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2022青岛国际水大会简报丨第一期 日产十吨苦咸水淡化器是这样研制出来的—记一场四十年前的科技攻关
2021-09-28      公司综合办公室


2022青岛国际水大会简报丨第一期

脱盐中心  2021-09-28
                                        Q1

青岛国际水大会是由中国科学技术协会和青岛市人民政府主办,世界水理事会、国际水协会等全球各地行业组织与国家政府部门支持的“全球性的水资源解决方案平台”,聚焦水资源、水环境、水生态、水安全,每年一届,已发展成亚太地区规模最大、水平最高、最有影响力和最专业的水业会展品牌。2022(第十七届)青岛国际水大会将于2022年7月5-8日在中国青岛举办。本次大会内容丰富,包含众多专题板块,同期新技术设备展览会,项目对接,打造水行业一站式采购平台。






日产十吨苦咸水淡化器是这样研制出来的


—记一场四十年前的科技攻关

作者:郭有智











Q2

1971年,为解决苦咸水地区的人民饮用水的问题,支援工农业生产和国防建设,中国科学院兰州冰川冻土沙漠研究所承担了国家为解决淡水资源紧缺的攻关项目,开始了苦咸水淡化的研究工作。他们坚持独立自主、自力更生,走我国自己发展科学技术的道路,最终研制出了我国第一台反渗透苦咸水淡化器。特别需要说明的是,这台设备上面没有一个螺丝钉是进口的,所有的材料都是科研人员自己研制的,这在当时的环境下是很难做到的,但是他们做到了。我曾经参加了这个工作的后续部分,见证了这一艰难过程和可歌可泣的精神,现在记录下来给历史留一些记忆吧。







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解决苦咸水淡化是责无旁贷的职责


Q3
Q4

当课题组刚接手苦咸水淡化研究工作时,思想还不统一,有的人认为这项工作在世界上还是一门新技术,难度大,有畏难情绪;有的人认为人少设备缺,不增人添设备无法开展工作;有的人怕弄不好,干上几年再下马,白干一场;有的人则认为搞苦咸水淡化不是冰川冻土沙漠研究所的本行,认为“冰川冻土沙漠研究所,顾名思义其研究对象是冰川、冻土和沙漠,苦水淡化是海洋所的事”等等。总之,当时在思想上,对于搞这项工作的重要性还不很明确,任务虽然接下了,但信心不足。


面对这种情况,课题组四次组织到苦咸水危害严重的甘肃会宁、环县、靖远煤矿等地深入调查研究,体验群众生活,课题组人员亲眼看到中西部干旱地区广大人民由于井水、河水含盐太高而不能饮用,著名的雅布赖盐池由于饮用水合氟量过高而被迫停产,边防战士饮用水要到三四百公里外去拉,有时运输困难,面临断水的威胁。大家一致认识到,作为一名科研人员,为广大人民解决苦咸水淡化问题是责无旁贷的职责,搞不搞苦咸水淡化不是单纯的业务选题问题,而是科所为谁服务的问题,终于统一了思想,下定了决心。


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研制日产一吨的管式醋酸纤维素反渗透组器



课题组通过查阅资料了解到国外有反渗透脱盐技术,但是反渗透膜谁也没有见过,就连醋酸纤维素都没有生产,原料一时找不到,课题组就用棉花与醋酸自己合成。第一张膜刮出来后没有试压泵,就用打气筒加压。就这样,经过一段时间的努力,终于得到了几滴淡化水。又经过几个月奋战,搞出了一小时产一升水的板框式装置,两个月后终于试制成日产一吨的管式淡化器,并到现场进了试运转,完成了第一阶段的实验。


课题组在组长王英的带领下,始终把与兄弟单位协作放在重要位置。在研制淡化器过程中,先后与全国各地20多个单位协作公关,研制过程得到了他们的大力协助,保证了研制工作的顺利进行。首先需要协调生产的是玻璃钢管,常州二五三厂于1973年重新安排了试制计划;上海群力塑料厂四年间不厌其烦地把近30个样品寄给课题组,使研制工作在较短时间内得到了脱盐性能较好的配方;兰州万里机电厂为了帮助课题组把组件封头做出来,派工人、技术员到研究所了解情况,短时间里就完成了设计、制作任务;甘肃涂料所和兰化研究院在分析任务十分繁重的情况下,分别为研究工作进行了薄膜电镜观察和X射线一衍射结构分析;科学院驻兰各所及其工厂工人也帮动课题组解决工作中的很多难题。


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研制日产十吨的管束式淡化装置



日产一吨淡化器研制成功后,1973年,研究团队根据兰州军区的要求,下达了研制日产十吨管束式淡化装置的任务。当时组内又出现了不同的看法,比如说“去年一吨,今年十吨,明年是不是要搞一百吨?我们不是生产单位,不能这么干法。”个别人对大干快干拼命干的做法也不适应,不理解。但是,大部分同志则认为应该抓住机会往前冲,日产一吨,产水量太小,应当尽快拿出日产十吨装置,才有更大的使用价值,解决基层企业、人民和边境驻军的淡化水需求。


研制日产十吨管束式淡化器,碰到的困难依然很多,但是为了让人们不再吃苦咸水,大家分工协作,争分夺秒,知难而进,不到半年时间,就胜利地完成了薄膜配方、铸膜工艺、装备设计、元器件协作等9个专题基础研究,为日产十吨淡化器研制提供了大量第一手资料。


制作与组装工作开始后,实验室内外呈现一派大干快上的景象。大家整天泡在盐水里,浑身上下湿淋淋,敲敲打打来回奔忙。有的工序还到外面求援,如热处理,需要把组件装在车上,推到人民医院的锅炉房,一车就是三四百公斤,都是人抬肩扛,白天干不完晚上接着干。当时尚未转业的解放军战士普春亮,为了节约走路时间,投入工作,索性吃住在实验室,支一个行军床,困了躺一躺,爬起来接着干。组长王英干完白班干夜班,揉揉眼睛又一天,谁也不知道他上什么班,班班都能见到他。许多同志,人熬瘦了、眼熬红了、胃病发了。


反复和失败在科学研究中是常事,课题组在反复中摸索,失败了,总结经验再奋进,全组同志经过8个多月的艰苦奋斗,1974年6月,日产十吨反渗透淡化器胜利诞生,取得了基础研究、工艺设计、安装、运转等第一手资料,这些都为装置定型化打下了基础,向实际应用跨出了可喜的一步。


为缩短研究周期,日产十吨装量在室内进行连续60小时性能考核后做供水试验,当时可供选择的地方有两个,为了让装量经受考验,他们选择了条件更艰苦的边防地区,长途跋涉1300公里,来到边防某部驻地,开展现场试验。隆冬季节,当地气温零下三四十摄氏度,大家工作在帐篷和四面通风的房子里,睡在地铺上,不叫一声苦,不喊一声冷,越苦热情越高,干劲越大,终于完成了1070小时运转试验。


野外运转结束后不久,1975年初,人民日报、中央人民广播电台对此进行了报道,全国各地上百个应用单位来信要装置,数十个兄弟单位过来参观学习。

Q5

王英接待欧洲膜学会主席德里澳利教授


4


鉴定日产十吨淡水套管式反渗透淡化器



1976年初,国家计委和中国科学院给冰川所下达了制作日产十吨装置供国家鉴定的任务。在研究实施计划的时候,首先碰到的问题是拿什么样的装量让国家鉴定?根据这几年的工作,管束式装置有现成的经验,只要经过小修小改,几个月拿出来是有把握的。这样压力小,完成任务比较轻松。套管式是一种新型式,这种设计膜的装填密度大,设备紧凑,但是整个工艺都得改,困难很多,在半年时间里拿出来要费很大劲,没有把握。


课题组最终选择了套管式。虽然1975年搞成了一个组件,但只完成原理试验,没有制作成台装置的经验。1976年4月,制作套管式淡化器开始了,这个过程简直是一场战役。制内压膜的同志为降低成本,经过反复试验,用重力下降法把三醋酸纤维配方改成了二醋酸纤维配方,使成本降低7倍之多。为使淡化装置定型化,把组件两端的封头、花板、盖板改用树脂玻璃纤维模压法,提高了质量,增加了强度。制作外压膜,要经过多孔管烧结和预处理、膜粘结等多道工序,通过摸索,在失败后总结经验再前进,终于在两个月内做出了几百根管式反渗透膜。


5月,组装正式开始,困难仍然接踵而至。一台设备共20个组件,装拆、换膜不下百次,在组装的近两个月内,实验室几乎每天晚上都灯火通明,人疲乏了就在椅子上面打打盹起来再干。就这样,经过全组人员的努力,大干苦干,只用了56天,便完成了套管式淡化器主体部分的全部安装任务。与管束式比较,提高效率五到六倍。组装完成后,对装置性能进行了考核,鉴定结果:脱盐率90%以上,产水量十吨左右,达到了设计要求。

Q6

由王英创办并担任主编的《膜分离科学与技术》杂志,后来改名为《膜科学与技术》,郭有智为创始时期的责任编辑。


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“攀登一号”淡化器获省科学技术一等奖



1976年,人民日报发表了毛泽东主席的《水调歌头·重上井冈山》,其中“世上无难事,只要肯登攀”成为全国人民耳熟能详的诗句。日产十吨淡水套管式反渗透淡化器由此起名“登攀I号”,该设备在当时属于国内规模最大,百分之百国产化研发,全部设备上面没有一个螺丝钉是外国生产出来的,此项成果后来获得第一届甘肃省科学技术大会一等奖。


中国科学院兰州冰川冻土研究所苦咸水淡化组,后来逐步演化成中国科学院兰州沙漠研究所苦咸水淡化研究室,甘肃科学院苦咸水淡化研究所,甘肃膜科学技术研究院至今。这个过程一直都是王英同志带领着这个团队走过来的,其创始的科研人员和工程技术人员还有金桃根、杨绮联、黄维夷、赵小玲、刘亚传,赖祖铭、普春亮、刘依平、马多林、杨蕙琳、郭有智、李国民、任静宝、陈莉莉等。


距离那段岁月已经过去40多年了,我是1976年进入到这个团队的,负责的工作是烧结多孔管和制作外压膜,也是与老同志一起没明没夜的做试验,有一次做高压端头,干了几天几夜,一不留神把半个食指切下来了,王英从国外回来了,抽着烟,笑眯眯的说你这是为苦咸水淡化牺牲的第三个手指头了。


在苦咸水淡化课题组工作的点点滴滴至今都历历在目,这里确定了我终身从事脱盐工作的基础,也让我学习到了艰苦奋斗、努力拼搏的工作精神。历史已经跨越了40多年,我也已经退休了,许多当年的老人也都不在了,王英同志后来移民去了加拿大,落户在加拿大后曾经拜访过反渗透膜的创始人索里拉金博士,再后来他在自家的后院里搭了一个实验室,天天在那里做试验。在一个春节他倒在了他的实验室,终年76岁。


我想加拿大的春节是一个很冷的季节吧,这个倔强的中国老人到死都在搞研究,不知道他是靠什么力量堆积成一个这样的科学家。值得庆幸的是,去世前几年出国多年的王英回国一趟,我邀请北京的老人们与他聚了几次,他看起来还是那么的帅气,只是嘴里的牙不剩几颗了,也没有再镶,问他,他说有个专家告诉他治牙最容易导致心脏病发生,本想劝他几句,但是又想到他这个人一辈子都倔强不驯,就没有多言,最后他还是死在心脏病上了,愿他在那个世界好好休息一下吧,他的一生都是在上班加班中度过。



作者系河海大学教授 

中国水利企业协会脱盐分会会长 


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