据IWA国际水协会微信公众平台2018年12月14日讯 随着新《环境保护法》和“水十条”的实施，污染物排放标准日益严格。膜法水处理技术作为优化出水水质的新兴技术，可满足提高饮用水水质、提高污水排放水质、实现再生水回用以及实现海水淡化的各类需求。在膜法工艺中超微滤膜是关键产品，掌握先进的超微滤膜制备核心技术是打破国外技术垄断、降低水处理成本的关键。
热致相分离法（Thermally Induced Phase Separation，简称：TIPS）是基于高温相溶、低温分相形成双连续微孔结构的一种新兴制膜新术，它有效克服了传统非溶剂引发相分离（NonsolventInduce Phase Separation，简称：NIPS）制膜法的成孔差、强度低、有毒稀释剂耗量大等缺陷，是近年来国内外膜制备研究的热点之一。清华大学研究团队在国内率先开展TIPS法PVDF（Polyvinylidene Difluoride）中空纤维微孔膜制备研究，在TIPS法制备PVDF膜的稀释剂配方、膜孔结构调控和亲水化处理、熔融挤出精密成型、膜后处理与稀释剂回用几个关键技术取得重要突破，形成完全自主知识产权。北京赛诺膜技术有限公司依托清华大学多年来研究与开发所形成的拥有完全自主知识产权的热致相分离(TIPS)法聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜制备技术，进一步解决规模化生产的放大效应问题，开发出防堵塞、大通量和长寿命的高效膜组件及模块化、标准化超滤集成系统和膜法水处理应用集成技术，实现了制造技术的创新突破。
基于二苯甲酮、二苯碳酸酯两种独特溶剂配方的热致相分离法(TIPS)聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜制备技术
突破了传统的邻苯二甲酸类等高毒溶剂或者复杂的溶剂－非溶剂、溶剂－无机离子等杂化溶剂的限制，筛选出二苯甲酮、碳酸二苯酯两种低毒、环保的单一成分溶剂，发明了基于这两种独特溶剂配方的TIPS法PVDF中空纤维膜制备技术，在国际上首次实现PVDF与溶剂的热致液－液相分离，获得了理想的双连续结构。同时通过PVDF晶型定向生长等膜的微孔结构控制技术与亲水改性技术，制得高强度、大通量、抗污染的PVDF 微孔膜。
TIPS和NIPS膜丝内部结构对比图
TIPS法PVDF中空纤维膜的大规模、高精度连续稳定的绿色先进制造工艺，实现了制膜过程的近“零”排放
采用独创固态粉料混合双螺杆挤出连续生产工艺，纺丝速率可控，突破了传统工艺溶解、脱泡间歇式制膜工艺的限制，制膜效率提高5倍以上；同时开发了精确进料－高温高压熔融混合－铸膜液均匀分布－低温分相－膜丝定型与收卷的制膜全过程自动化控制技术，实现年产300万平米TIPS法PVDF中空纤维膜的高精度连续稳定先进制造，达到国际先进水平。
设计了索氏萃取－降温结晶－精馏纯化循环回收的绿色制膜工艺，可将溶剂与萃取剂完全回收再利用，实现溶剂近“零”排放，制膜过程绿色环保，在国内外制膜行业尚属首次。
高效膜组件及模块化、标准化超滤集成系统及膜法水处理应用集成技术
通过流体力学计算模拟膜组件内水流流态和膜过滤阻力空间分布，优化了膜丝长径比、填充密度、集水部件、曝气部件和膜组件结构，开发出防堵塞、大通量的高效膜组件；另外，独有专利技术的环氧树脂密封胶及软/硬双层注胶工艺，保证膜丝在运行和清洗过程中不易断裂，延长了膜组件使用寿命50%。
开发出EASYINS系列模块化、标准化超滤集成系统，首次提出了超滤膜堆及超滤执行单元进行分离，开创性地实现了膜堆支撑和固定以乐高式拼接，可以按照客户选择的膜数量免焊接现场快速组装。
标准化超滤集成系统
总结与展望
上述应用技术已顺利实施，实现了规模化生产，在河北沧州建立了产能为膜丝300万平米，组件5万支的产能全自动化TIPS法制膜生产线，应用于饮用水净化、海水淡化、污水处理、中水回用等多个领域。产品出口到美国、澳大利亚、韩国、新加坡、中东等20多个国家及地区，全球项目超过550个，处理水量累计达500万吨/天，每年节水实现间接经济效益45亿元（按污水2.5元/吨）。并在全球十大最大的再生水厂之一——美国OCWD 21世纪水厂、全球十大再生水厂之一——美国West Basin再生水厂及多个美国市政饮用水项目中实现成功应用。
本文作者：林亚凯，来自北京赛诺膜技术有限公司。他凭借《热致相分离法高性能聚偏氟乙烯中空纤维膜先进制造技术及应用》获得了2018年度“首创水星奖”技术进步类二等奖。“首创水星奖”由国际水协会中国青年委员会（IWA YWP China Chapter）与北京首创股份有限公司联合创立，旨在推进中国水与环境领域青年科技人才开展创新基础研究、核心技术开发与产学研融合，推动并引领水与环境产业技术进步和跨越升级。
