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仲兆祥:用膜技术还世界一片蓝天
发布时间:2023-07-24


“现在市场上的口罩主要由熔喷布材料制备,依靠静电作用来拦截粉尘,所以一旦受潮或者接触水和酒精,就会影响拦截效应。而

我们研发的口罩主要是采用纳米纤维膜制备,主要原理是孔道筛分,在经过酒精多次消毒以后,仍然可以保持99.9%以上的拦截效

应,使用次数可以达到10次以上。”7月12日,在南京工业大学材料化学工程国家重点实验室中,首届江苏专利奖发明人奖获得

者、南京工业大学环境科学与工程学院院长仲兆祥自豪地向记者展示研究成果。作为一种新型高效的分离技术,膜技术在液体分离

如水处理等领域已有广泛应用,但在气体净化领域尚处于起步阶段。仲兆祥在这个新领域摸爬滚打十余年,开创了气体净化膜研究

的一番天地。

国家需求大于个人兴趣”

仲兆祥告诉记者,2007年他刚博士毕业时,在水处理科研方向已经小有成就,无论如何也没想到会转战到气体净化膜方向。“当时我的导师徐南平院士和邢卫红教授基于对工业实践的前瞻性考虑,建议我去做气体净化膜。”一边是导师的期许,一边是自己热爱的领域,仲兆祥毅然接受了建议,“国家需求大于个人兴趣”成为他的座右铭。

科研道路并不是一马平川,刚进入气体净化膜领域时,仲兆祥曾整整坐了5年的“冷板凳”。“那家公司应用的排放技术非常落后,走进厂房时能感觉到粉尘直接落在我的脸上。我向企业推荐说用我们的膜技术可以做到超低排放,结果对方直接回答不需要。”仲兆祥对2008年第一次去北方某钢铁厂的记忆尤为深刻,“当时国家对企业大气污染物排放的标准较低,企业大气污染物减排意识也很薄弱,我们的研究得不到社会的普遍认可,科研进展也比较缓慢。”

仲兆祥回忆,他读书期间,在完成导师出的一个纳米催化剂工业应用课题过程中,发现纳米催化剂在反应过程中会吸附到反应器的器壁和膜表面上。为了解决这个问题,他尝试跟国内企业界的人交流,跟不是其本学科的人交流,写信跟国外的学者交流,甚至买了很多全英文的书认真研读,花了大概3年时间才攻克难题,不但在化工和膜领域权威期刊发表了论文,相关毕业论文还获得国内百名优秀博士论文提名。从这次经历里,他总结说:“遇到问题不能躲避、不能放弃,要坚持下去、迎难而上、勇敢面对,并且要注意多跟其他人交流请教。”

“企业出卷子,我们来回答”

尽管在多年的研究过程中遇到过大大小小的难题,甚至对这一研究领域的前景也产生过怀疑,但仲兆祥始终没有放弃。“从科学发展的角度来说,所有的科研经历都是有用的。”他说。这份坚持让仲兆祥守得云开见月明。在国家重点研发计划、江苏省杰出青年基金等项目支持下,他和团队专心钻研用于气体净化的膜材料微结构设计与性能调控方法,突破了膜透气量低与易受污染等多个难题,开发出具有自主知识产权的高性能空气净化膜材料,并设计了系列气体净化膜装备。

在工业化生产中,气体净化膜可以用于烟气除尘、粉体回收、气固相反应等过程,帮助企业实现低排放和资源回收利用,在化工与石油化工、冶金、能源等工业以及环保领域中有着广泛的应用。“此前制约膜技术在气体净化领域应用的主要因素有两个,一是膜透气速率低,二是吸附污染严重。”仲兆祥告诉记者,他和团队成员研发的空气净化膜不仅破解了上述难题,还将这一技术规模化应用于燃煤锅炉、生物质锅炉、废弃物焚烧等烟气净化以及催化剂、钛白粉、染料等高附加值超细粉体产品回收领域。

空气净化体系繁多,目标体系除了常见的固体颗粒物,还可能存在油性污染物,而油性气溶胶与超细粒子等容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。为此,仲兆祥和团队成员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。“企业出卷子,我们来回答。”仲兆祥说,越来越多的企业需求和社会发展需要进一步为研究团队指明了方向,研究团队以高效气体净化膜材料为核心,开发了高效气体净化膜成套装备。这一技术成果得到了业内高度认可,迄今为止,团队已在中石化、恒逸石化、京博石化等企业建成了100余项示范工程。

“知识产权是高新技术研发创新推动力”

虽然已经取得了优异成绩,但仲兆祥在“膜”领域的探索脚步仍未停歇。“目前团队研发的纳米纤维膜材料口罩已可拦截病毒,但是被拦截的病毒有时会在口罩外表面滋生,带来二次传播的风险。”仲兆祥告诉记者,团队正在研究如何让口罩不光具有拦截病毒的功能,还同时具有良好的抗菌抗病毒功能,让被拦截在口罩外表面的病毒5分钟内就被完全灭活,不再有二次传播的风险。此项抗菌抗病毒的膜材料口罩目前已经开始推广运用,获得了不少使用者的认可。

这些年,空气净化膜研究让仲兆祥收获颇丰。作为主要专利发明人,仲兆祥拥有有效国内专利86件,其中发明专利63件,拥有有效国(境)外专利8件。相关专利技术荣获中国专利优秀奖等国家及省部级奖励3项。专利作价入股300余万元,专利技术通过转让、许可实施累计新增销售额25亿元,新增利润5亿元,新增出口额109万元。

仲兆祥介绍,他从一开始进入气体净化膜这个新的研究方向,就很注重知识产权的布局,目前从膜材料的制备、膜工艺的设计到膜装备的设计等,已打造了一个完整的知识产权体系,对专利技术形成很好的保护。 “知识产权贯穿在产品的整个生命周期之中,对技术的研发、放大、推广和市场应用都能起到很好的保护作用,知识产权的创造、运用、保护、管理和服务是高新技术研发创新的推动力。”仲兆祥表示,看到科研可以服务于人民更好的生活需求和国家更高的发展战略需要,他倍加珍惜获得的荣誉,也更加坚定对创新的不懈追求与坚持。

江苏经济报见习记者 沈玉青  来源:江苏经济网 仲兆祥:用膜技术还世界一片蓝天 (jseconomy.com)