研发阶段/n一种高渗透通量平板多孔膜的制备方法，其特征在于：①用聚合物、磁性材料、添加剂和溶剂配制膜液；磁性材料与聚合物两者在膜液中总质量中的含量为８－５０％，磁性材料与磁性材料＋聚合物的质量比为３５～９９ｗｔ％；添加剂在膜液总质量中的含量为２－１５％；②在制膜的蒸发与凝胶过程中施加正交磁场，磁场强度为１００－１８０００高斯。通过该方法所制备的多孔膜的渗透通量高。膜可以直接使用，亦可以作为其它复合膜的多孔支撑材料使用。

1 成果简介本系统采用了一种多翅片降膜蒸发方式，通过高效降膜蒸发、膜态冷凝等强化传热传质技术，有效提高了单位体积装置淡水产率。其产淡水效率比目前市场上其他蒸发式产品更高， 70℃时单位体积产淡水率即可达到 135kg/(m3·h)，温度更高时产淡水率将进一步提高。在产淡水量相同的情况下，本系统的结构更紧凑、反应更迅速。系统样机见图 1。 本系统采用多种创新性设计，降低了系统能耗，更加节能环保。本系统可利用的热源形式和温度范围更广，热源温度在 50℃左右时系统即可产出淡水，可利用蒸汽、热水、太阳能、地热水和废热气等热源，应用前景广阔。 本系统采用一体化设计，使结构更为紧凑，外界环境一定震动时仍能正常工作，方便搬运、携带，可靠性好。图 1 多翅片降膜蒸发紧凑式海水淡化系统样机 图 2 多翅片降膜蒸发紧凑式海水淡化系统淡水产量随热源温度变化曲线2 应用说明此系统可充分利用低品位热能，如地热、工业废热、交通工具废气余热等低温热源（ 50~100℃），适用范围较广。大规模的海水淡化设备可以与大型火电厂、化工厂等相结合。小规模的海水淡化设备可以利用太阳能加热设备等，淡化后的水可直接饮用。3 效益分析此系统设计上的创新与优化使得投资成本大为降低。运营成本非常低，每天仅需 2 度电。目前市场上常见的反渗透膜式海水淡化设备的单位产淡水量所需成本是此系统的 10~30 倍，预计此系统一年半即可收回成本。

本发明公开了一种聚酰胺复合膜表面改性的方法。包括如下步骤：（1）将含有咪唑、吡啶等氮杂环基团的共聚物溶解在溶剂中，配成涂覆液；（2）将待改性的聚酰胺复合膜浸泡在涂覆液中一段时间后，取出后干燥，在膜表面形成涂覆层；（3）将表面涂覆后的聚酰胺复合膜进行表面季铵化交联处理，在膜表面形成氮杂环两性离子聚合物凝胶层。表面改性后聚酰胺复合膜的抗污染能力和抗氯性能显著增强，延长了聚酰胺复合膜在纳滤分离和反渗透海水淡化等应用中的使用寿命。本发明工艺简单、反应条件温和，对改善聚酰胺复合膜的综合性能具有重要意义。

在各种工业过程中，液滴撞击到固体表面形成液膜的现象广泛存在，如选择性催化还原（SCR）系统中汽车尾气排放管上尿素溶液液膜的形成等。对液膜进行定量分析不仅能更好的了解液膜形成和蒸发这个极其复杂的物理过程的本质，也对优化所涉及的各种工业过程具有非常重要的意义。在许多情况下，溶液液膜厚度以及液膜内部的成分浓度是密切相关的，对其机理等的研究中这些参数相互耦合，给模型建立和求解带来困难。传统的测量方法只能实现对单个参数(厚度或浓度)的测量，无法同时测量。本项目基于比尔-朗伯定律建立溶液液膜多参数反演模型。基于不同浓度的溶液在红外区域高精度的吸收光谱，通过对溶液吸收系数与浓度的关系进行优化分析组合两个波数位置，实现对溶液厚度及浓度高精度、高灵敏度的测量。

本项目技术以膜分离技术为基础，针对特定化工园区深化尾水的特征，进行水质详细分析，提出合理预处理工艺和整体工艺设计；反渗透膜多段式组合工艺研究；反渗透浓水处理技术开发；单元技术的匹配与集成；整体工艺试车与连续运行。根据水质差异，园区水回用率可以达到70~80%，出水可分质使用，可以应用到锅炉、工艺用水等，吨水处理成本2.1元/t。应用概况： 本项目技术解决了化工园区生化出水的排放问题，同时有利于化工园区总水量需求的难题和总排放量的瓶颈，具有较好的实际应用价值和广阔的市场前景。

技术简介： 聚丙烯是廉价易得的热塑性聚合物，具有耐溶剂和耐细菌降解的优良性能。通过热致相分离的方法可以将聚丙烯制备成孔径为 0.1~0.3μm 不同孔径的中空纤维微孔膜。热值相分离法制备的膜具有孔径分布窄、孔隙率高，强度高和耐有机溶剂的特点。可用于海水淡化预处理、水处理、空气净化、液体调味剂和液体饮料除浊、膜蒸馏、膜萃取等过程中。通过降低稀释剂含量和调整制膜工艺，可以生产血液氧合器(人工肺)用膜，替代进口。 应用前景分析： 水是人类生存最主要的物质，随着社会进步和人民生活水平的提高，水用量增大、品质提高。膜法水处理是目前公认的成本最低的水处理技术，具有很好的应用前景。课题组可以提供成熟的热致相分离聚丙烯中空纤维膜制备技术。 经济效益预测： 聚丙烯是最廉价的膜材料，由聚丙烯生产的膜成本低于聚偏氟乙烯、聚砜等膜材料生产的膜，聚丙烯膜的生产具有较好的经济效益。 技术成熟度:产业化项目

成果与项目的背景及主要用途：本技术、设备与配套的产品应用于污水处理领域。其成果主要包括：新型膜组件反应器、新型处理工艺和具有安全环保优势的免维护系统。其中新型膜组件反应器是以聚偏氟乙烯（PVDF）为材料，以耐腐蚀材料为骨架，具有独立知识产权；新型处理工艺和具有安全环保优势的免维护系统能够具有：出水清澈透明、容积负荷高、占地面积小、抗冲击负荷能力大、剩余污泥产量低、系统运行管理简单、运行成本低、易于集成并实现自动化等特点。本产品具有联合组装曝气功能，应用该它可以很好的将区域污水、洗浴废水、生物难降解废水和医药制药废水等进行处理。处理后的出水水质完全满足国家城市杂用水的水质标准。是目前国内外公认的、在区域（小区、开发区等）中水回用领域中最先进的处理技术之一。 技术原理与工艺流程简介：近年来，随着膜生产技术的提高和生产成本的降低，膜技术在污水处理领域中的应用特别是与生物反应器相组合的膜生物反应器（MBR：Membrane Bio-Reactor）作为一种新型高效污水处理技术在国际上受到了广泛关注。以超滤或微滤膜与传统的活性污泥生化处理技术相结合而成的膜生物反应器，以膜分离过程取代重力沉降过程，不论污泥颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，并且可以避免因生物体流失而造成的系统运行失败。此外，采用膜分离与活性污泥法相结合的膜生物反应器处理含碳有机物，能使有机物深度氧化，并且能完全保留生物体，使污泥保留的时间相当长，从而完全保留体系中缓慢生长的硝化细菌，可同时通过硝化与反硝化作用成功除氮，在低温时亦能维持高处理能力。MBR 反应器能够维持高处理能力而使处理厂规模缩小，还可通过维持低 F／M 比例减少剩余污泥产量。对于各类污水，使用本产品进行处理是一种特别有效的方法，它可以将生物降解的物质分离出去，而将微生物留在生物处理池中。这样可以使生物池内微生物的含量处于最佳浓度，反应速度最快。和其他污水处理方法相比，使用膜生物反应器进行再生水处理不仅可以节约大量水资源，还可以减少设备占地，节约能源，减少设备和运行和管理费用，避免二次污染，有着很好的环境效益、社会效益和经济效益。 技术水平及专利与获奖情况： 已经获得的相关专利： 1．带有电位测控的工业废水处理系统（发明专利） 2．膜反应器（实用新型） 已经申请的相关专利： 1．超声波膜反应器（2004200289565.4） 2．工业废水气动搅拌机（200420056558.3） 已经获得的奖项：高校节水技术（天津市科技进步二等奖） 应用前景分析及效益预测：通过本产品的应用，可以带来巨大的环境效益、生态效益、经济效益及社会效益，通过中水回用项目，使天津大学成为国内第一所具有一流的教育环境、一流的节水技术（包括节水器具）全面综合开发的研发基地，为实现天津市创建环境保护模范城市的奋斗目标，为天津市的发展以及全国各高校的建设提供了一定的借鉴作用。该项目经济效益显著，其年投资与效益分析约为 1:0.4 左右，即可以得到约 40%的回报。 应用领域：环境保护、污水回用。

本项目基于前期在合成可降解聚氨酯、聚氨酯药物载体方面已取得的一些阶段性结果，发明了一种在泌尿系导管表面重构类似于人体抗菌肽天然免疫屏障的新型泌尿系管材。该装置属于医疗器械，适用于泌尿系疾病需要置入支架管或导管以预防感染、结石形成等多种临床状况。基于上述情况，该装置具有极高的临床价值；同时由于泌尿系植入物感染、结石形成等发病率高且上升趋势，因此该装置具有一定的经济效益与市场前景。 1.创新性： 1).跳出局部使用抗生素来控制导管相关泌尿系感染的思维定势，创新性地借鉴和模拟人体正常组织的天然免疫体系，在泌尿系导管表面利用泌尿系抗菌肽聚氨酯缓释体重构类似于人体的天然免疫屏障。有效避免了抗生素局部使用既无法降低导管相关生物膜的形成，而且会导致耐药菌株产生的严重问题。运用抗菌肽构建泌尿系导管表面天然免疫屏障的研究尚未见报道。 2).将制备新型水性含Gemini的可控生物降解聚氨酯作为抗菌肽类药物缓释载体，降低了聚氨酯载体材料的生产成本，减少了材料中残留溶剂产生的生物毒性，克服了现有聚合载体材料必须使用有机溶剂的难题，确保在装载抗菌肽时，其多级结构不因有机溶剂而被破坏，由此获得具有高活性的用于泌尿系统的抗菌涂层。这种新型的水性聚氨酯作为抗菌肽的载体优越性是现已有聚合物药物载体材料所不能媲美的，具有原创性。 2.先进性： 1).抗菌肽对比抗生素抗生物膜形成作用优势明显：抗菌肽作用于细菌细胞膜，导致膜通透性增大以穿透、杀灭细菌，细菌必须改变膜结构，即改变群组基因才能防御抗菌肽作用，而这几乎不可能；与抗生素相比，其具有抗菌谱广、抗菌机理独特、无耐药现象发生、适合局部使用等优点。 2).所选用抗菌肽组合均为人源性，且参与泌尿系抗感染天然免疫：对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、产气肠杆菌及阴沟肠杆菌均有明显抗菌活性，特别对革兰氏阴性细菌抗菌活性显著，甚至对于耐头孢类抗菌素的临床分离株大肠杆菌也表现出良好抗菌活性，抗菌肽均为人源性，且为小分子肽，在人类为高度保守基因序列，对人体细胞无毒害、均无免疫原性。 3).具备更加优越的全新抗菌肽装载技术：新型聚氨酯作为该类抗菌肽的载体优越性是目前已有聚合物药物载体材料不能媲美，前期研究已成功获得将各种疏水表面转变成亲水表面技术，表面极性提高，与聚氨酯材料粘结力显著提高，确保载有抗菌肽涂层与导管的表面能形成牢固粘结，完全实现新型可降解聚氨酯成功装载、缓释抗菌肽目的。 4).技术原创性强，占据同类产品技术制高点。 5).所涉及相关技术成熟，易于规模化生产，市场前景大。

具有微纳多孔结构的聚四氟乙烯（PTFE）微孔材料在高效过滤、防水透声、高端织物、医疗器械等国民经济战略新兴产业的关键材料。但是，由于PTFE材料极难加工，近五十年来，只有美国Gore公司开发的拉伸法实现了PTFE微孔产品的大规模商品化生产，产值高达百亿。但是，拉伸法存在的一些顽固问题仍然没有得到解决，如产品均匀性、产品孔径与孔隙率的。本成果颠覆传统拉伸法，创造性地提出了基于剪切诱导原位成纤工艺，巧妙地解决了存在半个多世纪的问题，可制备具有高孔隙率、小孔径、高强度的高性能PTFE微孔材料，并且可根据生产需求灵活调整产品宏观性状与微观结构，仅通过简单的工艺参数调整，即可实现具有不同微观结构的平板膜、纤维、中空纤维膜、微孔泡沫等批量化生产。与拉伸法相比，本成果工艺灵活、设备简单、能耗显著降低、无环境污染，具有良好的产业化潜力。此外，本成果提供了一种具有普适性的PTFE微孔材料改性方法，可以通过先进的复合工艺实现具有高导电、高导热等功能化PTFE材料，有效填补市场空白。围绕本成果，已发表多篇国际论文、申请四项国家发明专利、两项海外专利，在油水/固液分离、先进织物等领域具有良好应用前景，相关产品已成功验证并得到多方行业内专家认可。

本团队先后承担了北京市自然科学基金项目二项、国家自然基金项目二项以及国际合作项目一项。针对氢燃料汽车的氢储存问题，目前研发出了新型镁基复合储氢材料，其储氢量（达 6.0wt.%以上）已经超过美国能源部所要求的储氢量指标（5.5wt.%），具备了实际应用价值。在全固态锂离子电池材料研究领域，本团队还与加拿大西安大略大学孙学良院士合作，开展新型全固态锂离子电池材料研究。目前通过界面改性显著提高了全固态锂离子电池的高倍率放电性能及寿命，相关成果发表在《ACS AppliedMaterials & Interfaces》等期刊上。一种高容量储氢材料；一种高容量长寿命全固态锂离子电池材料的改性技术。