“我们又中了一个海外的标。”4月2日，在武汉科技大学一处实验室里，该校教授周志辉告诉《中国科学报》，今年他们投了8个标，这是中的第7个。
从研究膜分离技术，到研发膜产品，再到开发膜法循环系统……周志辉带领团队走过了20年。如今，他不仅把渗透气化膜带到全国各地，市场占有率达70%，还把膜送出了国门。技术成功转化的背后，是他瞄准目标、持续攻关的不懈努力。
武汉科技大教授周志辉。程毓摄
薄薄的膜，不可小觑
走进周志辉的实验室，台面上放着多个金属盘。盘内十几个形似白色粉笔的管子惹人注目。管子表面附着他研制的渗透气化膜——膜的孔径为纳米级，肉眼看不到，用手摸不着。
“溶液通过这些膜，大的分子留下来，小的分子透过去，从而实现分离，使溶液纯化或浓缩。”周志辉介绍，膜分离技术是一项高效节能的新型分离技术，曾有专家指出，谁掌握了膜技术，就掌握了化学工业。
20年前，还在攻读硕士学位的周志辉跟随导师到化工企业调研，在热气腾腾的生产车间里，数十个罐子正在做溶液分离。这种精馏分离要在高温下进行，不仅能耗大、提纯度不高，而且污染环境，存在易燃易爆的危险。
当时，国外已有团队在做膜分离技术。周志辉成为导师团队里第一个研究渗透气化膜的博士。他在实验室里做了大量的基础研究，发表一系列论文，毕业后来到武科大工作。
是继续研究不起眼的膜，还是做高大上的其它工作？徘徊不定之时，武汉一家高科技溶剂提纯企业看到他的论文，慕名找来。根据企业需求，他用了半年时间研制出6平方米的膜。企业使用后，产品质量提升了，生产成本降低了，环境污染减少了，效果不错。
当时，正逢全国树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念，这让他坚定了科研目标——专注地做绿色环保的膜分离技术。
然而，第一个大项目就让他遇到了麻烦。
武汉一家制药企业需要50平方米的膜和配套设备，要求一个月交货。周志辉找了一个合作伙伴负责研发设备，他自己负责研发膜。每天，他和团队只做得出1至2个平方米的膜。为了按期交货，他几乎不休不眠地做，眼睛都熬红了。
不料，企业使用后竟不断出问题。周志辉到现场查看，起初，认为是膜和设备的接口密封不严。解决密封问题后，膜又经常断裂。他把断裂的膜拿回实验室检查发现“不是膜的问题”。他又到现场，发现装溶液的罐子有铁锈。换了不锈钢的罐子后，膜的使用总算恢复正常了。他每周跑这家企业，前后历时大半年，终于解决了问题。
通过这次的折腾，周志辉体会到，不仅要研发出好的膜，还要研制好的配套设备。他在网上查不到相关资料，于是，在学校支持下租了一个厂房，开始做产业研发。
膜用上去，碳减下来
为了做出理想的设备，周志辉自学机械、自动化等技术，一趟趟地跑企业，向技术工人请教。画出图纸后，又到设备厂和师傅沟通，反复调整参数。第一个设备花费半年才做出来，他先自己学会操作，然后手把手地教工人们使用，再放心交给企业。
实验室做出来的膜管，长度一般在10至12厘米，只有一支粉笔大小，分离的效果很好。而企业连续生产需要的膜管，长度至少要达到80厘米，甚至更长。怎么保证膜孔的均匀分布和连续致密？
膜的厚度，只有头发丝的200分之一。膜的孔径，都是纳米级的。比如，酒精里的乙醇分子直径是0.42纳米，其它分子的直径是0.5纳米，膜的孔径要在0.42至0.5纳米之间。而这样的孔径，要放大30万倍才看得到。膜的研发难度可想而知。
经过反复的设计和实验，他们研发出一系列新技术，实现了膜的低碳合成和稳定连续的生产。在实验室测试——酒精被膜拦截，杂质透过膜后被气化，分离出高纯度的酒精，“整个工艺过程节能安全、循环净化”。
然而，实验室培育的是“温室花朵”，工业化因为环境复杂，需要的是“郊外野草”。怎样让膜和设备耐酸碱、强吸附？周志辉带着团队深入企业，收集现场的各种影响因素，回到实验室不断调整设计和参数。
历经10多年研发，他们终于攻克了一系列难题，实现了工业化应用，成为国内最早将渗透气化膜推向工业化的先行者。
一家企业算了算，使用渗透气化膜后，运行成本节省至少80%，最快2个月收回成本，最慢半年收回成本，还实现了“膜用上去，碳减下来”的效果。
怎样让更多的企业应用这项技术？不同行业、不同企业对膜孔和设备的要求不一样，不同地域、不同老板的打交道方式也不一样。周志辉的经验是：“从品质入手，企业要求80分，我们至少做到90分。”
凭借过硬的实力和良好的信誉，他们一步步打开湖北市场。荆州、宜昌、襄阳、十堰，湖北各地企业用的越来越多，先后有60多家企业成为他们的“客户”。
2020年，国家明确提出“双碳”目标。周志辉加大市场推广力度，2023年产品畅销我国90%以上的省份，被300多家企业使用，销售量全国领先。
“中国膜”，走出去
据了解，膜的应用非常广泛，日常生活中90%以上的用品都要用到。比如纯净水，要去除杂质；酒精，提高乙醇浓度；药品，筛选需要的化合物；芯片，提炼高纯度的溶液……使用膜分离技术和膜法循环设备，不仅可以精准地分离出有用的液体，还可以回收废水废气，进行循环利用，实现近“零”排放。
“膜应用越多，碳排放就越少。”周志辉一边研究适用更多场景的膜，一边推动膜的产业化，努力让更多企业应用这项技术。
他告诉《中国科学报》，目前膜技术的推广应用还很不充分，市场上90%以上的分离处理还在用精馏分离，用膜是高耗能走向节能的重要一步，将有助于推动化工、医药、电子、新能源等行业转型升级。
去年，他按照“研发一代，生产一代，储备一代”的思路，把团队师生分成3组，把研发目标瞄向“混合膜”——一种可以用于任何溶液的分离的膜。
周志辉常对师生说的一句口头禅是“搞快一点”。凭借一系列关键技术的创新，周志辉带领团队很快建成600多套渗透汽化膜成套设备，单台设备每年可以处理十多万吨溶剂。近两年，他们为各类企业新增经济效益10.88亿元，减少二氧化碳排放22.1万吨。
2023年，武科大的膜相关项目获得湖北省科技进步一等奖，并收到来自美国和印度等国家的企业订单。一片薄薄的“中国膜”，由此走出国门、走向世界。
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