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随中国海水淡化技术一同成长

2020-04-27温菲

科学文化评论 2020年5期
关键词:淡化海水研究

访谈整理者按   高从堦,1942年11月出生于山东即墨,海洋化学学家,浙江工业大学教授,长期从事海水淡化和液体分离膜工程技术研究与开发工作。1965年毕业于山东海洋学院化学系,1967—1969年参加全国海水淡化会战,1982—1984年在加拿大滑铁卢大学作访问学者,1995年当选为中国工程院院士。高从堦是我国膜分离领域的首位院士,也是海水淡化领域唯一的院士,他的科研经历始于20世纪60年代,他几乎完整地参与和见证了我国膜法海水淡化技术的发展过程。

一般而言,对于技术演进的思考可以从技术、社会和人三个维度进行考量,三者有机联系共同构成了技术演进的图景。而人作为技术与社会相互型塑的纽带,又是技术思考的核心。高从堦的学术成长之路对于研究我国膜法海水淡化技术的演进历程具有独特的意义。2015年12月—2018年12月,笔者从事海水淡化科技管理工作期间,数次对高从堦院士进行信件交流和访谈,试图通过探索他的成长背景、工作经历、学术成就及影响,从一个侧面反映我国膜法海水淡化技术的发展。

受访人: 高从堦

访谈人: 溫菲

访谈时间: 2018 年11 月3日,书面交流; 第一次访谈: 2018年12月11日,天津;第二次访谈: 2018年12月12日,天津

中图分类号   N092

文献标识码   A

一    向海而生,考入海洋学院

温菲(以下简称“温”):高院士,您在海边出生长大、在海洋大学学习,又一直从事海水淡化工作。可以说,您和海洋打了一辈子交道。我想请您谈谈您的人生经历。

高从堦(以下简称“高”):好的。我是1942年11月出生,家乡在山东省即墨县西元庄,位于胶东半岛上。父母都是普通农民,家里还开过一个小卖铺。我记得小时候农村孩子很少可以进入学校接受教育,但是我的姐姐却说,“你在家里干啥,上学去吧”!就这样,1948年秋天,姐姐把我送进旧小学,那时候我还不到6周岁。

1949年5月,即墨解放,我开始接受新式教育。我的年龄比班级里其他同学要小一些,不过成绩还不错、兴趣也挺多,小学四年级,我当上少先队大队长。当时正值朝鲜战争后期,记得我们在辅导老师的指导下,除了努力学习,还要开展抗美援朝的宣传活动,捕鼠杀虫,反对细菌战、反对战争、热爱和平。

1954年秋天,我们村有两位上线生,我和另一位同学进入即墨二中。初中二年级,我成为少先队大队委员,提前加入新民主主义青年团,并被推荐参加青岛少年夏令营。在那次夏令营中,我学会了在大海中游泳,学习了海洋知识、舰船模型制作和绘画等。之前我对大海可能已经习以为常,但那次夏令营让我第一次对神奇广袤的海洋充满了各种想象。

温:那时候,您有想过以后学习海洋专业或者从事海洋工作吗?

高:当时在毛主席“开发矿业”的号召下,无数热血青年都把“为祖国寻找宝藏”作为人生的理想。那时极为流行一首《勘探队之歌》:“是那山谷的风,吹动了我们的红旗;是那狂暴的雨,洗刷了我们的帐篷……”再加上我们班主任是教地理的,讲课讲得特别好,我就想着以后要做一位地质勘探队员。不过,地质勘探队员需要有一个强壮的身体。所以,我就在体育锻炼方面下功夫,坚持长跑、游泳、打乒乓球。

温:后来,您又为何选择海洋大学学习化学专业?

高:1957年,我考入青岛市第九中学。课堂上,知识渊博、治学严谨的老师们给我留下深刻的印象。特别是担任化学课程的刘宗锷老师,他饶有趣味地讲述化学的妙处、讲述生活中处处充满化学的鲜活案例,以及那些有趣的科学实验,让我觉得化学特别有意思,就想以后我要去北京化工学院学化学。有了这个念头,学习热情就高涨起来。当时我住的地方离学校有3公里远,每天就提早起床步行上学。到了高中三年级,又赶上三年困难时期,吃饭吃不饱、学习环境差,但是一直保持着高昂的学习热情。

高考填报志愿的时候,最开始我填报的是北京化工学院化学专业。当时我是班团支部宣传委员,团支部书记看到我的志愿后,劝说我报考青岛当地的高校。那个年代高考还要政治审查,由于我的父亲开过一个小卖铺,家庭成分就被划定为中农。团支部书记担心北京的高校会因为家庭成分而不录取我。我就想起初中参加夏令营的那段经历,想到大海的神奇,觉得报考山东海洋学院化学系也不失为一个选择。

二    邂逅恩师,了解海水淡化

温:您进入大学时,还处于三年困难时期。当时情况怎么样?

高:我是1960年上大学的,当时三年困难时期尚未结束,物资奇缺,吃饭都要凭票供给。虽然生活比较艰苦,但是同学们的学习热情却很高。对于我们这些目睹过战争、饥饿和苦难的同学们,一心想的是建设祖国、为祖国奉献一生,所以非常珍惜学习的机会。除了学习各种课程,还要进行抗灾斗争。有一次,我们到青岛郊区的棘洪滩村安营扎寨、打井垦荒,当时我还写了一首诗歌,大概意思是“师生抗灾棘洪滩,犁地播种挥热汗,饥渴劳累全等闲,金秋丰登尽笑颜”,准备在业余时间为大家朗诵。谁知领队杨靖先教授无意中看到了,一定要亲自朗诵,鼓舞大家的斗志。除了救灾,我们还到青岛医学院附属医院为烧伤病人义务献血。可以说, “做一个又红又专的合格大学生”就是那个年代大学生的真实写照。

温:您是如何接触到海水淡化的?

高:大学期间,时任化学系系主任的闵学颐①教授,当时正在开展海水淡化反渗透膜的研究。1958年,中国科学院化学研究所的朱秀昌②研究员研制出我国第一张离子交换膜[1],参与研制工作的海军166部队石松③副研究员,后来曾就海水淡化的研究进展与闵教授进行过交流。20世纪60年代初期,美国加利福尼亚大学的科学家洛布(Sidney Loeb)和索里拉金(Srinivasa Sourirajan)使用醋酸纤维素研制出世界上第一张可实用的反渗透膜,脱盐率可以达到98%以上。闵教授迅速意识到膜技术是海水淡化发展的新方向,也是海洋化学发展的新动向,并开始着力培养海洋化学的前沿性人才。就这样,我和一些同学开始了解膜法海水淡化技术研究。闵教授治学严谨、追求完美,对学业的要求几乎到了苛刻的程度,对我影响很大。

温:还有哪些老师对您影响比较大?

高:我还记得一位英文老师。由于历史原因和现实需要,  苏联一直是我们的“老大哥”,所以当时学校多教授俄文而不是英文。大学五年级①时,山东海洋学院特别有远见地让部分俄文成绩优异的学生选修英文。也就是那时候,我才有机会在老师的指导下,学习了近一年的英语。虽然那位英文老师曾被划为右派,但他的教学水平却特别高。也正是在这位右派老师的引导下,我们很快入门了,后来又通过自学等方式掌握了英语这门语言,为后期从事科研奠定了必要的语言基础。

三    淡化会战,事业与水结缘

温:毕业后,您就开始从事海水淡化研究吗?

高:当时毕业之后都是国家统一分配,“我是革命一块砖,哪里需要哪里搬”!1965年大学毕业后,我被分配到国家海洋局第一海洋研究所(以下简称“一所”)海洋化学研究室。当时,海洋化学主要研究海水淡化、海水直接利用、海水综合利用、海洋防腐蚀等方面的技术,特别是海水淡化,国家有这方面的需求,军队也需要这个技术。正好我大学期间接受过相关科研训练,就主要从事海水淡化研究。

温:当时政治运动比較频繁,对工作有什么影响?

高:刚参加工作时,研究还没有正式起步,所里就派我到青岛棘洪滩参加了近一年的农村“四清运动”。等我回到所里,“文化大革命”已经开始。我就有些迷茫了,更加令我难以置信的是,我最为尊敬的闵学颐教授、当时国内有名的反渗透不对称膜研究技术专家自杀,让我受到极大的触痛!如果不是受到闵教授的影响,我都不一定会选择海水淡化作为研究方向。我是又难过又无助,我都不敢想象海水淡化研究是不是也要停滞不前了。但在当时,除了掩饰住内心的悲痛,我明白只有潜心科研、做好海水淡化,才是对闵教授最好的告慰。

由于国家和军队的需求,1967年8月,国家科委委托国家海洋局组织的全国海水淡化会战紧锣密鼓地开展了起来。当时的场景,大概和我们今天已经熟知的“两弹一星”等那个时期仅有的几项科学实验差不多。全国多系统、多专业,包括水处理和分析化学、材料化学、流体力学等各个学科的科研人员被组织了起来,海水淡化会战在北京、青岛和上海同时展开。由中国科学院、国家海洋局、机械工业部和部分高校等20余家单位的技术专家组成的研发团队,在朱秀昌研究员和石松副研究员等的指导下,投入到了海水淡化的科研工作之中。

温:您是如何被选中参加全国海水淡化会战的?

高:一所作为国家海洋局的研究机构,其主体就是服务国家海洋局,提供国家所需的科技支撑。再加上该所就是从海军来,具有军人的红色基因,国家和军队需要海水淡化,所里当然要义不容辞地派出技术骨干参与这项工作。然而,由于赶上“文化大革命”,所里那些教授、研究员成了“资产阶级专家”“反动学术权威”。当时我才25岁,只是一名实习研究员。出身中农,家庭成分不算很好但也不算太坏,多多少少还了解一些海水淡化,各方面表现还不错。所里就决定抽调我这样的一些人去参加会战。当接到通知时,我就想这是开展海水淡化研究的难得时机。作为一位科研人员,还有什么比从事研究、让技术为国家和人民服务更重要的事情?再加上当时的环境,能够从事科研是多么不容易啊,我就欣然接受任务。

温:北京、青岛和上海等几个会战点是怎么分工的?

高:按照当时会战的任务分工,青岛和北京主要进行反渗透法的研究,上海主攻电渗析技术。青岛会战点设在中国科学院海洋研究所,北京会战点设在中国科学院化学研究所,任务是研制性能优异的反渗透膜,并制作小型的反渗透海水淡化样机,实现直接从海水制取淡水。上海会战点主要是研制和放大异相离子交换膜、整套电渗析装置(电极和隔板等)和针对性地解决除盐电渗析器在运行中的一些问题,以利于推广应用。

一开始我和同事们在青岛进行反渗透膜的研究与开发。我记得上大学时闵教授演示过反渗透海水淡化实验,可是这个膜究竟是怎么做出来的,又该做成什么样?我们并没有太多经验。而且,从膜到样机,把海水变成淡水,要比演示实验复杂多了。这是一套全流程的技术研发工作,从前期资料的收集,到膜材料的选择、膜的制备配方和成膜工艺、膜性能的测试和评价,再到膜尺寸的放大、设备的选择和加工,最终到小型样机的设计、加工、测试和现场运作,处处充满未知数。为了尽快完成会战任务,我们夜以继日地实验、实验再实验。除了每周六半天的整编教育学习,大家按照膜材料、膜配方、制膜工艺、测试评价等实验分工,一心扑在会战上。起初,我主要从事膜性能测试工作。随着理论知识的丰富和业务经验的积累,后来我又加入到反渗透膜的制备工作中。在专家指点和自身努力下,我们这些年轻人逐渐成长起来,成为会战的主力之一。当时北京会战点也在研究反渗透膜,有时候我们还要在青岛和北京两地奔波。由于有些同事已经成家,我还是单身,就提出自己可以在北京多待一段时间,有时一待就是一百来天。

温:那么反渗透膜是如何研制出来的?

高:之前闵教授进行过初步研究,但是对温度要求比较苛刻,需要在低温环境下。当时,大家从美国商务部出版局(PB)公开报告中,得知常温下使用甲酰胺作为添加剂可以制备醋酸纤维素膜,并用于海水淡化。但是,选用什么样的醋酸纤维素、选用什么样的溶剂,在什么条件下能够做出来,不少细节都是保密的。我们在中国科学院海洋研究所的实验室里,从材料到配方、再到生产条件,一次又一次地反复实验,研究逐步取得突破。1968年初,我们研制出高性能的醋酸纤维不对称反渗透膜,脱盐率可以达到96%以上。这就首先实现了我国反渗透膜从无到有的目标,大家由衷地开心,看到希望了!国外有的,我们通过各种办法把它做出来、把它变成现实,这也是我们这一代人要解决的问题。

温:从膜到样机,又是怎样的过程呢?

高:从膜到样机并不是一件容易的事。就从膜组器技术来说,应该是板式、管式还是中空纤维状呢?经过成千上百次的实验,我们终于完成反渗透脱盐法日产1吨淡水的板式海水淡化器的技术设计。可是,图纸设计出来了,材料从哪里获取呢?那时候物资奇缺、供应紧张,寻找那些多孔板、承压板甚至橡胶圈等材料都极其困难,高压泵之类的物资更是难上加难。我们费尽心思,终于在上海的一家小型泵厂找到了高压泵。而那些不太复杂的材料,大家就发挥聪明才智,自己设计加工。凭着这股干劲,1969年初,我们最终研制出板式反渗透海水淡化样机,并在青岛的朝连岛上完成半年多的现场运转任务。与此同时,上海会战点的电渗析研究任务也实现了会战预定目标。1969年12月,历时约两年四个月的全国海水淡化会战,以制备出可以稳定产水的小型海水淡化器为标志,正式结束。

四    膜法神奇,海水可变淡水

温:会战结束后,您调到了国家海洋局第二海洋研究所(以下简称“二所”)?

高:会战结束了,但是海水淡化研究并没有结束。为了进一步研发海水淡化技术,参与会战的主力被保留下来。由于当时一所进行海水淡化研究的场地还是租借的,而二所刚刚筹建不久,有空置的房子可以安置会战期间使用和研发的仪器设备。按照国家海洋局的规划,集中相关人员到二所,并专门成立一个海水淡化研究室。1970年3月5日,我和其他两位同事,带着资料、试剂、仪器、设备以及简单的行李,首批从青岛来到杭州,继续进行海水淡化膜技术的研究。

温:当时海水淡化的研究状况如何?

高:经过会战的集中攻关,电渗析法技术进展比较快,并从海水淡化领域拓展到苦咸水淡化、污水净化以及矿区地下水淡化。而在反渗透膜方面,研究只是刚刚起步。当时国外相关研究水平较高,我们就通过国家海洋局海洋科技情报研究所等情报部门的资料,查看国外海水淡化的研究进展。为了更深入地了解国外最新的研究技术,我就坚持不懈地收听上海台的英语广播,下功夫学习英语。

除了借鉴国外的研究资料,我们还在会战研究的基础上,继续从材料、设备、工艺技术到各参数调控方面,探索制备中空纤维和卷式反渗透膜组件。当时,美国杜邦公司先后推出了B-9芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜苦咸水淡化器和B-10海水淡化器,引起科技界和工程界的注意,我国也开始尝试相关研究。由于日本在这方面的技术比较先进,我就决心学习日语。从1973年起,连续两年多,我差不多每天晚上都要去杭州大学学习两个小时的日语。后来,我们翻译并引进很多相关的日文资料和专利,为我国的膜技术研究提供了不少有价值的信息。

温:当时您主要从事哪方面的研究?

高:一开始,我主要在开展芳香聚酰胺中空纤维反渗透膜研究。1974年,时任二所副所长的石松研究员,推荐我作为“中空纤维反渗透膜和组器研究”①课题负责人。当时课题组共4个人,在充分分析国内外相关研究的发展现状以及既有研发经验的利弊后,我们决定放弃之前的研究,开展三醋酸纤维素(CTA)中空纤维形成的热致相分离研究。以CTA为原料的中空纤维膜研制,在我国尚属首例。我们克服资料少、原料短缺、设备改造等困难,对热致相分离过程中熔化、挤出、蒸发、降温、分相、收集拉伸、热处理及膜的致密层取向和控制等方面进行逐一探讨和分析,通过一次又一次的反复实验和测试,终于摸索出合适的溶剂、添加剂以及压力式进料挤出、分段变温加热熔融、挤出后蒸发和降温的调控、膜分相和取向结构保证等条件[2]。

温:据了解,这个项目持续了将近8年。期间我国海水淡化发展情况怎么样呢?

高:这些年来,就国家层面来看,从《1975—1985年全国海水淡化科学技术发展规划》到国家科委海洋专业组海水淡化分组的成立,从芳香聚酰胺膜材料的制备到反渗透卷式淡化组件的研制,从反渗透元板式玻璃钢淡化器脱盐试验到西沙日产200吨淡水电渗析海水淡化装置现场运转,海水淡化发展开始步入繁荣期,新的材料不断涌现,新的应用领域持续拓展。就具体工作而言,我和同事们一起攻克一系列CTA中空纤维膜制备、結构和性能的调控和检测、中空纤维组器设计和制造工艺、中空纤维黏合成型技术、组器的配套应用技术等难题,终于使CTA中空纤维反渗透膜和组器研制成功并实用化,其性能与当时国际同类产品相当。我国自主研发、自主设计、自主生产的中空纤维反渗透膜,具有操作压力低、透水量大的优点,可以广泛地应用于纯水制备和苦咸水淡化。当时,国外产品单价大约为1万5千元,而我国生产的中空纤维反渗透膜价格为5千元左右。企业竞相购买,甚至反馈使用效果优于国外同类产品。国外企业不得不调整价格,相关产品应声降价30—50%。

五    留学归来,推动应用研究

温:1978年全国科学大会之后,对您有什么影响?

高:科学大会后,“科学技术是生产力”深入人心,科技人员深受鼓舞,焕发出极大的热情和积极性。在改革开放的政策影响下,我国开始拓宽与西方国家联系和交流的渠道。1982年2月,我以访问学者的身份赴加拿大滑铁卢大学进修学习。留学期间,学习了化学工艺、计算机应用、化学化工进展等课程,参加了膜分离国际会议,拜访了膜分离奠基人索里拉金,对国际海水淡化研究的发展动态有了更多了解。当时国际上正在开展复合膜、荷电膜等相关方面的研究,我和导师一起进行了离子交联聚丙烯酸(PAA)和磺化聚苯醚(S-PPO)与聚乙烯醇(PVA)互穿网络等荷电和复合膜研究,并在国际上首次采用离子交联复合法、功能团等当量反应法和孔径热保护法等制备多种荷电和复合膜,最终完成两篇有关荷电膜研究的科研论文。

温:学成归国后,您主要开展了哪方面的研究?

高:我是1984年3月回国的。当时为了更好地促进膜技术和海水淡化的发展,国家海洋局以海水淡化研究室为主体,组建了国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心。在这个新的平台上,我就在想我国的膜技术该如何发展。一方面要考虑新的膜材料膜工艺。当时国际上荷电膜是一个热点,结合访学期间的研究心得,我决定以荷电膜为突破口,在国内率先开展聚合物多元合金膜的研究,申报并承担国家回国人员科技活动资助项目“荷电膜及性能研究”①。在基础研究方面,通过探索多元合金溶液顺序凝胶对膜孔径、孔径分布的影响以及材料亲疏水和荷电强弱与膜孔径和性能之间的关系,为提高膜性能和增加膜品种奠定了基础。在评价方法上,我们首创荷电压力驱动膜的流动电位(SP)测定法,为推动荷电膜的研究和应用提供技术支撑。另一方面要优化已有的成膜工艺。1986年,我主持国家科技攻关项目“中盐度苦咸水淡化用反渗透膜及组器研究”②,进一步改进中空纤维反渗透膜的成膜工艺,最终使CTA中空纤维反渗透膜和组器的性能得到显著提升。

温:膜技术具有哪些应用价值呢?

高:膜分离技术作为一种重要的化工分离手段,可以应用于海水和苦咸水淡化、工业污水净化以及食品和医药领域的浓缩等方面。在加拿大访学期间,我曾经了解过芳香族聚酰胺反渗透复合膜,但是我国尚未开展相关研究。1986年,我们在国内率先开展这项研究。1989年,“均苯三甲酰氯的合成和新型复合膜的研究”项目立项。在国家自然科学基金项目资助下,我们与上海焦化厂研究所合作,合成界面聚合成膜的关键单体-均苯三甲酰氯。有了这一关键原料后,我们反复试验,终于解决了聚砜底膜的制备、水和油两相界面聚合的配方、成膜条件与调控以及后处理等一系列关键技术,在实验室研制出国内第一张小试的芳香族聚酰胺反渗透复合膜。

20世纪80年代后期,一种新型分离膜纳滤膜问世。凭经验,我意识到这是一种特殊而又很有前途的分离膜品种。1988年,我们在国内开始进行纳滤膜的应用基础研究,并结合实验室的既有优势,相继研发了醋酸-三醋酸纤维素(CA-CTA)纳滤膜、磺化聚醚砜(S-PES)涂层纳滤膜、芳香聚酰胺复合纳滤膜和其他荷电材料的纳滤膜,建立了制膜、评价设施,中试了渗滤纯化和浓缩过程;1992年,与上海染化八厂合作,用4英寸的卷式纳滤组件在国内首次实现活性染料脱盐纯化的工业应用。

温:您是如何推动膜技术走出实验室的呢?

高:那时候我意识到反渗透复合膜具有较好的应用潜力,就决定推动复合膜在海水淡化等水处理领域的应用。在国家自然科学基金项目的资助下,我与同事们一起在复合膜小试的基础上,从建立洁净室到设计建造自动化程度较高的大型支撑膜制膜机和复合膜制膜机,最终在国内最先建立芳香族聚酰胺反渗透复合膜中试生产线,并不断改进完善设备和工艺参数,顺利完成复合膜的放大试验,为工业化放大奠定了良好基础①。之后,我与在美国有复合膜制造经验的王道新博士等合作,引进当时先进的关键设备,在国内最先建成芳香族聚酰胺反渗透复合膜生产线,产品得到较广泛的推广应用,初步实现反渗透复合膜的产业化。

水处理领域涉及多个方面。我们还在分析国外人工肾反渗透水处理装置基础上,试制专用高压泵,选用合适的反渗透装置,解决预处理和后紫外消毒等问题,经浙江医院等试验后推广应用②。与南京依维柯汽车制造厂合作,研制出处理阴极电泳漆的HNA型复合超滤膜和NH型超滤器,实现阴极电泳漆循环回用③;与留学美国的李东研究员合作,用美国的双极膜,在国内最先进行双极膜电渗析从甲酸钠制备甲酸和氢氧化钠的研究和中试试验,为国内新型离子交换膜的研究和双极膜的应用展示了新的内容。随着应用领域的拓展,我国的膜技术也在不断发展,并成为解决人类面临的能源、资源和环境等领域重大问题的共性技术。

六    追求创新,研究永无止境

温:1995年,您当选为中国工程院院士后,主要开展哪方面的研究?

高:院士就是一个学术称号,只有做得更多、做得更好,才能不辜负这个沉甸甸的荣誉。当选院士后,我带领着研究团队继续奋斗在膜技术研究的第一线,深入开展反渗透膜、纳滤膜和相关组器以及荷电和多元合金超滤膜的研究开发及其应用。在国家高技术研究发展计划(863计划)、国家重点基础研究发展计划(973计划)等项目资助下,我们团队相继合成出多种新的关鍵功能单体以及多种新型复合膜材料,对常规聚酰胺商品膜进行改性并实现耐污染、抗氧化、高通量等特定性能,部分元件已成功进行现场运用和性能考核。基于国际上膜技术的发展趋势,我们又开发出超滤-纳滤软化海水工艺,开展反应型纳米颗粒复合(R-TFN)反渗透和纳滤膜的基础研究,进行具有亲水、荷电、耐污染和抗微生物的超滤膜研究,制备出多种离子交换膜和双极膜小样,实现了双极膜的初步推广应用并初见成效。在正渗透尚未成为国际研究热点时,我们就与留美回国学者一起,进行正渗透的初步研究,之后与中国海洋大学合作,最先在国内系统开展正渗透膜及其性能研究,对正渗透膜结构改进、减轻内浓度极化、汲取液选择和回收等内容进行深入探索。

2002年前后,我们团队探索发现一种对膜分离模式具有指导性意义的新理念,属于国际首创。2003年,我以“优先选择吸附一固载促进传递的膜分离新模式探索”申报国家自然科学基金,首次提出将优先选择吸附、固载促进传递和膜分离相结合,在提高传递速率的同时增加分离选择性。通过3年的深入研究,我们合成具有良好的二氧化碳(CO2)透过性和二氧化碳/甲烷(CO2/CH4)渗透选择性的复合膜,成功制备出适用于蒸汽渗透分离甲苯/环己烷体系的双层结构支撑液膜[3]。这一理想模式既可解决料液中被分离组分向膜面的富集问题,增大组分在膜中扩散的浓度差或促进传递的初始浓度,又可解决组分在膜中迅速向下游传递的问题,在膜分离技术领域具有更深远的影响和价值。最近,我又向国家基金委建议进行一个“优先选择-强化和促进传递”①的重点或重大基金研究。如果有可能,可以选择一个有能力、有威信的负责人,组织精兵强将,用大数据、分子模拟等先进手段,从不同膜过程的热力学和动力学分析入手,形成一批定性和定量的阐述和精确合理的表达式,促进膜的传递机理和强化的发展,同时带动和指导膜材料和过程的进展。

温:在您看来,技术的魅力主要是什么?

高:科学技术是第一生产力。技术的魅力在于可以向现实生产力转化,为经济建设和社会发展服务。在一定程度上,技术创新就是把科技知识转变为市场价值的活动。以1997年建立的第一条复合膜生产线为例,国内有关单位在此基础上又成功研制出海水淡化膜组件,仅杭州水处理技术研究开发中心年产值就达3亿元,年经济效益数千万元。在我看来,创新是建立在坚实的理论和实践基础上的,只有通过一次又一次的实验,才能去发现问题、并去研究这些问题,才能真正有所创新。在973项目的支持下,我们反复实验,研制出基于纳米技术改进的更高性能的膜组件,为新型高性能混合基质膜的发展奠定了坚实基础。2009年,我们团队成为浙江省重点创新团队——海水淡化膜技术应用创新团队,以更好地推动产学研用紧密合作,让技术切实发挥作用。

在基础应用研究之外,我还承担一些国家有关膜技术与海水淡化和水资源的咨询论证工作,比如1998年中国工程院“中国可持续发展水资源战略研究”中“海水和苦咸水利用”子专题,2017年中国工程院重点咨询项目“膜技术在医药、医疗和保健行业中的应用现状、前景和发展建议”。另外,在《海水利用专项规划》《全国海水利用“十三五”规划》等规划编制中,我提出一些咨询意见和建议。

温:您是如何培养和指导学生的?

高:自1991年招收第一个研究生开始,我一直非常注重对学生的专业指导。无论工作多么繁忙,都要挤出时间了解学生们的研究进展。青年科技人才是科研主力军和生力军,我有责任、也有义务为学生们提供锻炼和成长的平台。2006年,我开始在中南大学招生。中南大学远在长沙,距离杭州约1000公里,我就给自己定了个要求,只要出差到长沙,不管多忙,一定要在中南大学停一天半,全程用来指导研究生们。为提高指导针对性,每次去长沙前,我要求学生们写好研究报告,我也会提前研究这些报告材料。对于每个研究生需要注意的问题,我会根据他们提交的材料,并结合口头汇报,给出针对性的指导意见。平日里,只要看到有启发意义的文献,就会随时写下我的想法,并及时分享给学生们,鼓励他们去思考,开拓思路、打开视野。目前,我已经培养了百余名硕士、博士研究生,有些已经成为海水淡化领域和膜领域的中坚力量。

除了在学习和研究上给予学生们帮助,还得关心学生们的就业和生活。如果有學生在生活上遇到了困难,我会尽力帮助他们解决燃眉之急。有些研究生毕业后想去外企工作或者自己开公司,我同样给予鼓励和支持。老师就是石阶,承载着学生一步步踏实地向上攀登。每个人的实际情况都不一样,只要具有扎实的功底和强大的学习能力,不管选择何种职业,都可以做得有声有色。

温:您几乎完整地参与和见证了我国海水淡化的演进历程,对此有何感受?

高:我国海水淡化经过60多年的发展,从无到有逐渐形成“推动海水淡化规模化应用”的格局[4]。在不同的历史发展阶段,由于政治环境和科技政策的不同,海水淡化的发展状况也有所不同。我国海水淡化起步较早,改革开放后,随着国家越来越看重科技和关心支持科技的进步,淡化技术逐渐成熟并开始服务经济发展和国家建设。这一从国家需求出发发展起来的技术,也开始真正地为国家服务。在高质量发展和生态环境的严格要求下,海水淡化及其集成技术,通过实现水的循环回用、资源回收和零排放,保障国家的“青山、绿水、蓝天”。

致谢  衷心感谢中国海洋大学高学理教授、自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所李兆魁工程师在访谈时提供的各种帮助!

参考文献

[1]朱秀昌.离子交换树脂膜及其应用I.离子交换树脂膜[J].化学通报,1958,(10): 606—609.

[2]高从堦, 林斯青, 陈联珠, 俞和英, 卢光荣, 于品早, 张希照. CTA中空纤维反渗透膜的研制[J].水处理技术,1983, (4): 19—24.

[3] Li-guang Wu, Jiang-nan Shen, Huan-lin Chen, Cong-jie Gao. CO2 Facilitated Transport through an Acrylamide and Maleic Anhydride Copolymer Membrane[J]. Desalination, 2006, 193(1—3): 313—320.

[4]全国海水利用“十三五”规划[R]. 北京:国家发展和改革委员会,国家海洋局,2016.

收稿日期:2020-04-02

访谈整理者简介:温菲,1987年生,河南焦作人,中国科学院大学人文学院科技史博士生。E-mail: wenfei17@mails.ucas.edu.cn。

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