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李鎖定團隊的成就顛覆了國外在高端膜材料的壟斷地位
《中關村》雜志 趙占杰 李經緯 / 時間:2018-02-24 16:02:17

  據中關村雜志微信公眾平臺2018年2月12日訊 1月8日,2017年度國家科學技術獎勵大會在北京人民大會堂隆重舉行。高科技環保企業碧水源與清華大學的合作項目“膜集成城鎮污水深度凈化技術與工程應用”獲頒國家科技進步二等獎。


李鎖定團隊的成就顛覆了國外在高端膜材料的壟斷地位


  該項目立足膜集成城鎮污水深度凈化技術產業化,自主研發的高性能膜材料與膜組器,一舉打破了西方發達國家在該領域的技術壟斷,創新低碳源深度脫氮除磷、高品質再生水制備工藝,顯著提升了出水水質,實現了膜池-生化池聯動優化曝氣,節能降耗達世界先進水平。
  這一成果的取得,凝結了整個技術團隊孜孜不倦的努力。北京“海聚工程”入選者李鎖定博士就是該項目的主要完成人之一。
  與膜結緣
  1967年,李鎖定出生于河南洛陽的一個小鄉村,從小學習成績優異。1985年,李鎖定考入清華大學,專業是高分子化工與材料。畢業后,他又考取了中科院生態環境研究中心,獲高分子化學碩士學位并留下從事研究工作。
  在中科院生態環境研究中心攻讀碩士及工作期間,李鎖定正式與膜結緣。他參與了國家“863”科技攻關項目中“耐污染超濾膜的研究”,并成功合成了耐污染超濾膜。這項成果在當時填補了國內空白,并成功在印鈔行業應用。利用這種超濾膜,北京印鈔廠對印鈔清洗液進行了有效的循環利用,不僅提高了印刷質量,還大大減少了廢水的排放,給北京印鈔廠帶來了數千萬元的經濟效益。
  在中科院生態環境研究中心工作期間,李鎖定曾到美國紐約州立大學做訪問學者。這次訪學讓他產生了出國繼續深造的想法。2000年,他正式進入紐約州立大學,并于2003年和2007年分別獲得了環境化學碩士學位和博士學位。
  在海外留學期間,他把自身所學所知與美國的先進技術進行了有效地結合,先后參與了多項重要科技項目,并取得許多科研成果。例如,他曾參與燃料電池項目及氫燃料的儲存項目,研制出了性能優異的燃料電池專用電極。該電極不僅具有良好的導電性,還具有良好的氫氣透過性。在氫燃料的儲存項目中,合成了具有極高氫儲存能力的納米結構活性碳,該研究成果得到了美國能源部的極大肯定。這兩項成果已被美國燃料燃氣公司在氫燃料電池與氫儲存項目中得到了成功應用。
  以他的能力,完全可以留在美國工作。但他在取得博士學位后不久就選擇了回國。談及原因,他說他忘不了自己大學老師的話:“鼓勵你們出國深造,但學成后要回國,為自己的國家服務?!?br/>  除了心中的赤子情懷,他在回國前也做了客觀分析。他認為改革開放幾十年的發展,中國在物質生活與經濟水平上已經縮短了與美國的距離。而且,中國正處在改革開放的大變革時期,回國后更能感覺到社會的脈動,真正將自己發展與國家發展結合起來,從而更好實現個人價值。
  更讓他堅定回國決心的是,國內水處理行業發展方興未艾,對膜材料研發方面的研發人才十分渴求。一家同樣由留學回國人員創辦的水處理企業——北京碧水源科技股份有限公司就向他發出了盛情邀約。
  打破國外高端膜材料壟斷
  我國水資源短缺,在缺水地區特別是城市、工業和人口比較集中的地區,水資源已成為社會經濟發展的嚴重制約因素。因此,對于城市污水不僅要治理,更要抓回用。這催生了水處理這一關乎國計民生的朝陽產業。
  然而,傳統的水處理方法無法滿足以再生回用為目的的污水深度處理的要求。為此,國內外學者一直在努力探索污水資源化的高效途徑。隨著研究的逐漸深入,一個新的概念  “膜—生物反應器”(Membrane Bioreactor,簡稱:MBR)逐漸引起人們的關注。
  這種技術將傳統污水生物處理工藝與膜分離技術有機結合起來,其基本原理是利用水溶液中的水分子具有透過分離膜的能力,而溶質或其他雜質不能透過分離膜,從而達到提高水質的目的。與傳統水處理技術相比,MBR技術具有節能、投資少、操作簡便、處理效率高等優點。而膜材料的制造是這項技術的核心。
  然而,過去有很長一段時間,高端膜材料市場一直被海外企業壟斷。因此,科技部《十二五膜產業發展規劃》中就明確提出要“開發高強度、抗污染的膜生物反應器(MBR)專用膜材料,解決城市缺水問題”。
  2007年,李鎖定加盟碧水源,但那時碧水源的膜事業剛剛起步,團隊只有四五個人,還沒有自己的地盤,總部在上地,懷柔做研發。李鎖定白天去懷柔,晚上回城里,往往又干到半夜,有時直接住在懷柔,猶如創業一般。


李鎖定團隊的成就顛覆了國外在高端膜材料的壟斷地位


  功夫不負有心人,這支團隊先后攻克了膜技術領域制備與應用過程中的一系列關鍵性技術難題,讓碧水源掌握了完全擁有自主知識產權的MBR污水資源化技術。膜技術研發團隊也逐漸發展壯大,達到上百人。
  作為公司當時膜材料研發室主任,李鎖定同時兼任污水處理專用高性能分離膜項目主持人,對“污水處理專用膜”開展研究與開發,創造性地研究開發了“增強帶襯型中空纖維膜”,專用于生活污水和工業廢水的處理,從而使此項技術躍居世界前列,對我國污水資源化與再生利用具有重大戰略意義。
  增強帶襯型中空纖維膜通過把膜分離功能層與高強度襯結合在一起,既保證了膜的分離功能,又大大提高了膜的強度。這樣一來,膜的使用壽命就從1-2年提高到5-6年。此外,通過選擇膜材料與添加劑,優化制膜工藝,這種膜的透水通量比一般的濾膜提高了一倍。這兩項技術革新,都有利于膜的大規模推廣使用。
  一直以來,膜污染帶來的運維成本高是制約MBR技術應用的瓶頸問題。李鎖定帶領團隊通過對膜材料進行化學改性,控制膜孔結構,優化操作工藝,并建立了物理與化學相結合的高效清洗方案,成功地解決了膜污染問題。
  目前,他開發的產品已經大批用于工程項目 “OW-UF超濾水處理系統產業化推廣”獲國家火炬計劃立項,“高品質PVDF中空纖維膜”獲國家重點新產品計劃立項。
  由于他和團隊的工作,碧水源的膜材料還打破了國外在水處理領域對高端材料的壟斷地位,大大壓低了跨國公司產品的價格。
  有了國際先進水平的MBR工藝技術和產品,北京碧水源科技股份有限公司先后中標了國家多項水環境治理重點工程,包括南水北調丹江口污水處理工程、無錫環太湖地區水環境治理重點工程、北京引溫濟潮跨流域調水工程、奧運龍行水系工程以及國家大劇院水處理工程等,成為我國解決水環境問題的骨干力量,并于2010年在深交所創業板正式掛牌上市。
  此外,碧水源已經成功打入國際市場,產品技術銷往澳大利亞、東南亞等十幾個國家。
  助力生態文明
  “大處著眼,小處著手”,這是李鎖定做科研和進行人生選擇時的座右銘,伴隨他取得一個又一個成果。面向未來,他希望通過自己和團隊的努力,能為國家的生態文明建設和綠色發展做出新的貢獻。


超濾膜水處理工程現場

超濾膜水處理工程現場


  目前,碧水源在北京懷柔科學城已建成亞洲最大的膜技術研發中心和生產基地,膜年產能達到1600萬平米。與清華大學合作建成了國際一流的碧水源-清華環境膜研發中心,具有國際高水平的自主研發能力,承擔著國家“863”項目、國家水專項、國家科技支撐計劃、國家火炬計劃、國家重點環境?;な滌眉際醯裙抑卮笙钅靠翁?,形成碧水源污水資源化事業的強力支撐。
  “在全球特大型MBR項目方面,根據MBR國際專業網站統計,碧水源已穩居全球第一?!崩釧ㄋ?。
  在這樣的基礎上,碧水源提出了“未來水廠”計劃,要在未來實現污水的完全循環,實現水源、資源、能源的全回收。這對膜材料技術提出了更高的要求。作為北京碧水源膜科技股份有限公司首席專家,李鎖定又將帶領團隊向新的目標進發。
  鏈接
  李鎖定,北京碧水源膜科技有限公司首席專家,教授級高工,2011年入選北京“海聚工程”,被聘為北京市特聘專家。在分離膜的制備及其在水處理與再利用中的應用、制膜工藝的研究、膜污染機理的探討以及在實際工程應用等領域取得了眾多成果,已取得專利50多項。

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