附件11、均相離子膜制備關鍵技術及應用

1、<p>　　2018年度國家技術發(fā)明獎</p><p><b>　　安徽省提名項目公示</b></p><p><b>　?。ㄒ唬╉椖棵Q</b></p><p>　　均相離子膜制備關鍵技術及應用</p><p><b>　　（二）提名意見</b></p>

2、<p>　　項目針對我國離子膜產品制備工藝落后及應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、溴化-胺化離子膜材料制備技術、無溶劑原位聚合離子膜制備技術等，開發(fā)了離子膜專用工業(yè)生產的新設備，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)明實現了均相離子膜綠色化、低成本化制備以及離子膜制備/裝置/應用等整套技術的知識產權保護。</p><p>　　項目建成了

3、6條均相離子膜生產線，形成了4大系列20余種均相離子膜產品，膜年產能達50萬平方米，填補了國內均相離子膜產業(yè)化的空白，打破了發(fā)達國家對我國相關技術封鎖和價格壟斷，項目膜產品在全國23個省共150多家企業(yè)得到應用，還出口德國、印度、馬來西亞、臺灣等國家和地區(qū)，應用行業(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，解決了困擾相關企業(yè)多年的技術難題，有力地推動了相關行業(yè)的技術進步。</p><p>　

4、　本項目獲發(fā)明專利授權32項，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)標準1項，并獲國家級重點新產品證書和國家重點環(huán)境保護實用技術證書；相關成果曾獲中國石化協(xié)會科技進步一等獎、中國膜工業(yè)協(xié)會科學技術獎一等獎等。</p><p>　　項目材料填寫規(guī)范，內容真實，經公示無異議。對照國家科學技術進步獎授獎條件，提名該項目為國家科技獎技術發(fā)明獎二等獎。</p><p><

5、;b>　?。ㄈ╉椖亢喗?lt;/b></p><p>　　本項目屬化工科學技術中膜分離技術領域，曾列為國家自然科學基金重點項目、國家杰出青年基金項目以及科技部“863”重點項目等。</p><p>　　離子膜由于能夠實現離子的選擇性分離，在化工、冶金、稀土、電子刻蝕、生物等領域中具有廣泛的應用。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氯磺酸等，制膜成本高，環(huán)境污染嚴重，造成國產均相離子膜產品的產業(yè)化空白，日本等發(fā)達國家對我國實行技術封鎖和價格壟斷。本項目攻克了離子膜材料制備過程中的一系列關鍵技術，開發(fā)了相應的膜分離裝置和應用工藝。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、功能基團相、輔助基團相）離子膜

7、結構新構型，打破了離子膜分離過程中的trade-off 效應，實現了從更廉價聚合物制備均相離子膜的設想，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鍵技術。通過聚苯醚的溴化取代氯甲基化，避免了劇毒致癌物質氯甲基甲醚的使用，實現膜的含水量和交換容量的獨立調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)制膜工藝有機溶劑溶解-刮涂-烘干過程中，有機溶劑后處理難問題，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，避免了有害溶劑的使用，形成了離子膜的綠色生產工藝。</p><p>　　4.發(fā)明了新型平板滲析膜組件及應用技術。針對現有滲析器膜裝填密度低，設備笨重等問題，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，對高固含量、高濃度的料液適應

9、性好。</p><p>　　總之，這些發(fā)明實現了均相離子膜綠色化、低成本化制備以及離子膜制備/裝置/應用等整套技術的知識產權保護。項目建成了6條均相離子膜生產線，形成了4大系列20余種均相離子膜產品，膜年產能達50萬平方米，填補了國內均相離子膜產業(yè)化的空白，打破了發(fā)達國家對我國相關技術封鎖和價格壟斷，使進口均相離子膜的價格從原2000-3000元/平方米降至500-700元/平方米，并實現出口創(chuàng)匯。</p&

10、gt;<p>　　項目開創(chuàng)了我國膜技術在工業(yè)廢酸/堿/鹽分離純化應用的新領域，項目膜產品用戶超過150家，累計工業(yè)廢酸/堿/鹽處理規(guī)模超過50000 m3/d，在化成箔行業(yè)的使用率達到80%，每年因此給應用企業(yè)帶來的直接經濟效益超過10億元，解決了困擾相關企業(yè)多年的技術難題，有力地推動了相關行業(yè)的技術進步。</p><p>　　本項目獲發(fā)明專利授權32項，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)標準1項，并獲國家級重點新產品證書和國家重點環(huán)境保護實用技術證書；相關成果曾獲中國石化協(xié)會科技進步一等獎、中國膜工業(yè)協(xié)會科學技術獎一等獎等。</p><p><b>　?。ㄋ模┛陀^評價</b></p><p>　　1．研究成果的總體技術水平與創(chuàng)新程度的評價</p><p>　　(1) 本項目曾列為國家自

12、然科學基金重點資助項目（No. 20636050）, 于2011年1月13日在國家基金委召開結題驗收會議，以費維揚院士擔任組長的驗收專家委員會認定該項目綜合評價為“特優(yōu)”，指出：“該項目提出了用溴化代替氯甲基化的離子膜制備新路線，避免了致癌物質氯甲醚的使用，實現了離子膜的系列化制備和性能的獨立調控，并實現了產業(yè)化，廣泛地應用于化工、冶金等領域”。</p><p>　　(2) 2014年9月，國家自然科學基金委員會

13、化工處孫宏偉處長在《中國科學》雜志上發(fā)表《化學工程：從基礎研究到工業(yè)應用》的文章，文章綜述了化學工程學科近十余年來在隊伍建設、平臺建設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展及工業(yè)化應用成果”為題介紹了項目組在離子膜方面的研究成果，對我們取得的創(chuàng)新性發(fā)現和突破性進展給予了高度評價。并以7個頁面的篇幅，收錄進基金委主編的成果專著《化學工程：從基礎研究到工業(yè)應用》（2015，化學工業(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《中國膜科學技術的創(chuàng)新進展》中，中國工程院徐南平院士等肯定了項目組開發(fā)的離子膜產品和新型的膜組件“填補國內均相離子膜產業(yè)化的空白，膜產品實現出口。在化工、冶金、特種金屬加工等領域得到廣泛應用，打破以日本和美國為首的國家對我國的技術封鎖和價格壟斷”。</p><p>　　(4)在2014年1月的國家杰出青年基

15、金結題答辯中，由21位專家（多數為院士）組成的委員會一致認為該項目為優(yōu)秀（本學科唯一優(yōu)秀），一致認為本項目：“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，項目組承擔的863重點項目“面向酸堿回收的膜材料規(guī)?；苽浼皯眉夹g”（No.2012AA03A608）在北京順利通過專家驗收，專家組評價“（項目組）完成了酸回收擴散滲析膜和堿回收擴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的離子膜新結構和離子新型傳遞模式，實現了滲析膜通量和選擇性的同時提高。”</p><p>　　(6)本項目在取得實用化成果同時，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，項目負責人連續(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教授在其關于陰離子膜的綜述論文中（J. Membrane Sci.2011，377：1-35）正面引用本項目相關的論文19篇，對本項目離子膜制備路線給予了充分的肯定，指出：“徐及其團隊關于聚苯醚（制備陰離子膜）進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)上的甲基進行溴化

18、而代替高致癌物質氯甲基甲醚?！?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離子膜制備路線給予肯定，認為是有前景的結果（promising results）, 詳細評述了課題組在離子膜制備及離子傳遞通道構</p><p>　　2. 研究成果的有關證書、獎勵</p>&l

19、t;p>　　(1) 2006年11月，“DF120型均相陰離子交換膜”獲國家技術部、商務部、質監(jiān)總局、環(huán)?？偩诸C發(fā)的國家重點新產品證書（2006GRC60092）。</p><p>　　(2) 2012年12月，“廢酸回收的滲析陰膜及其應用技術”獲中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會頒發(fā)國家重點環(huán)境保護實用技術證書（2012-078）。</p><p>　　(3)基于發(fā)明點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)該項目先后獲中國石油化工聯(lián)合會科技進步一等獎（2008）、中國膜工業(yè)協(xié)會科學技術一等獎（2007）。</p><p>　　(5) 制訂化工行業(yè)標準，“擴散滲析陰膜（HG/T 5112-2016）”，2016年10月22日發(fā)布實施。</p><p><b>

21、;　?。ㄎ澹┩茝V應用情況</b></p><p>　　該項目研制的系列均相離子膜產品及其（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)集團公司、江西德興銅業(yè)集團公司、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150多家企業(yè)投入使用，產品還出口德國、印度等國家，應用行業(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)多年的技術難題，對行業(yè)的技術進步起到了重要的促進作用。</p><p>　　（六）主要知識產權證明目錄</p><p>　　1、發(fā)明專利一種多硅交聯(lián)劑及

23、其擴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號中國科學技術大學徐銅文、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-無機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號中國科學技術大學徐銅文、吳亮有效</p><p>　　4.發(fā)明專利一種荷正電有機-無機雜化膜的制備方法中國ZL200410065737.8,2007年02月27日第310256號中國科學技術大學徐銅文、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號中國科學技術大學徐銅文、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號中國科學技術大學徐銅文、吳亮有效</p><p>　　8.發(fā)明專利一種雙季銨側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號中國科學技術大學徐銅文、賀玉彬有效</

27、p><p>　　9.發(fā)明專利一種帶pH調節(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、中國科學技術大學徐銅文、張旭、李傳潤、王曉林、汪耀明有效</p><p>　?。ㄆ撸┲饕瓿扇饲闆r</p><p>　　徐銅文，排名第一，項目負責人，教授。工作單位與完成單位：中國科學技術大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：負責總體設計、研究工作的組織、技術路線的制定、膜制備及應用工藝開發(fā)過程中關鍵問題的解決等。對技術發(fā)明點1-4具有創(chuàng)造性貢獻，是所列7項核心授權發(fā)明專利的第一發(fā)明人，1項核心

29、發(fā)明專利的共同發(fā)明人，所引用論文的責任作者。</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：山東天維膜技術有限公司。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：項目中試實驗和產業(yè)化工藝技術負責人，負責產業(yè)化關鍵技術的解決及技術難點突破主持研制、設計了刮膜生產線全套生產設備。是2項核心授權專利（ZL201010107733.7；ZL201210589337.1）第一發(fā)明人，對技術發(fā)明點1、2和4做出了創(chuàng)造

30、性貢獻。</p><p>　　金可勇，排名第三，教授級高工。工作單位與完成單位：杭州水處理技術研究開發(fā)中心有限公司。核心授權專利（ZL201410735852.5）第一發(fā)明人，對技術發(fā)明點4做出了創(chuàng)造性貢獻，發(fā)明了一種帶pH調節(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。本項成果中其他4項發(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：中國科學技術大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：三項核心授權專利（ZL200510123023.2；ZL200810020560.8；ZL200810211990.8）共同發(fā)明人，對技術發(fā)明點1、2、3做出了創(chuàng)造性貢獻。</p><p>　　汪耀明，排名第五，特任副研究員。工作單位與完成單位：中國科學技術大學。對本項目技術創(chuàng)造性貢獻：是核心授權發(fā)明專利（ZL201410735852.5）共同發(fā)明人，參

32、與發(fā)明了擴散滲析與電滲析集成處理裝置及工藝，對技術發(fā)明點4做出了創(chuàng)造性貢獻。</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、杭州水處理技術研究開發(fā)中心有限公司；完成單位：杭州水處理技術研究開發(fā)中心有限公司。是核心授權發(fā)明專利（ZL201210015221.7）共同發(fā)明人，共同完成了與本項目密切相關的國家基金委重點課題（No.20636050）；在山東天維膜技術有限公司設立

33、院士工作站，指導了均相離子膜生產線的建設和在石油化工行業(yè)中的應用推廣；參與均相膜電滲析組器及電滲析處理工藝發(fā)明工作，對技術發(fā)明點4做出了創(chuàng)造性貢獻。本項成果中其他3項發(fā)明專利的共同發(fā)明人。</p><p>　　（八）完成人合作關系說明</p><p>　　1.完成人徐銅文、吳亮和汪耀明來自于中國科學技術大學（簡稱“中科大”），吳亮和汪耀明曾是徐銅文指導的博士生和博士后，在成果形成期間，一直

34、參與項目研究；完成人劉兆明來自山東天維膜技術有限公司（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“主要知識產權證明目錄”。</p><p>　　2.完成人所在的三個單位一直以來保持著長期穩(wěn)定的合作關系?！疤炀S膜”通過項目委托和專利許可使用與“中科大”徐銅文課題組長期進行合作；“

35、中科大”與“水中心”2006年開始合作，雙方共同承擔了國家基金委的重點項目“基于電膜的綠色與環(huán)境化工過程的關鍵科學與技術問題研究（No.20636050）”（2007.1-2010.12），徐銅文是項目負責人，高從堦是合作申請者；“水中心”一直是“天維膜”技術的推廣和應用單位，高從堦院士2012年至今在“天維膜”設立院士工作站。</p><p>　　3.三個單位共同承擔了國家高技術研究發(fā)展計劃（863）“面向酸堿