2013年3月4~6日，广州水展在广州·中国进出口商品交易会琶洲展馆盛大开幕，天津膜天膜科技股份有限公司在本次水展上推出了其最新研发的同质涂覆复合纺丝法，该公司事业部经理蔡诚先生向在场的水处理行业专业听众详细讲解了同质涂覆复合纺丝法的优势。《流程工业》杂志也于会后进一步采访了蔡诚经理，以便让读者了解到最新的水处理膜技术。

图1 天津膜天膜科技股份有限公司蔡诚经理在广州水展上演讲

PROCESS：天津膜天膜立足于天津，贵公司的膜产品在国内具有怎样的品牌影响力?在世界膜工业领域具有怎样的地位?

蔡诚：天津膜天膜科技股份有限公司是中国膜行业中历史最长、规模最大的公司，其前身天津工业大学膜分离研究所成立于1974年，迄今已有39年的历史，中国的第一支中空纤维膜组件就诞生在这里。2001年，由国家发改委立项，我公司承担总投资额1.2亿元人民币建设了年产量100万m2的中空纤维膜生产基地，目前也是亚洲最大规模的膜制造基地之一。2012年7月5日，膜天膜公司在深交所创业板成功上市，成为目前国内首家也是惟一一家以膜材料研发、生产和销售为主营业务的上市公司，国家级高新技术企业。在中国水网的历年组织的“用户心目中最知名膜品牌提及率”网上调查，“膜天膜”品牌连续多年位于十大膜产品品牌中前三位，是在前五名当中惟一入选的国产品牌。

截止到2012年底，天津膜天膜科技有限公司产品和设备已应用在市政污水深度处理与回用、工业废水处理与回用、工业及市政给水净化等领域，总处理规模已超过300万t/d，产品远销美国、俄罗斯、澳大利亚、曰本、韩国、新加坡、越南等国家和地区。

PROCESS：天津膜天膜最新推出的同质涂覆复合纺丝法具有哪些技术优势?

蔡诚：与国内外现有技术产品相比，同质涂覆复合纺丝法的主要技术优势有：

• 同质增强型高性能PVDF中空纤维膜，具有集熔融纺丝法中空纤维膜力学性能优异和溶液纺丝法中空纤维膜分离精度高的特点，即作为支撑层的基膜确保中空纤维膜具有优异的力学性能，而表面功能层则赋予中空纤维膜理想的分离精度及其他如亲水特性等;

•同质增强型PVDF中空纤维膜表面功能层与基膜之间有理想的界面结合状态和很好的界面结合强度，可有效避免增强型中空纤维膜中基膜与表面层之间因再生反洗时发生界面分层或剥离而导致中空纤维膜物理损伤和膜分离系统失效等问题;

•与热致相分离(TIPS)法不同，同质涂覆复合纺丝法在采用熔融纺丝-拉伸界面致孔技术制备PVDF基膜过程中，仅使用少量自主研制的界面致孔剂，无需大量稀释剂、萃取剂或有机溶剂，工艺先进和环保，所得中空纤维基膜具有多孔形态(孔形、孔径、孔隙率等)和聚集态结构(大分子取向及结晶)。设计性强、膜的强度高和纤度(直径)可细化(有效提高膜组器的填充密度)等特点，适于开发满足不同MBR与CMF应用要求的系列高性能中空纤维膜产品。

图2 复合增强膜发明专利

PROCESS：同质涂覆复合纺丝法对中国乃至世界的纺丝制膜技术会带来怎样的影响?

蔡诚：MBR技术实际上是一种新型污水处理系统，因其水质环境的特殊性(通常污泥浓度较高、曝气量较大)，对膜材料的性能有着极为苛刻的要求。为延长MBR专用膜材料的使用寿命，首先要提高膜材料在曝气抖动和反洗等过程中的耐受能力，即要优化膜材料的力学性能，其次还要提高膜材料的抗污染性能。

因此，就增强型高性能PVDF中空纤维膜而言，制备具有高界面结合强度和断裂强度以及大通量、亲水化、抗污染的中空纤维膜材料是MBR技术产品所必需的。

目前，用于MBR技术的优质中空纤维膜产品主要包括两类：

•一类是根据热致相分离原理经熔融纺丝法制备的中空纤维膜，其特点是膜孔径分布较宽、力学性能优异等，存在的问题包括：热致相成膜的原理导致膜表面不具备致密的皮层结构，所得膜的平均孔径较大(≥0.1μm)且分散，MBR应用过程中易形成嵌入式深层污染，对清洗过程要求较高，能耗较大。此外，热致相纺丝制膜工艺的能耗较高，稀释剂和萃取剂的回收过程等导致生产成本提高，所得膜的亲水性也有待改善。

•另一类是异质增强型中空纤维膜，即以合成纤维中空编织物为增强衬层(增强体)，根据溶液相转化原理在增强衬层上涂覆PVDF表面层，形成致密的表面结构(0.01μm≤表面孔径≤0.4μm)，增强体可赋予膜产品较好的力学性能和适用性等，但由于异质增强，其突出问题包括：异质增强型膜材料的使用寿命不仅与异质增强体本身有关，还与异质增强体与表面层之间的界面结合强度有关，特别是后者，是制约异质增强型膜材料使用寿命的关键因素。尽管异质增强型膜材料的断裂强度很高，但异质增强体与表面层之间的界面结合强度往往较差，且由于反洗或化学清洗过程中两相的响应不同，容易在两相界面处发生界面相分离而导致膜物理损伤(如脱皮等)，从而使膜的使用寿命在尚未发生拉伸断裂前就已经完结。同时，当受到外界拉伸作用时，异质衬层增强体与表面层的形变速率及形变量是不同的，两相之间发生一定程度的界面剪切作用，在外界拉伸作用尚未达到异质衬层增强体的拉伸强度极限(即断裂强度)时，两相界面就已发生层间剪切破坏，使膜分离系统失效。

因此，对于增强型膜材料力学性能而言，增强体与表面层之间的界面结合强度和膜材料的断裂强度同时满足MBR系统设计要求是必需的，而单纯强调增强型膜材料的高强度化(实际是增强体的高强度化)是缺乏实际意义的。

其次，受增强衬层纤维织物结构和纤维纤度限制，异型增强型中空纤维膜的直径可细化程度是有限度的，会影响膜组器的填充密度和生产效率;废弃异质增强型膜材料的回收与再用技术不仅复杂，且成本高，不利于资源的循环利用和环保。

限于技术水平和成本等，目前规模化用于MBR技术的国产膜材料主要为通过溶液纺丝法制成的非对称结构PVDF中空纤维膜，具有生产成本较低、分离精度较高、抗污染性较好等特点，但溶液纺丝制膜过程不利环保，所得中空纤维膜的轴向抗拉和径向抗压性能均较差，在高污泥浓度的生化池环境使用过程中常出现因力学性能差而导致分离系统失效的不良后果。近年来，国内也开展了异质增强型中空纤维膜材料的研发与应用，但由于国际大型膜厂商已将有关技术产品在国际上(含我国)获得较完整的知识产权保护，因此，在这一技术领域的进一步发展和产品推广将受到制约。

针对国产MBR膜材料存在的上述问题，天津膜天膜科技股份有限公司根据热力学相容性理论和聚合物共混物界面相分离原理，原创性地开发出熔融纺丝-拉伸界面致孔技术，制备出轴向断裂强度和径向抗压强度为溶液纺丝法中空纤维膜8-10倍的高性能PVDF中空纤维膜，并在MBR领域获得初步成功应用，打破了国外公司在高性能中空纤维膜制备技术领域的长期垄断。

PROCESS：在6月份的上海阿姆斯特丹水展上，天津膜天膜都会带来同质复合膜丝的哪些系列膜组件?

蔡诚：6月份的上海水展上，我们公司会推出以同质复合膜丝为过滤核心的多种系统膜组件：

其中外压柱式膜组件有以净水行业和海水淡化为主题的核心组件;内压柱式膜组件有啤酒行业专用膜组件和特种分离专用组件(为聚醚砜组件，未采用同质复合技术);MBR系列膜组件有柱式膜和帘式膜;还有SMF系列组件等。

图3 天津膜天膜科技股份有限公司在广州水展上的展台

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天津膜天膜科技股份有限公司发展大事记

•1974年7月，成立中国第一家膜研究单位——天津纺织工学院膜分离研究所。

•1976年6月，研制出中国第一支聚砜中空纤维超滤膜组件。

•1983年10月，研制出中国第一支醋酸纤维素中空纤维反渗透膜组件。

•1985年6月，在国内首创的聚砜中空纤维纺丝工艺及超滤膜组件被评为国家科学技术进步三等奖。

• 1991年3月，在国内首创的醋酸纤维素中空纤维反渗透膜组件获国家科技成果证书。

•1992年4月，在天津纺织工学院膜分离技术研究所的基础上成立了天津纺织工学院膜天膜技术工程有限公司。

•1993年1月，我公司研制出中国第一支聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜。

•1996年8月，我公司承担了国家级火炬计划项目——膜分离组件及装置

•1996年10月，我公司用于环保领域的电泳漆超滤装置被评为1996年度国家级新产品，并被评为国家环保二等奖。

•1999年1月，与中国纺织工业对外经济技术合作公司合资成立了天津膜天膜工程技术有限公司。

• 2001年7月，我公司被国家认定为高新技术企业

•2001年7月，我公司的聚偏氟乙烯中空纤维微滤膜被评为天津市科技进步二等奖。

•2001年10月，我公司生产的饮用水净化器被麦当劳中国发展有限公司确定为麦当劳餐厅专用的水净化设备。

•2001年10月，国家计划委员会正式批准我公司“年产100万平方米中空纤维膜系列产品产业化示范工程项目”

• 2002年6月，研制出中国第一套国产化实用型连续微滤(CMF)设备，填补国内空白。

•2003年5月，天津市膜技术工程中心成立，我公司担任主任单位。

•2003年5月，我公司与香港华益集团合资成立天津膜天膜科技有限公司，共同建设中国最大的膜产业化基地。

• 2003年9月，承建中国第一个国产化膜法污水深度处理回用项目——天津经济技术开发区污水处理厂污水处理回用示范项目，该项目被国家建设部命名为“污水再生利用示范工程”

•2003年10月，我公司连续微滤(CMF)技术及装备被国家环境保护总局授予国家环保二等奖(一等奖空缺)。

•2004年11月，年产100万平方米中空纤维膜项目竣工投产，并被国家发改委命名为“国家高技术产业化示范项目”。

•2007年4月，自主开发浸没式连续膜过滤(CMF)技术，填补国内空白。

•2007年12月，承担国家科技部“十一五”国家863重点项目课题“高性能聚烯烃中空纤维超/微滤膜制备关键技术”的研究。

•2008年12月，我公司承担的“新型功能中空纤维膜制备技术及其产业化应用”项目荣获国家技术发明奖二等奖。2009年5月，承建中国第一个国产化浸没式连续膜过滤技术应用项目——天津纪庄子再生水厂52000吨/天污水处理回用示范项目。

•2009年11月，中标中国最大的市政污水再生回用项目——北京清河再生水厂32万t/d膜处理系统(第四包)项目。

•2011年10月，完成股份制改造。

•2011年1月，承担国家住房和城乡建设部“十二五”重大水专项：饮用水处理用PVDF膜组件及装备产业化(2011ZX07410-002)和PVDF膜组件及成套装备产业化(2011ZX07317-001)。

•2012年1月，承担国家科技部“十二五”国家863重大专项课题“膜生物反应器用增强型膜材料规模化制备与应用技术”。

•2012年7月，在深圳证券交易所创业板上市，股票名称“津膜科技”，股票代码300334。

•2012年12月，我公司与天津工业大学共同承担的“高性能聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及在污水资源化应用中的关键技术”项目荣获国家技术发明奖二等奖。

天津膜天膜科技股份有限公司目前拥有的资质

•安全生产许可证

•环境工程设计乙级资质

•环保工程专业承包三级

•环境污染治理设施运营甲级资质

•天津市涉及饮用水卫生安全产品卫生许可批件

•美国NSF认证

•ISO9001、ISO1400质量及环境、安全健康体系认证

•中国膜工业协会副理事单位

•中国脱盐协会副理事长单位

•天津市膜技术工程中心