文/圖 半島全媒體記者 王麗平
12月22日上午,在青島市科學技術獎勵大會上,中國海洋大學化學化工學院副教授徐佳獲得2019年度青島市自然科學一等獎。作為一位80後女教授,她埋首實驗室工作十多年,在海水淡化領域取得了突出成績,此次獲獎的「海水淡化高效膜材料製備及膜集成關鍵技術研究」項目,一定程度解決了海水淡化產業世界難題。
一張「紙」的魔力
徐佳的科研成果——海水淡化高性能膜,肉眼看去與普通列印紙並沒太大不同,只是有一面多了些光澤。
徐佳說,可別小看這張「紙」,它有可能帶來海水淡化行業的改變。它比紙要硬一些,在顯微鏡下看,其實層與層之間是複合結構,膜的最下方是無紡布,有非常強的支撐作用,中間是一層聚合物多孔支撐層,能「托」起最上面的超薄脫鹽皮層,脫鹽皮層只有100納米～200納米厚,相當於頭髮絲直徑的千分之一左右,這是整張膜的關鍵,它主要起到脫鹽和保證水質的作用。而基於這項研究,未來可能會帶來海水淡化行業規模的提升,且會提供一些關鍵設備裝置升級的空間和技術支撐。
「我們主要集中於兩個關鍵技術,分別是分離膜的滲透性與選擇性間博弈效應和膜污染問題,其中博弈效應是這個領域的世界難題。」徐佳說,這就像蹺蹺板,蹺蹺板的兩邊分別是產水量和產水水質,如果提高一方,那另一方就會下降很難克服。徐佳等人運用有機多孔納米材料為核心構建了一系列新型混合基質膜來解決這個問題,使產水量提升一倍以上,一定程度上解決了博弈效應,同時也為國內外高效分離膜材料製備提供了設計思路和依據。
電廠里碩博「連讀」
徐佳1980年出生,在中國海洋大學本、碩、博連讀,是位非常年輕的副教授,而她在實驗室里已經默默無聞地堅守了十多年。徐佳說,這得益於科研最初那段讓她難忘的經歷。
在2003年至2005年,青島市黃島電廠開始了日產3000噸雙膜法海水淡化示範工程,徐佳的碩士、博士學業時光就是在黃島電廠度過的。每早7點出門到試驗現場,半夜回到宿舍,大部分時間都是在海邊的貨櫃里度過的,即使青島寒冷的冬天也不例外。大家團結一心科研攻關,也讓徐佳看到了科研的力量和魅力。「那時候我才開始真正了解海水淡化的整個過程。」徐佳說,也是從那時開始,為日後做科研打下了良好的基礎,成為她的一份寶藏。
徐佳說,現在青島市區兩級政府營造的良好的創新創業環境,提供了優質的科技服務和創新服務,對中青年科研工作者的工作給予了大力扶持,「也非常感謝我的母校中國海洋大學,給予了我特別大的支持,讓我們這些土生土長的博士可以到國外一流的學府訪學」。
關鍵設備還得靠自己
在談到青島在海水淡化方面的產業優勢時,徐佳說,青島市具有非常雄厚的海水淡化基礎,黃島電廠的雙膜法海水淡化示範工程到現在已經運行了十餘年,此後,青島市也有相關的海水淡化產業在相繼產生,積累了非常強的技術鏈。同時,青島也是一座淡水資源比較短缺的海濱城市,發展經濟需要大量淡水資源,對海水淡化產水需求量比較大。為此,青島也出台了一些發展海水淡化產業的舉措,如2018年出台的《青島市海水淡化產業發展規劃》,明確指明了發展海水淡化產業的方向。
「所以不論從需求還是政策,我們都應該大力發展海水淡化產業。」徐佳建議,大力加快關鍵設備裝置的研發和製備。在這方面,目前主要依靠進口,國外對我們的技術和價格會有一定的壁壘,如海水淡化中比較高效的預處理系統、膜和膜組件等關鍵部件,只有我們自己將這些做強了,才能打破國外的封鎖。