成果简介：
项目技术内容：
(1)发明了面向气体净化的膜材料设计和制备方法，开发出膜材料微结构调控技术，实现了膜厚度、孔径以及孔隙率的可控调节。建成了年生产200万m2规模的气体净化分离膜生产线，膜透气速率较国际先进技术产品提高30%。
(2)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，开发的双疏膜材料填补了国内外空白，运行压差大幅降低，稳定运行寿命较国外商品膜提高了2倍以上。
(3)开发了系列气体净化分离膜应用新工艺，开发出成套膜分离装备，在化工企业燃煤锅炉、生物质锅炉、废弃物焚烧等烟气净化，以及催化剂、钛白粉、染料等粉体产品回收中实现规模应用，净化后气体粉尘浓度小于5mg/m3，优于国家超低排放标准10 mg/m3(环发[2015]164号)，能耗较布袋除尘降低1/3以上。
项目产品可广泛用于化工、冶金、水泥等工业过程及家庭、商场、写字楼、汽车等民用场所的气体净化以及口罩等个人防护用品。在高湿、含油等复杂烟气净化中，项目产品可有效防止烟气中油性及水性气溶胶在膜表面浸润，避免油或水粘附在膜表面，造成膜失效，具有良好的净化性能。
项目产品具有自主知识产权，填补了国内外气体净化材料技术及产业化的空白。高效气体净化技术是节能减排、洁净能源、环境治理、个人防护等领域的共性技术之一，本项目的实施有利于推动江苏省大气污染治理与人民生活质量提高，服务于煤炭气化、垃圾焚烧、
多晶硅生产等新能源生产过程，促进钢铁、水泥、电力等传统产业的升级改造，加快提升相关产业的自主创新与清洁生产能力。
应用案例：
科技成果先后在南京膜材料产业技术研究院有限公司和江苏久朗高科技股份有限公司进行放大转化，建成了年生产 200 万 m2 规模的气体净化膜材料生产线，气体净化膜技术在恒逸集团、中盐集团、中石化等下属企业推广应用，主要用于锅炉尾气净化、垃圾焚烧烟气处理、染料产品回收等领域。以杭州恒逸集团的燃煤锅炉烟气净化为例：原采用布袋除尘，排放浓度超过国家最新标准 5mg/m3，而杭州等地提出燃煤锅炉要参照燃气锅炉，执行 5mg/m3 的排放标准，使恒逸公司面临要花费大量资金把燃煤锅炉改造成燃气锅炉的压力。后采用本项目膜技术对原布袋除尘器进行改造， 建成排放量 220 万 m3/h 膜处理装置，净化后粉尘浓度 3.525mg/m3，膜装置较原布袋能耗降低 1/3 以上，每年节约风机电费等 250 万以上，同时除尘器压差下降促进锅炉负荷提升了 8%，多产蒸汽用于己内酰胺产能提升了 2 万吨/年，经济效益与环保效益显著。
图2 部分膜法工业烟气净化装置:
a.燃煤烟气净化装置(220万m3/h); b.生物质烟气净化装置;c.染料粉回收系统;
d.陶瓷窑炉烟气净化系统;
研发背景
膜分离是一种新型高效分离技术，具有分离效率高、能耗低等优点，已成为世界各国竞相发展的高新技术，用于大气污染物治理的气体净化膜发展缓慢，主要问题有两个方面：1)膜材料透气量低，难以满足工业烟气处理量大、推动力小(<2 kPa)的应用需求;2)膜表面污染严重，工业烟气成分复杂，油性气溶胶与超细粒子在膜表面吸附污染严重，导致过程运行不稳定。随着大气污染物排放指标的日趋严格，迫切需要开发以膜材料为核心的新型大气污染治理技术。
作用原理 与传统过滤材料相比，本项目膜材料将过滤模式由“深层过滤”转变为“表面过滤”，颠覆了传统净化模式，不仅维持较高的过滤效率，同时能够有效地防止过滤孔道堵塞造成运行阻力增加，有效地延长了使用寿命(>3年)。
市场分析 当前中国大气环境形势十分严峻，华北、华中、东北和西南等地区频繁发生灰霾重污染事件，许多地区主要污染物如氮氧化物、硫氧化物、VOCs和可吸入颗粒物的排放已经超过了环境容量。据统计，2018年我国大气污染防治行业市场规模达到2340亿元，而随着污染排放控制趋严，将持续推动大气污染防治行业持续发展，预计在2025年市场规模将超过5000亿元(数据来源：中研普华产业研究院)。其中以可吸入颗粒物PM 10和PM 2.5为特征污染物的粉尘主要来源是燃煤锅炉为主的的电力行业和以钢铁、水泥、冶金、废物焚烧为主的非电重点行业。我国与本项目技术市场范围相近的袋式除尘技术市场应用率统计情况如图3所示，基本与可吸入颗粒污染物来源相符。2018年我国与本项目技术市场范围相近的袋式除尘行业市场规模达到180亿元，同比增长12.50%，如图4所示。
图3 中国袋式除尘器市场应用率统计情况(单位：亿元，%)
图4 2010-2018年中国袋式除尘行业市场规模及增长(单位：亿元，%)
本项目产品因技术优势在目标市场有着较强的竞争力，与传统气体净化技术工艺路线相比，虽然一次性投资增加了20~50%，但是运行寿命提高2倍以上，同时具有更高的分离效率，能够满足最新的环保要求。用于高附加值粉体产品回收时，环保效益与经济效益显著，具有较强的市场竞争力。与国外同类分离膜产品相比，本项目膜产品价格约为进口膜材料的50~60%，由于更均一的结构和表面疏水疏油特性，具有更好的透气性和运行寿命。本项目产品与进口膜相比，运行寿命和回收产品新增产值均提高 25%以上，与传统布袋工艺相比，各方面优势更加显著。
声明：
“气体净化膜可控制备及应用关键技术” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：南京工业大学、南京膜材料产业技术研究院有限公司、江苏久朗高科技股份有限公司
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2024年07月12日 ~ 14日 
