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本項(xiàng)目國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了分子篩膜材料的連續(xù)化合成。解決了無(wú)機(jī)分子篩膜材料生產(chǎn)的品質(zhì)穩(wěn)定性難題，保障了超低缺陷分子篩膜材料的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。 本項(xiàng)目基于國(guó)際首創(chuàng)的微波介電合成技術(shù),通過(guò)微波連續(xù)鍍膜裝備的自主研發(fā)，進(jìn)一步強(qiáng)化微波合成過(guò)程中的非熱效應(yīng)（如Maxwell-Wagner效應(yīng)，選鍵活化效應(yīng)等)，弱化熱效應(yīng)，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量分子篩膜材料的連續(xù)化生產(chǎn)。專(zhuān)家組鑒定意見(jiàn)為:項(xiàng)目自主開(kāi)發(fā)了連續(xù)化微波鍍膜技術(shù)、自動(dòng)化膜管后處理技術(shù)、分子篩膜管質(zhì)量在線檢測(cè)技術(shù)，并研制了相關(guān)生產(chǎn)與檢測(cè)設(shè)備，形成了自動(dòng)化分子篩膜連續(xù)生產(chǎn)線，年產(chǎn)量大于2萬(wàn)平米，合格品率大于99%，優(yōu)級(jí)品率大于90%。這些指標(biāo)與代表國(guó)際領(lǐng)先水平的日本三井造船和三菱化學(xué)的數(shù)據(jù)相比，具有5倍以上的單線產(chǎn)能提升和15%以上的合格品率提升，解決了分子篩膜材料生產(chǎn)的品質(zhì)穩(wěn)定性難題。更為重要的是，利用微波合成技術(shù)將分子篩膜的構(gòu)成晶體從微米級(jí)縮小至納米級(jí)，極大程度上消除了傳統(tǒng)方法無(wú)法解決的系統(tǒng)缺陷，優(yōu)級(jí)品分子篩膜表現(xiàn)出世界領(lǐng)先的分離選擇性，為分子篩膜超深度脫水應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目采用自主研發(fā)的連續(xù)微波合成技術(shù)和裝備，結(jié)合行業(yè)首創(chuàng)的分子篩膜快速在線監(jiān)測(cè)方法，成果實(shí)現(xiàn)了高性能分子篩膜材料的連續(xù)化生產(chǎn)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)高效率膜組件的研制和成套設(shè)備的設(shè)計(jì)制造。 一、項(xiàng)目分類(lèi) 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 分離是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的單元操作過(guò)程之一，占到工業(yè)過(guò)程能耗的40-60%。降低分離過(guò)程能耗收到全球普遍重視，其中膜分離提供了一條重要的技術(shù)路線。本項(xiàng)目采用自主研發(fā)的連續(xù)微波合成技術(shù)和裝備，結(jié)合行業(yè)首創(chuàng)的分子篩膜快速在線監(jiān)測(cè)方法，成果實(shí)現(xiàn)了高性能分子篩膜材料的連續(xù)化生產(chǎn)，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)高效率膜組件的研制和成套設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，在生命醫(yī)藥、新能源、高端化工等領(lǐng)域進(jìn)行了分子篩膜有機(jī)溶劑超深度脫水的示范推廣。項(xiàng)目成果（包含膜材料，膜組件、成套技術(shù)和裝備）將助推我國(guó)醫(yī)藥、化工與新能源領(lǐng)域的節(jié)能降耗與產(chǎn)業(yè)升級(jí)，引領(lǐng)全球先進(jìn)分離技術(shù)的行業(yè)發(fā)展。 已申請(qǐng)專(zhuān)利 23 項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利 17 項(xiàng)（授權(quán) 1 項(xiàng)），實(shí)用新型專(zhuān) 利 5 項(xiàng)（授權(quán) 2 項(xiàng)），PCT1 項(xiàng)。在 Science, Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., J. Membr. Sci.等期刊發(fā)表頂尖論文 90 余篇。 創(chuàng)新點(diǎn)： （1）國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了分子篩膜材料的連續(xù)化合成。解決了無(wú)機(jī)分子篩膜材料生產(chǎn)的品質(zhì)穩(wěn)定性難題，保障了超低缺陷分子篩膜材料的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。   （2）發(fā)展了具有獨(dú)特流道結(jié)構(gòu)的高效率膜組件，實(shí)現(xiàn)了膜組件產(chǎn)品的系列 化和標(biāo)準(zhǔn)化。   （3）國(guó)際上率先完成了分子篩膜用于有機(jī)溶劑超深度脫水的若干項(xiàng)標(biāo)桿式工業(yè)應(yīng)用。   圖 3. 電子級(jí) NMP 的現(xiàn)場(chǎng)精制的成套撬塊化設(shè)備    

首先，一種大頭基的表面活性劑(DEAB)可以與反電荷的多頭配體(TPE-BPA)得到一種納米尺寸的無(wú)規(guī)配位簇，而后金屬離子(Zn2+)的加入則可迅速使之交聯(lián)形成無(wú)定形的白色沉淀物。通過(guò)自發(fā)的結(jié)塊過(guò)程，沉淀中的分子可進(jìn)一步發(fā)生重排運(yùn)動(dòng)，并使其由白色粉末狀的固體在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變形成透明且可自支撐的薄膜材料。

利用氨基功能化配體與鈣鹽組裝得到一種新穎的二維層狀Ca-MOF。其通過(guò){Ca3O18}簇與配體連接而成的金屬-有機(jī)層上懸掛配位的DMF分子，并進(jìn)一步通過(guò)DMF間的范德華弱作用力層層堆疊，形成“范德華MOF”多層結(jié)構(gòu)。基于DMF的動(dòng)態(tài)配位活性，該獨(dú)特的金屬-有機(jī)多層MOF能實(shí)現(xiàn)層內(nèi)穩(wěn)態(tài)和層間動(dòng)態(tài)的有效平衡，并存在具有半導(dǎo)體發(fā)光特性的層間激子（exciton）發(fā)光和層內(nèi)激基締合物（excimer）發(fā)光的雙通道發(fā)射。?發(fā)展了二維MOF設(shè)計(jì)和利用的新概念，將“自下而上”的金屬-有機(jī)配位組裝與“自上而下”的后合成形貌加工調(diào)控相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了超薄二維MOF的簡(jiǎn)便、綠色、宏量制備的新方法，并為光學(xué)存儲(chǔ)器等應(yīng)用建立了元器件模型。

實(shí)現(xiàn)了一系列光功能導(dǎo)向金屬-有機(jī)配位超分子材料的合理化模型設(shè)計(jì)與可控合成，探索了新型傳能與發(fā)光、光調(diào)制、光轉(zhuǎn)換的機(jī)理與機(jī)制，建立了獨(dú)特的光學(xué)應(yīng)用器件模型。如利用配位鍵動(dòng)態(tài)活性的后合成剝離策略，可逆轉(zhuǎn)換配位材料空間維度，獲得了具有層間/層內(nèi)熒光調(diào)控開(kāi)關(guān)特性的超薄2D配位發(fā)光材料 利用ESIPT多能級(jí)配體激發(fā)態(tài)過(guò)程，構(gòu)筑了超快速專(zhuān)一性水分子光響應(yīng)配合物薄膜器件，以及用于F離子、溫度、溶劑等的熒光探針材料 利用異質(zhì)同晶配位特性和區(qū)域控制各向異性外延技術(shù)，獲得具有異質(zhì)結(jié)超晶格的多稀土MOF單晶，實(shí)現(xiàn)多層次間隔色域可調(diào)發(fā)光，建立了光譜—空間編碼結(jié)合的單晶光學(xué)微器件、雙通道高等級(jí)編碼配合物材料、單金屬單相/多金屬單相配合物白光與混光材料

南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院張振杰研究員與利默里克大學(xué)的MichaelJ.Zaworotko教授、藥物化學(xué)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳瑤研究員合作，首次提出超交聯(lián)金屬有機(jī)籠（hypercrosslinkedMOPs，簡(jiǎn)稱HCMOPs）的概念，并成功制備一類(lèi)新型的高分子-金屬有機(jī)籠復(fù)合膜，即將可溶性的MOPs作為共聚單體參與聚合反應(yīng)，同時(shí)MOPs作為高連接結(jié)點(diǎn)賦予膜材料優(yōu)異的性能。該復(fù)合膜繼承了MOPs（例如陽(yáng)離子性質(zhì)和永久孔隙率）和聚合物（例如自愈合能力、抗菌活性、高水通量和良好加工性）的優(yōu)點(diǎn)。將MOPs引入高分子后，可顯著提高膜材料的機(jī)械性能和選擇性分離性能。自愈性能和抗菌活性也進(jìn)一步擴(kuò)大了HCMOPs膜的潛在用途（例如殺死病原體和改善膜的耐久性等），有望用于治理水資源中的病原體污染。HCMOPs膜不僅克服了傳統(tǒng)混合基質(zhì)膜的trade-off效應(yīng)，并且提出一種用于制備高分子-MOPs復(fù)合膜的新方法。這個(gè)方法同樣適用于其他可溶性多孔材料和其他高分子基質(zhì)，為MOPs和膜材料的發(fā)展提供了一種新的方向。

該技術(shù)是利用西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的新型吸附環(huán)保材料——鈦基吸附劑，進(jìn)行工業(yè)污水深度處理的新技術(shù)。目前已擁有多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利，屬國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)的工業(yè)污水深度處理核心技術(shù)。現(xiàn)已相繼完成小試、中試放大和應(yīng)用工程示范。鈦基吸附劑是主要用于污水深度處理的新型吸附環(huán)保材料，可廣泛用于印染、焦化、化工、養(yǎng)殖、發(fā)酵等難處理廢水的脫色、脫COD、脫磷及除重金屬工藝，也可用于河湖水快速提標(biāo)。 該技術(shù)特別適用于污水處理廠提標(biāo)改造以及焦化、印染等企業(yè)廢水達(dá)標(biāo)排放與中水回用的要求。可以高效低成本的將已經(jīng)經(jīng)過(guò)前期處理后的工業(yè)污水的COD由100~200mg/L降至50mg/L以下，或進(jìn)一步降低至30mg/L；色度由100倍降至10倍以下，TP降至0.5mg/L以下，經(jīng)過(guò)深度處理后的出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)A乃至更高排放標(biāo)準(zhǔn) 。噸水設(shè)備投資及處理成本比現(xiàn)有常用處理技術(shù)低20%~40%。

該技術(shù)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了低成本、高性能分子篩膜的規(guī)模化制備，獲得了能夠穩(wěn)定運(yùn)行的膜分離裝備。與傳統(tǒng)精餾、吸附等技術(shù)相比，該技術(shù)可節(jié)約能耗50%以上。技術(shù)指標(biāo)：該技術(shù)依據(jù)分離體系處理量的要求，設(shè)計(jì)不同膜面積的分離裝置，原料預(yù)處理方式等，開(kāi)發(fā)出滲透汽化膜分離工藝。已在化工、生物醫(yī)藥等企業(yè)推廣工業(yè)裝置70余套，涉及甲醇、乙醇、異丙醇、乙腈、四氫呋喃等多種溶媒脫水，為企業(yè)創(chuàng)造出顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在有機(jī)溶劑脫水領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

分子篩膜滲透汽化脫水技術(shù)是一種新型的膜分離技術(shù)，通過(guò)膜一側(cè)引入含水有機(jī)溶劑，而另一側(cè)抽真空的方式，能夠有效實(shí)現(xiàn)溶劑脫水，獲得高純?nèi)軇┊a(chǎn)品。與傳統(tǒng)精餾、吸附等技術(shù)相比，該技術(shù)可節(jié)約能耗50%以上，收率達(dá)99%。除此之外，該技術(shù)操作方便、過(guò)程易于控制并且環(huán)境友好，無(wú)廢棄物排放。

成果創(chuàng)新點(diǎn) 團(tuán)隊(duì)以加工路線圖為指導(dǎo)，研發(fā)能源環(huán)境為應(yīng)用導(dǎo)向 的微孔功能膜、信息顯示為應(yīng)用導(dǎo)向的光學(xué)膜和可持續(xù)農(nóng) 業(yè)發(fā)展的功能農(nóng)膜，力爭(zhēng)建成具有國(guó)際影響力、服務(wù)我國(guó) 高性能薄膜產(chǎn)品研發(fā)的基地。成果基于薄膜加工參數(shù)空間 材料基因圖譜可實(shí)現(xiàn)多重尺度結(jié)構(gòu)精確調(diào)控，解決了行業(yè) 薄膜結(jié)構(gòu)、形貌穩(wěn)定性差，力學(xué)性能低，厚度波動(dòng)大、產(chǎn) 品一致性差，成品率低，生產(chǎn)效率低下等關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)。 技術(shù)成熟度