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创新“膜”法,向海洋要淡水(讲述·一辈子一件事),高从堦,研究,科研
2025-04-10 03:08:14
创新“膜”法,向海洋要淡水(讲述·一辈子一件事),高从堦,研究,科研

高从堦(后(hou)排左(zuo))在指(zhi)导学生做实(shi)验。

受访(fang)者供图

人物(wu)小传(chuan)

高从堦,1942年生,山东青岛(dao)人,中国工程院院士、浙江工业大(da)学膜分离与水(shui)处理协同(tong)创新中心主任。长(chang)期从事海水(shui)综合利用及膜分离领域的研(yan)究(jiu)与开发工作,是我国膜分离技术领域的著名(ming)专(zhuan)家(jia)和反渗透膜工程技术领域的开拓(tuo)者之一。曾两次获得国家(jia)科技进步奖一等奖,获得何梁何利科技进步奖、浙江省科技重大(da)贡献奖、10多项(xiang)省部级科技进步奖。

翻开中国海水(shui)淡化技术的发展史,高从堦的名(ming)字位列其中。在国内最先筹建“中空纤维反渗透膜”的研(yan)制项(xiang)目整套设(she)施,促使国外(wai)相关产品降价30%;建成(cheng)国内首条反渗透复合膜生产线(xian),实(shi)现反渗透膜国产化,打破国外(wai)垄断;成(cheng)功研(yan)制海水(shui)淡化工程应用的反渗透组件,解决海岛(dao)居民饮用水(shui)难题……如(ru)今,耄(mao)耋之年的高从堦仍活跃在膜技术研(yan)发的第一线(xian)。

迎难而上,“从0到1”攻克海水(shui)淡化难题

高从堦与膜技术故事的开端,要追溯到上世纪60年代(dai)。那个时候,为(wei)解决沿海地区水(shui)资源短(duan)缺问题,我国开始在海水(shui)淡化领域进行(xing)探索(suo)。

早期,海水(shui)淡化主要采用蒸馏法,但成(cheng)本很高,不具备(bei)推广价值。1967年,国家(jia)海洋局受原国家(jia)科委委托,组织全国范围内的科研(yan)力量,在北京、青岛(dao)和上海三地开启海水(shui)淡化研(yan)究(jiu)。刚毕业两年、就职于国家(jia)海洋局第一海洋研(yan)究(jiu)所的高从堦,被抽(chou)调到青岛(dao),参与反渗透膜的研(yan)究(jiu)与开发。

“为(wei)找到项(xiang)目所需的高压(ya)泵,大家(men)跑了全国很多工厂,最后(hou)是在上海的一家(jia)小型泵厂找到能(neng)用得上的型号。”高从堦回忆,当时物(wu)资匮乏,试验样机也是东拼西(xi)凑而来。比如(ru),试验所用的聚氯乙烯烧结多孔板、用环氧树脂和玻璃纤维压(ya)制出的承压(ya)板等器材,都(dou)是实(shi)验室人员自己动手制作的。

可喜的是,仅耗时一年多,科研(yan)团队便成(cheng)功研(yan)制出醋(cu)酸纤维不对称反渗透膜,脱盐(yan)率可达96%以上,实(shi)现我国海水(shui)淡化反渗透膜从无到有的跨越。

后(hou)来,我国第一个海水(shui)淡化研(yan)究(jiu)室在浙江杭州组建。高从堦从青岛(dao)来到杭州,继(ji)续从事海水(shui)淡化相关研(yan)究(jiu)。

1974年,高从堦被推荐为(wei)“中空纤维反渗透膜和组器研(yan)究(jiu)”课题的负责人。“当时我带领只有3个人的课题组,因陋就简地建起中空纤维抽(chou)丝实(shi)验室。”高从堦说,他们(men)决定开展三醋(cu)酸纤维素(CTA)中空纤维形成(cheng)的热致相分离研(yan)究(jiu),这在我国尚属首次。

这一干就是9年。“大家(men)克服(fu)资料少、原材料和设(she)备(bei)短(duan)缺等困难,逐(zhu)步筹建了从小试、中试到批量制备(bei)的整套设(she)施。”高从堦回忆,通过一次次试验和测试,就在1983年,CTA中空纤维反渗透膜及组器研(yan)制相关成(cheng)果通过了国家(jia)海洋局和浙江省科委联合组织的鉴定。该(gai)项(xiang)成(cheng)果具有操作压(ya)力低、透水(shui)量大(da)等优点,可广泛地应用于纯水(shui)制备(bei)和苦咸水(shui)淡化,售价仅为(wei)国外(wai)相似产品的1/3左(zuo)右,此后(hou)迫使国外(wai)企业将同(tong)类产品价格降低30%到50%。

1990年,高从堦团队成(cheng)功解决了大(da)型中盐(yan)度苦咸水(shui)脱盐(yan)组件的制膜技术和粘结密封等重要关键技术。1997年,在浙江舟山嵊山岛(dao)建成(cheng)我国第一个自主设(she)计制造的500吨/日反渗透海水(shui)淡化项(xiang)目。2000年,我国第一座(zuo)1000吨/日海水(shui)淡化设(she)备(bei)研(yan)制成(cheng)功并(bing)投(tou)入使用……“向海洋要淡水(shui)”从理论变成(cheng)现实(shi)。

不断攀登,见证中国膜分离产业从无到有、从有到优的发展历程

高从堦大(da)学时主修的外(wai)语是俄语,仅在最后(hou)一个学年听过英语课,这样的英语基(ji)础不足以阅读英文文献。为(wei)了更好地参与科研(yan),高从堦暗下决心要提高英语水(shui)平。

1972年,他花了近一个月的工资,买了一台收音机用来学习英语。经过一段时间努力,他可以准确高效地阅读英文文献。然而,他并(bing)不满足,又(you)学习了日语。经他翻译的多篇日本反渗透膜研(yan)究(jiu)领域的第一手资料,为(wei)我国的膜技术研(yan)究(jiu)提供了有价值的前沿信息。

1982年2月,高从堦参与了一次为(wei)期2年的出国学习。在此期间,他与导师一起,在国际上首次采用离子交联复合法、功能(neng)团等当量反应法和孔径热保护法制备(bei)多种复合膜,最终(zhong)发表(biao)两篇有关荷电膜研(yan)究(jiu)的科研(yan)论文。

高从堦回国后(hou),他带领团队研(yan)制出国内第一张芳香族聚酰(xian)胺反渗透复合膜,填补国内空白;在国内最先建成(cheng)芳香族聚酰(xian)胺反渗透复合膜生产线(xian),初步实(shi)现反渗透复合膜的产业化;在国内首次实(shi)现活性染料脱盐(yan)纯化提级的工业应用……

当被问及如(ru)何做科研(yan),高从堦告诉年轻(qing)人:“做科研(yan)不能(neng)只知埋头苦干,更要学会抬头看(kan)世界前沿。”

他讲(jiang)起自己早年的经历,“1974年,我开始带团队独立做科研(yan)项(xiang)目,那时候没经验,找到一个方向就闷(men)头往前冲,但研(yan)究(jiu)了近一年,便决定放弃。”原因是与国内其他研(yan)究(jiu)团队“撞题”。

“相同(tong)的科研(yan)项(xiang)目,别的团队有三四十名(ming)科研(yan)人员参与,大家(men)只是几个人的小团队,强行(xing)推动项(xiang)目,是对科研(yan)资源的浪费。”高从堦转换赛道,转而开展CTA相关研(yan)究(jiu)。这次的及时转型,推动我国在上世纪80年代(dai)拥有了自主研(yan)发、自主设(she)计、自主生产的中空纤维反渗透膜。

50余年的科研(yan)生涯,高从堦见证了中国膜分离产业从无到有、从有到优的发展历程。据统计,2023年,中国膜企业总数达2000多家(jia),膜工业总产值约4384亿元,占全球膜工业总产值的30%左(zuo)右。在大(da)规模应用方面,我国的膜分离技术基(ji)本达到世界先进水(shui)平,是全球最大(da)的分离膜生产国之一。

坚守一线(xian),不断推动膜技术应用场景拓(tuo)展

在浙江工业大(da)学莫干山校区,高从堦团队成(cheng)员、浙江工业大(da)学化学工程学院实(shi)验师徐燕青正在开展耐溶剂纳滤膜的工业化放大(da)实(shi)验。年逾八十的高从堦观看(kan)片刻(ke)后(hou),指(zhi)着已经颇具规模的长(chang)卷膜材料给(gei)出建议:“膜材料的工业化放大(da)应用,除了膜材料本身的耐溶剂特性,还要考虑其他组件和粘胶的耐溶剂特性,这是一项(xiang)系统性工程。”

在高从堦等专(zhuan)家(jia)的指(zhi)导下,浙江工业大(da)学凭借(jie)“新型膜法水(shui)处理关键技术及应用”项(xiang)目获得2023年度国家(jia)科技进步奖一等奖。该(gai)新型膜法处理技术,取得了海水(shui)淡化、超纯水(shui)制备(bei)、医药纯化、核沾染水(shui)处理等多项(xiang)关键技术突破。

令高从堦的学生周勇敬仰的是,高从堦现在仍坚持(chi)每天阅读膜技术领域最新外(wai)文文献,遇(yu)到有启发意义的,他会写上自己的思考后(hou)分享给(gei)大(da)家(jia),为(wei)科研(yan)工作打开新视野。

虽然科研(yan)工作非(fei)常忙碌,每逢(feng)接到高校讲(jiang)座(zuo)或(huo)学术研(yan)讨的邀请(qing),高从堦都(dou)欣然前往,“如(ru)果大家(men)这一辈(bei)人的经验能(neng)给(gei)予青年一些启发,那再好不过了。”

“洁净厂房用的空气净化器、医院用的血(xue)液透析仪、太阳能(neng)面板等产品都(dou)有膜技术应用。”高从堦先容(shao),社会的进步和产业的发展都(dou)需要膜技术,除了广泛用于海水(shui)和苦咸水(shui)淡化、饮用水(shui)净化的液体分离膜外(wai),还有气体分离膜、特种分离膜、新能(neng)源膜和医用膜等种类,现已基(ji)本实(shi)现国产化,并(bing)应用于各行(xing)各业。

随着膜技术在其他领域的应用不断拓(tuo)展,未来科研(yan)人员大(da)有可为(wei)。高从堦期待更多的科研(yan)人员勇于尝试、不断探索(suo),共(gong)同(tong)推动中国膜技术继(ji)续取得新突破。(本报(bao)记(ji)者??顾 春)

《 人民日报(bao) 》( 2025年04月03日 06 版)

责编:李磊、卢思宇

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