一、成果简介
等离子体化学与新材料湖北省重点实验室徐慢教授牵头的碳化硅陶瓷膜研发团队经过近10年的持续研发，首创了反应烧结和重结晶烧结的一体化烧结技术，构建了涂膜用浆料配方同膜层厚度及孔径的量化关系，实现了碳化硅陶瓷膜制备成套技术的技术创新突破。该项目瞄准高性能膜材料在化工领域应用方面的重大需求，发明了反应烧结、复合重结晶烧结制备多孔纯碳化硅陶瓷的方法和基于毛细过滤吸浆与液压协同控制的浆料涂敷工艺与设备，开发出涵盖微滤、超滤的系列非对称多通道碳化硅陶瓷膜，建成了国内首条高性能碳化硅陶瓷膜生产线，建立了碳化硅陶瓷膜生产质量控制体系，实现了成品率达85%的稳定生产。专家组经评估认为：“高性能碳化硅陶瓷膜制备成套技术与产业化”项目克服了两大技术壁垒，整体技术和产品性能达到国际先进水平。该项目以第一完成单位获得湖北省科技一等奖。在此基础上，团队开发了系列碳化硅陶瓷膜组件、反冲洗系统以及膜成套设备，先后为多家用户提供碳化硅陶瓷膜产品与技术服务，推动了碳化硅陶瓷膜的工程应用。项目成果体现了我国在高性能陶瓷分离膜技术领域的重大突破，取得了显著的经济和社会效益，具有广泛的推广应用价值。
创新一：非对称碳化硅膜可在强酸强碱、高温等传统膜分离材料无法胜任的苛刻环境下长久使用。
介绍：膜分离不仅是化工生产过程中的重要环节，也是液相物料分离的重要手段。分离精度、分离效率是评价膜分离过程的重要依据。陶瓷膜是以陶瓷材料为介质制成的具有分离功能的无机分离膜，本质上是一种开孔孔隙率较高的多孔陶瓷，具有管式、板式等多种结构形式。陶瓷膜材料主要有氧化铝质、钛酸铝质、堇青石质、氧化锆质、碳化硅质等，市场常见产品以氧化铝材质为主。但氧化铝质陶瓷膜抗热震性差，堇青石质陶瓷膜高温不耐腐蚀，钛酸铝陶瓷膜强度低且高温易分解，氧化锆质陶瓷膜容易失稳开裂，这些缺陷限制了氧化物材质陶瓷膜在高温、强酸、强碱等严苛条件下的推广使用。
碳化硅陶瓷膜通量大、耐腐蚀、易再生，应用领域涵盖生物医药、食品、化工、水处理、冶金等。因而被誉为最理想的膜分离材料。但是前期一直依赖进口，导致很多领域远未普及。团队依托等离子体化学与新材料湖北省重点实验室，围绕碳化硅陶瓷膜的应用开发开展了大量工作，目前已形成四套成熟技术：全套废切削液回用一体化装备及技术、垃圾渗滤液膜处理装备及技术、湿法磷酸制备食品级磷酸膜净化技术、超低成本自来水膜净化技术。部分技术成果已经应用到中海油、劲牌集团、潍柴集团、湖北六国、湖北共同生物、远大药业等企业。与其他主流陶瓷膜产品以及有机膜产品相比，等离子体化学与新材料湖北省重点实验室开发的碳化硅膜可在强酸强碱(pH值0～14)、高温(800℃)等传统膜分离材料无法胜任的苛刻环境下长久使用。
图1（a）非对称碳化硅陶瓷膜微观结构，（b）膜式错流过滤杂质/污染物示意图
创新二：碳化硅陶瓷膜项目整体技术和产品性能达到国际先进水平。
介绍：湖北技术交易所在武汉组织专家对武汉工程大学和湖北迪洁膜科技有限责任公司完成的“高性能碳化硅陶瓷膜制备成套技术与产业化”项目进行了科技成果评价。与会专家认真听取了项目的技术研究报告，审查了测试报告、查新报告等技术资料，经质询和讨论，认为“高性能碳化硅陶瓷膜制备成套技术与产业化”项目克服了两大技术壁垒，研制出超滤/微滤系列非对称多通道碳化硅陶瓷膜，并广泛应用于化工、石油和食品等行业强酸、强碱和油水等苛刻环境的膜分离装备，产生了显著的经济和社会效益。产品的通量、开孔率(45%)、强度等关键指标均达到国际先进水平，专家组一致认为该项目科技成果成熟度9级（最高等级），科技成果创新度4级（最高级别），技术先进度6级（最高7级），该项目整体技术和产品性能达到国际先进水平。
图2碳化硅陶瓷膜成套技术应用
三、应用示范
该科研成果的成功转化得到了中央电视台财经频道、新华社、人民日报、中国化工报、湖北日报等主流媒体广泛报道，取得了显著的经济和社会效益。项目先后获评湖北省首届高校科技人员创新创业大赛一等奖、湖北省首届“工友杯”创新创业大赛创业十佳奖、第十届湖北省专利奖金奖、湖北省科技进步一等奖等荣誉，团队也被评为湖北省“双创战略团队”自主创业团队。“高性能碳化硅陶瓷膜制备成套技术与产业化”项目以第一完成单位喜获湖北省科技一等奖。
该项目瞄准高性能膜材料在化工领域应用方面的重大需求，开发出涵盖微滤、超滤的系列非对称多通道碳化硅陶瓷膜，建成了国内首条高性能碳化硅陶瓷膜生产线，建立了碳化硅陶瓷膜生产质量控制体系，实现了成品率达85%的稳定生产。部分技术成果已经应用到中海油、劲牌集团、潍柴集团、湖北六国、湖北共同生物、远大药业等企业。项目组已经指导迪洁公司建设了国内首条拥有完全自主知识产权的年产各型陶瓷膜产品2万平方米的生产线，二期将继续建设一条4万平方米的生产线。产品已经广泛应用于化工、石油和食品等行业强酸、强碱和油水等苛刻环境的膜分离装备，产生了显著的经济和社会效益。
