科创中国

1、技术背景和意义

　　大气污染物排放控制是国家可持续发展的重大战略需求。我国过程工业的烟尘排放总量超过全国排放总量的1/2以上，严格控制超细粉尘排放，实现资源的高效洁净利用，是化工、能源、钢铁、冶金、建材等行业面临的共性问题，迫切需要新型分离技术的支撑。常用气体除尘方法有布袋过滤、旋风分离、静电除尘、湿法捕集等，对超细粉尘（亚微米级）的分离效率低，排放浓度经常超过国家标准20 mg/m3。膜技术是一种新型高效的分离技术，在液体分离领域如水处理等已有广泛的应用，但在气体净化领域尚处于起步阶段。

2、技术原理、技术要点

制约膜技术在气体净化领域应用的主要原因有两个方面：1）工业烟气单位时间排放体积大（每小时可达数百万立方），过滤推动力小（＜2 kPa），而现有的液体分离膜透气速率低，不适用于气体净化过程；2）工业烟气来源广，成分复杂，油性气溶胶与超细粒子等易在膜材料表面发生吸附污染，导致过滤压差迅速上升，难以满足工业过程对运行稳定性的要求。

该项目开展了气体净化膜材料的设计、制备与应用的系统研究，解决了膜气体通量小、运行不稳定的问题，实现了气体净化膜的可控制备、规模化生产与推广应用，主要创新点如下：

　　（1）发明了面向气固分离的膜材料设计和制备方法，开发出膜材料微结构调控技术，实现了膜厚度、孔径以及孔隙率的可控调节，建成了年生产200万m2规模的气体净化膜生产线，膜透气速率较国际先进技术产品提高30%；

　　（2）发明了膜材料表面疏水疏油改性技术，结合膜表面形貌控制与在线反吹技术的开发，成功攻克了膜材料易被油性气溶胶污染的难题，开发出国内外首创的双疏膜材料，运行压差大幅降低，稳定运行寿命较国外商品膜提高了2倍以上；

（3）发明了系列气体净化膜应用新工艺，开发出成套膜分离装备，在化工企业燃煤锅炉、生物质锅炉、废弃物焚烧等烟气净化，以及催化剂、钛白粉、染料等粉体产品回收中实现规模应用，净化后气体粉尘浓度小于5mg/m3，优于国家超低排放标准10 mg/m3，能耗较布袋除尘降低1/3以上。针对民生领域，开发出以膜材料为核心的空气净化器与高性能防护口罩，在新冠肺炎疫情防控中发挥了重要作用。