遷移率低于10%以下，電流效率達到90%以上。

　　——雙極膜電滲析法生產葡萄糖酸鈉。2011年，廷潤公司與某水處理中心合作，采用雙極膜電滲析技術，利用TRPB8040型裝有100組、有效膜面積25m2的中試設備，采用二隔室組合，質量分數為35%葡萄酸鈉料液2噸、堿室料液為2噸、電流密度為500安/m2穩流的條件進行試驗與生產成本計算。轉化所用的時間為8.4小時，直流恒流總電壓為170伏。葡萄酸鈉的轉化率在98.5%以上，電流效率在88%以上。產酸能耗為310千瓦時/噸，遠低于舊工藝的600千瓦時/噸。產酸綜合成本為500元/噸，如果計算回收的氫氧化鈉，其產酸綜合成本低于200元/噸，遠低于傳統法的600～900元/噸的成本。

　　2013～2015年，宜賓的絲麗雅集團投資建立1萬噸/年的雙極膜法制備葡萄糖酸內脂生產線，項目總投資3500萬元，主要生產葡萄糖酸-δ-內酯產品，項目達產后預計可實現年銷售收入1億元以上，利稅超過2000萬元。

　　——雙極膜電滲析法制備嗎啉乙磺酸。湖北黃岡某藥業采用雙極膜電滲析技術生產嗎啉乙磺酸，經過雙極膜電滲析小試實驗后，雙極膜法產生的嗎啉乙磺酸濃度和純度都能夠達到該公司的標準，電流效率75%、能耗1.04千瓦時/千克。2015年1月，利用廷潤TRPB8040型裝有100組、400mm×800mm、處理量730千克/天(按嗎啉乙磺酸計算)的中試設備，電流密度300安/m2、電流密度75%左右。目前，設備運行穩定，生產的嗎啉乙磺酸能達到客戶要求。

　　——均相膜法高鹽廢水濃縮。廷潤公司與江蘇某環保工程公司合作，采用均相膜電滲析技術濃縮含鹽廢水，利用電滲析設備把40噸/小時、1.1%的氯化鈉含鹽廢水濃縮到15%，淡液濃度為0.1%～0.5%，噸水耗電量為2～3千瓦時電，處理成本僅為2.34元/噸廢水。這樣的低成本優勢獲得客戶高度認可。

　　——均相膜電滲析法稀土廢水近零排放處理。廷潤公司與杭州水處理中心合作，采用均相膜電滲析+反滲透+MVR蒸發組合工藝對甘肅某稀土企業的氯化銨廢水進行近零排放處理。利用電滲析設備將水量為200噸/小時、含鹽量0.6%的稀土氯化銨廢水濃縮到15%以上后進MVR蒸發，淡水經反滲透后達到回用水要求，綜合處理成本為2.05元/噸廢水。

　　國產的單片型雙極膜和均相陰陽離子交換膜正以獨特的性能和價格優勢，獲得諸多領域用戶的青睞，步入大規模應用的快車道。