附件11、均相離子膜制備關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

1、<p>　　2018年度國家技術(shù)發(fā)明獎</p><p><b>　　安徽省提名項(xiàng)目公示</b></p><p><b>　?。ㄒ唬╉?xiàng)目名稱</b></p><p>　　均相離子膜制備關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用</p><p><b>　?。ǘ┨崦庖?lt;/b></p>

2、<p>　　項(xiàng)目針對我國離子膜產(chǎn)品制備工藝落后及應(yīng)用受國際壟斷等突出問題，發(fā)明了從多硅共聚物制備離子膜材料技術(shù)、溴化-胺化離子膜材料制備技術(shù)、無溶劑原位聚合離子膜制備技術(shù)等，開發(fā)了離子膜專用工業(yè)生產(chǎn)的新設(shè)備，發(fā)明了新型板式（電）滲析膜組件及廢酸、廢堿和高鹽廢水集成處理工藝。這些發(fā)明實(shí)現(xiàn)了均相離子膜綠色化、低成本化制備以及離子膜制備/裝置/應(yīng)用等整套技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。</p><p>　　項(xiàng)目建成了

3、6條均相離子膜生產(chǎn)線，形成了4大系列20余種均相離子膜產(chǎn)品，膜年產(chǎn)能達(dá)50萬平方米，填補(bǔ)了國內(nèi)均相離子膜產(chǎn)業(yè)化的空白，打破了發(fā)達(dá)國家對我國相關(guān)技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷，項(xiàng)目膜產(chǎn)品在全國23個省共150多家企業(yè)得到應(yīng)用，還出口德國、印度、馬來西亞、臺灣等國家和地區(qū)，應(yīng)用行業(yè)涉及化工、濕法冶金、有色金屬、稀土、電子刻蝕、食品生物、化纖等，解決了困擾相關(guān)企業(yè)多年的技術(shù)難題，有力地推動了相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。</p><p>　

4、　本項(xiàng)目獲發(fā)明專利授權(quán)32項(xiàng)，出版離子膜專著一部，發(fā)表SCI 收錄論文130篇，發(fā)布化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，并獲國家級重點(diǎn)新產(chǎn)品證書和國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)證書；相關(guān)成果曾獲中國石化協(xié)會科技進(jìn)步一等獎、中國膜工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎等。</p><p>　　項(xiàng)目材料填寫規(guī)范，內(nèi)容真實(shí)，經(jīng)公示無異議。對照國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎授獎條件，提名該項(xiàng)目為國家科技獎技術(shù)發(fā)明獎二等獎。</p><p><

5、;b>　　（三）項(xiàng)目簡介</b></p><p>　　本項(xiàng)目屬化工科學(xué)技術(shù)中膜分離技術(shù)領(lǐng)域，曾列為國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家杰出青年基金項(xiàng)目以及科技部“863”重點(diǎn)項(xiàng)目等。</p><p>　　離子膜由于能夠?qū)崿F(xiàn)離子的選擇性分離，在化工、冶金、稀土、電子刻蝕、生物等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。目前陰離子膜主要制備工藝是芳香聚合物氯甲基化再季胺化，該工藝需要使用劇毒物質(zhì)氯甲醚

6、；而陽離子膜主要制備工藝是芳香聚合物磺化，該工藝需要使用劇腐蝕物質(zhì)氯磺酸等，制膜成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，造成國產(chǎn)均相離子膜產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化空白，日本等發(fā)達(dá)國家對我國實(shí)行技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷。本項(xiàng)目攻克了離子膜材料制備過程中的一系列關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了相應(yīng)的膜分離裝置和應(yīng)用工藝。主要發(fā)明成果如下：</p><p>　　1. 發(fā)明了多硅共聚物交聯(lián)劑及其離子膜制備新工藝，提出了“三相”（惰性聚合物相、功能基團(tuán)相、輔助基團(tuán)相）離子膜

7、結(jié)構(gòu)新構(gòu)型，打破了離子膜分離過程中的trade-off 效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了從更廉價(jià)聚合物制備均相離子膜的設(shè)想，拓展了離子膜制備原料，形成了均相離子膜制備新平臺。</p><p>　　2. 發(fā)明了聚苯醚溴化-胺化均相陰離子膜材料制備關(guān)鍵技術(shù)。通過聚苯醚的溴化取代氯甲基化，避免了劇毒致癌物質(zhì)氯甲基甲醚的使用，實(shí)現(xiàn)膜的含水量和交換容量的獨(dú)立調(diào)控和陰離子膜的系列化開發(fā)。</p><p>　　3.發(fā)明了無

8、溶劑法制備離子膜材料的方法。針對傳統(tǒng)制膜工藝有機(jī)溶劑溶解-刮涂-烘干過程中，有機(jī)溶劑后處理難問題，發(fā)明了用單體代替溶劑然后原位聚合的方法制備離子膜新技術(shù)，避免了有害溶劑的使用，形成了離子膜的綠色生產(chǎn)工藝。</p><p>　　4.發(fā)明了新型平板滲析膜組件及應(yīng)用技術(shù)。針對現(xiàn)有滲析器膜裝填密度低，設(shè)備笨重等問題，發(fā)明了一種工藝流程簡、安裝拆卸方便的平板式滲析裝置及其制作方法，便于清洗維護(hù)，對高固含量、高濃度的料液適應(yīng)

9、性好。</p><p>　　總之，這些發(fā)明實(shí)現(xiàn)了均相離子膜綠色化、低成本化制備以及離子膜制備/裝置/應(yīng)用等整套技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。項(xiàng)目建成了6條均相離子膜生產(chǎn)線，形成了4大系列20余種均相離子膜產(chǎn)品，膜年產(chǎn)能達(dá)50萬平方米，填補(bǔ)了國內(nèi)均相離子膜產(chǎn)業(yè)化的空白，打破了發(fā)達(dá)國家對我國相關(guān)技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷，使進(jìn)口均相離子膜的價(jià)格從原2000-3000元/平方米降至500-700元/平方米，并實(shí)現(xiàn)出口創(chuàng)匯。</p&

10、gt;<p>　　項(xiàng)目開創(chuàng)了我國膜技術(shù)在工業(yè)廢酸/堿/鹽分離純化應(yīng)用的新領(lǐng)域，項(xiàng)目膜產(chǎn)品用戶超過150家，累計(jì)工業(yè)廢酸/堿/鹽處理規(guī)模超過50000 m3/d，在化成箔行業(yè)的使用率達(dá)到80%，每年因此給應(yīng)用企業(yè)帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益超過10億元，解決了困擾相關(guān)企業(yè)多年的技術(shù)難題，有力地推動了相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。</p><p>　　本項(xiàng)目獲發(fā)明專利授權(quán)32項(xiàng)，出版離子膜專著一部，發(fā)表SCI 收錄論文13

11、0篇，SCI他引4600余次，發(fā)布化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，并獲國家級重點(diǎn)新產(chǎn)品證書和國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)證書；相關(guān)成果曾獲中國石化協(xié)會科技進(jìn)步一等獎、中國膜工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎等。</p><p><b>　　（四）客觀評價(jià)</b></p><p>　　1．研究成果的總體技術(shù)水平與創(chuàng)新程度的評價(jià)</p><p>　　(1) 本項(xiàng)目曾列為國家自

12、然科學(xué)基金重點(diǎn)資助項(xiàng)目（No. 20636050）, 于2011年1月13日在國家基金委召開結(jié)題驗(yàn)收會議，以費(fèi)維揚(yáng)院士擔(dān)任組長的驗(yàn)收專家委員會認(rèn)定該項(xiàng)目綜合評價(jià)為“特優(yōu)”，指出：“該項(xiàng)目提出了用溴化代替氯甲基化的離子膜制備新路線，避免了致癌物質(zhì)氯甲醚的使用，實(shí)現(xiàn)了離子膜的系列化制備和性能的獨(dú)立調(diào)控，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，廣泛地應(yīng)用于化工、冶金等領(lǐng)域”。</p><p>　　(2) 2014年9月，國家自然科學(xué)基金委員會

13、化工處孫宏偉處長在《中國科學(xué)》雜志上發(fā)表《化學(xué)工程：從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用》的文章，文章綜述了化學(xué)工程學(xué)科近十余年來在隊(duì)伍建設(shè)、平臺建設(shè)和國家級獎勵等方面所取得的成果，其中以“離子交換膜的研究進(jìn)展及工業(yè)化應(yīng)用成果”為題介紹了項(xiàng)目組在離子膜方面的研究成果，對我們?nèi)〉玫膭?chuàng)新性發(fā)現(xiàn)和突破性進(jìn)展給予了高度評價(jià)。并以7個頁面的篇幅，收錄進(jìn)基金委主編的成果專著《化學(xué)工程：從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用》（2015，化學(xué)工業(yè)出版社，ISBN號：978712223

14、9181）。</p><p>　　(3) 2014年10月在中國工程院院刊的刊首文章《中國膜科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新進(jìn)展》中，中國工程院徐南平院士等肯定了項(xiàng)目組開發(fā)的離子膜產(chǎn)品和新型的膜組件“填補(bǔ)國內(nèi)均相離子膜產(chǎn)業(yè)化的空白，膜產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)出口。在化工、冶金、特種金屬加工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，打破以日本和美國為首的國家對我國的技術(shù)封鎖和價(jià)格壟斷”。</p><p>　　(4)在2014年1月的國家杰出青年基

15、金結(jié)題答辯中，由21位專家（多數(shù)為院士）組成的委員會一致認(rèn)為該項(xiàng)目為優(yōu)秀（本學(xué)科唯一優(yōu)秀），一致認(rèn)為本項(xiàng)目：“解決了離子交換分離膜的規(guī)模化制備及國際競爭力問題”。</p><p>　　(5) 2015年4月，項(xiàng)目組承擔(dān)的863重點(diǎn)項(xiàng)目“面向酸堿回收的膜材料規(guī)?；苽浼皯?yīng)用技術(shù)”（No.2012AA03A608）在北京順利通過專家驗(yàn)收，專家組評價(jià)“（項(xiàng)目組）完成了酸回收擴(kuò)散滲析膜和堿回收擴(kuò)散滲析膜的研究開發(fā)，開發(fā)了

16、先制得功能基化膜液再一次性成膜新工藝，解決了油性膜液和水性膜液互溶問題；提出帶輔助功能基團(tuán)的離子膜新結(jié)構(gòu)和離子新型傳遞模式，實(shí)現(xiàn)了滲析膜通量和選擇性的同時提高。”</p><p>　　(6)本項(xiàng)目在取得實(shí)用化成果同時，在AIChE J, ChemEngSci, IE&C, J. MembrSci等國際高水平期刊發(fā)表論文130余篇，六篇論文收錄為國際《Membrane Technology》的研究趨勢，論文

17、獲得他人大量正面引用，單篇最高SCI他引415次，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人連續(xù)三年入選Elsevier高被引作者名單。如國際知名電膜專家、2011世界膜大會主席Wessling教授在其關(guān)于陰離子膜的綜述論文中（J. Membrane Sci.2011，377：1-35）正面引用本項(xiàng)目相關(guān)的論文19篇，對本項(xiàng)目離子膜制備路線給予了充分的肯定，指出：“徐及其團(tuán)隊(duì)關(guān)于聚苯醚（制備陰離子膜）進(jìn)行了非常知名的工作，有意義的是可以利用該聚合物苯環(huán)上的甲基進(jìn)行溴化

18、而代替高致癌物質(zhì)氯甲基甲醚。” Science（2013,354：341）、JACS（2015，137：8730-8737）、Adv Mater (2015, 27:5280-5295)等對課題組提出的高電導(dǎo)離子膜制備路線給予肯定，認(rèn)為是有前景的結(jié)果（promising results）, 詳細(xì)評述了課題組在離子膜制備及離子傳遞通道構(gòu)</p><p>　　2. 研究成果的有關(guān)證書、獎勵</p>&l

19、t;p>　　(1) 2006年11月，“DF120型均相陰離子交換膜”獲國家技術(shù)部、商務(wù)部、質(zhì)監(jiān)總局、環(huán)?？偩诸C發(fā)的國家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書（2006GRC60092）。</p><p>　　(2) 2012年12月，“廢酸回收的滲析陰膜及其應(yīng)用技術(shù)”獲中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會頒發(fā)國家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)證書（2012-078）。</p><p>　　(3)基于發(fā)明點(diǎn)2論文入選2010年中國百

20、篇最具影響國際論文，2011年獲國際出版社（Elsevier）高被引作者獎。</p><p>　　(4)該項(xiàng)目先后獲中國石油化工聯(lián)合會科技進(jìn)步一等獎（2008）、中國膜工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)一等獎（2007）。</p><p>　　(5) 制訂化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，“擴(kuò)散滲析陰膜（HG/T 5112-2016）”，2016年10月22日發(fā)布實(shí)施。</p><p><b>

21、;　?。ㄎ澹┩茝V應(yīng)用情況</b></p><p>　　該項(xiàng)目研制的系列均相離子膜產(chǎn)品及其（電）滲析組器在新疆眾和股份有限公司、江蘇中聯(lián)科技集團(tuán)公司、西寧特鋼股份有限公司、淮北東磁電子有限公司、福建紫金礦業(yè)集團(tuán)公司、江西德興銅業(yè)集團(tuán)公司、淄博廣通化工有限公司、江蘇立富電極箔有限公司、比亞迪實(shí)業(yè)有限公司、哈爾濱光宇蓄電池有限公司、南通新誠電子有限公司、深圳東陽光宜都化成箔有限公司、佳科太陽能硅（廈門）有限

22、公司等國內(nèi)150多家企業(yè)投入使用，產(chǎn)品還出口德國、印度等國家，應(yīng)用行業(yè)涉及化工、濕法冶金、有色金屬、稀土、電子刻蝕、食品、日用化工、化纖等，目前有超過1500套均相離子膜裝置系統(tǒng)應(yīng)用于酸、堿、鹽廢水資源化處理及化工物料分離，解決了困擾企業(yè)多年的技術(shù)難題，對行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到了重要的促進(jìn)作用。</p><p>　?。┲饕R產(chǎn)權(quán)證明目錄</p><p>　　1、發(fā)明專利一種多硅交聯(lián)劑及

23、其擴(kuò)散滲析專用陰離子膜的制備方法中國ZL201410102732,2016年04月20日第2034083號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、苗繼斌有效</p><p>　　2、發(fā)明專利一種基于磺化聚苯醚制備有機(jī)-無機(jī)雜化陽離子交換膜的方法中國ZL201010107733.7，2012年09月17日第835763號山東天維膜技術(shù)有限公司劉兆明、吳永會、徐銅文有效</p><p>

24、;　　3.發(fā)明專利一種均相陰離子交換膜及其制備方法中國ZL200810020560.8,2011年08月24日第829521號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、吳亮有效</p><p>　　4.發(fā)明專利一種荷正電有機(jī)-無機(jī)雜化膜的制備方法中國ZL200410065737.8,2007年02月27日第310256號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、張紹玲有效</p><p>　　5.

25、發(fā)明專利一種均相陰離子交換膜的制備方法中國ZL200510123023.2,2010年05月05日第613186號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、吳亮有效</p><p>　　6.發(fā)明專利平板式滲析裝置及其制作方法及用該裝置制成的滲析器中國ZL201210589337.1,2014年07月02日第1431762號山東天維膜技術(shù)有限公司劉兆明、連文玉、李曉玉、婁玉峰、王丹、曲文軍、王炳春有效&l

26、t;/p><p>　　7.發(fā)明專利一種均相陽離子交換膜及其制備方法中國ZL200810211990.8,2011年07月20日第812906號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、吳亮有效</p><p>　　8.發(fā)明專利一種雙季銨側(cè)長鏈型陰離子交換膜的制備方法中國ZL201410554107.0,2017年07月28日第2567915號中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、賀玉彬有效</

27、p><p>　　9.發(fā)明專利一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器中國ZL201410735852.5,2016年06月08日第2108024號杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司金可勇、胡鑒耿、金水玉、高從堦有效</p><p>　　10.發(fā)明專利含金屬離子酸性廢液的擴(kuò)散與電滲析集成處理方法和裝置中國ZL201210015221.7,2012年01月08日第1271403號

28、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐銅文、張旭、李傳潤、王曉林、汪耀明有效</p><p>　　（七）主要完成人情況</p><p>　　徐銅文，排名第一，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，教授。工作單位與完成單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。對本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)、研究工作的組織、技術(shù)路線的制定、膜制備及應(yīng)用工藝開發(fā)過程中關(guān)鍵問題的解決等。對技術(shù)發(fā)明點(diǎn)1-4具有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，是所列7項(xiàng)核心授權(quán)發(fā)明專利的第一發(fā)明人，1項(xiàng)核心

29、發(fā)明專利的共同發(fā)明人，所引用論文的責(zé)任作者。</p><p>　　劉兆明，排名第二，總工程師，研究員。工作單位與完成單位：山東天維膜技術(shù)有限公司。對本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：項(xiàng)目中試實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)業(yè)化工藝技術(shù)負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)的解決及技術(shù)難點(diǎn)突破主持研制、設(shè)計(jì)了刮膜生產(chǎn)線全套生產(chǎn)設(shè)備。是2項(xiàng)核心授權(quán)專利（ZL201010107733.7；ZL201210589337.1）第一發(fā)明人，對技術(shù)發(fā)明點(diǎn)1、2和4做出了創(chuàng)造

30、性貢獻(xiàn)。</p><p>　　金可勇，排名第三，教授級高工。工作單位與完成單位：杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司。核心授權(quán)專利（ZL201410735852.5）第一發(fā)明人，對技術(shù)發(fā)明點(diǎn)4做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，發(fā)明了一種帶pH調(diào)節(jié)的均相膜電滲析組器及電滲析處理工藝。對電滲析在含鹽廢水處理作出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。本項(xiàng)成果中其他4項(xiàng)發(fā)明專利的共同發(fā)明人。</p><p>　　吳亮，排名第四，特任教授。工

31、作單位與完成單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。對本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：三項(xiàng)核心授權(quán)專利（ZL200510123023.2；ZL200810020560.8；ZL200810211990.8）共同發(fā)明人，對技術(shù)發(fā)明點(diǎn)1、2、3做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。</p><p>　　汪耀明，排名第五，特任副研究員。工作單位與完成單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。對本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)：是核心授權(quán)發(fā)明專利（ZL201410735852.5）共同發(fā)明人，參

32、與發(fā)明了擴(kuò)散滲析與電滲析集成處理裝置及工藝，對技術(shù)發(fā)明點(diǎn)4做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。</p><p>　　高從堦，排名第六，院長，研究員、工程院院士。工作單位：浙江工業(yè)大學(xué)、杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司；完成單位：杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司。是核心授權(quán)發(fā)明專利（ZL201210015221.7）共同發(fā)明人，共同完成了與本項(xiàng)目密切相關(guān)的國家基金委重點(diǎn)課題（No.20636050）；在山東天維膜技術(shù)有限公司設(shè)立

33、院士工作站，指導(dǎo)了均相離子膜生產(chǎn)線的建設(shè)和在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用推廣；參與均相膜電滲析組器及電滲析處理工藝發(fā)明工作，對技術(shù)發(fā)明點(diǎn)4做出了創(chuàng)造性貢獻(xiàn)。本項(xiàng)成果中其他3項(xiàng)發(fā)明專利的共同發(fā)明人。</p><p>　?。ò耍┩瓿扇撕献麝P(guān)系說明</p><p>　　1.完成人徐銅文、吳亮和汪耀明來自于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（簡稱“中科大”），吳亮和汪耀明曾是徐銅文指導(dǎo)的博士生和博士后，在成果形成期間，一直

34、參與項(xiàng)目研究；完成人劉兆明來自山東天維膜技術(shù)有限公司（簡稱“天維膜”）；完成人高從堦、金可勇來自于杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心有限公司（簡稱“水中心”），金可勇曾是高從堦的研究生，畢業(yè)后留在其“水中心”課題組工作，完成人相互合作的專利見“主要知識產(chǎn)權(quán)證明目錄”。</p><p>　　2.完成人所在的三個單位一直以來保持著長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。“天維膜”通過項(xiàng)目委托和專利許可使用與“中科大”徐銅文課題組長期進(jìn)行合作；“

35、中科大”與“水中心”2006年開始合作，雙方共同承擔(dān)了國家基金委的重點(diǎn)項(xiàng)目“基于電膜的綠色與環(huán)境化工過程的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題研究（No.20636050）”（2007.1-2010.12），徐銅文是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，高從堦是合作申請者；“水中心”一直是“天維膜”技術(shù)的推廣和應(yīng)用單位，高從堦院士2012年至今在“天維膜”設(shè)立院士工作站。</p><p>　　3.三個單位共同承擔(dān)了國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863）“面向酸堿