天津工业大学先进分离膜团队攻克膜材料工程化难题：低能耗高通量反渗透膜已在30多个工业废水处理工程稳定投用

近日，天津工业大学化学工程与技术学院教授、国家重点研发计划项目首席科学家常娜带领团队的膜材料攻关历程被媒体披露。团队依托先进分离膜材料全国重点实验室，十几年如一日瞄准分离膜“卡脖子”难题，推动科研成果从实验室样品走向产业工程现场。

我国人均淡水资源仅为世界平均水平的四分之一，沿海产业密集、耗水量巨大。按照规划，到2030年我国海水淡化工程总规模将达到450万吨/日以上，但长期以来国内万吨级以上大型海水淡化工程的核心器件——分离膜，八成依靠进口。常娜表示，国产膜材料与进口材料在初始脱盐性能上差距不大，真正拉开差距的是长期连续运行下的衰减稳定性。

2023年，常娜团队牵头的国家重点研发计划项目《低碳节能海水淡化及资源化关键材料研发及技术示范》获批立项。团队联合山东合作企业推进技术产业化，试制国产海水淡化膜元件并装机投入海上工程现场中试。然而运行3个月后，合作企业反馈膜材料性能明显衰减，实际使用寿命远低于国际同类成熟产品。

团队逐层拆解排查后发现关键线索：反渗透膜由无纺布支撑层、聚合物多孔支撑层和厚度仅100—200纳米的聚酰胺分离功能层三层协同构成，问题并不在功能层，而是在工程装置持续几十公斤高压挤压下，多孔支撑层与无纺布基底内部孔隙被逐步压塌致密化，支撑结构发生不可逆形变，水流通道被压缩，分离效果随之下降。这一发现直指实验室理想环境与真实工业应用场景之间的差距。

在另一项国家重点研发计划《高新区印染废水近零排放及资源化利用技术研究及示范》中，团队同样经历了反复试错。30多个参数逐一比对均无异常，国际上也无成熟案例可借鉴。转机来自与一线染色师傅的交流：师傅提到染色时按需添加酸、碱与缓冲溶液可能影响上色。团队据此定向检测，确认水体中碳酸氢钠浓度在循环回用系统中累积放大了10倍，因其缓冲特性导致pH读数无明显变化，却持续干扰染料上色反应。找准源头后，团队优化水处理工艺并增设针对性调控环节，示范项目最终顺利落地。

目前，一批成果正稳步走向产业化：

• 高脱盐率海水淡化反渗透膜已完成长期海上中试验证，向打破高端进口膜垄断持续推进；
• 低能耗高通量反渗透膜已在国内多地三十多个工业废水处理工程项目稳定投用；
• 一批发明专利、膜制备新工艺陆续完成成果转化；
• 实验室已在河北沧州布局成果转化平台，承载中试与放大。

该进展对工业水处理行业具有直接参考价值：国产分离膜在高盐、高压连续运行工况下的稳定性问题被明确归因于支撑层结构压塌，为膜材料设计与工程选型提供了可验证的改进方向；而印染废水近零排放示范中“缓冲盐累积”这一隐性变量的识别，则为工业园区废水循环回用系统的运行监测与工艺调控提供了现实案例。