一、所属领域
1.所属领域：环保、膜材料与膜过程
2.应用对象：医药、染料化工
二、项目介绍
1.痛点问题
（1）医药、染料化工的后处理工艺
对于一般的化工过程，用于分离部分装置的投资和操作的费用，要占整个过程的60～70%以上，其能耗达到80～90%之多。目前许多医药中间体在生产过程中必须多次调节pH才能使反应成分进行，以得到最高的效率。在反复投加酸碱的过程能够中势必带来相当数量的盐，并直接影响产品品质好坏。因此必须对产物进行脱盐，如何以一种高效易行的方法来脱盐便成了许多药物生产厂家关心和研究的热点。此外，合成染料由于有机反应的复杂性，合成浆料中除了成品染料之外，还有多种染料的异购体、同系物、大量的无机盐和未完全反应的原料。无机盐的存在不仅会影响染料的稳定性,而且使得染料的着色强度和色牢度降低；其他副产物的存在会使成品染料发生偏色。因此如何经济有效地除去粗染料中的盐分和副产物一直是染料工业研究的热点。随着经济的不断发展，对医药和化工制品提出了更高的质量要求，故对医药中间体、染料的脱盐显得越来越重要。
（2）医药化工母液处理方面
医药化工行业分离结晶后的仍然含有一定量的有用产品，如果直接作为废液排放，不仅造成有效成分的浪费，而且由于有有效成分的存在造成COD和BOD较高，从而增加污水处理的成本。如果采用蒸发的方法浓缩回收母液中的有效成分能耗很大且产品的品质会受到影响。
（3）染料化工废水处理方面
在染料工业生产中，通常是将制成的染料粗制品经过盐析、过滤、加水稀释后，再经喷雾干燥制成染料成品。在整个生产过程中将产生大量高盐度（质量分数大于5%）、高色度（数万至十几万）、高COD(数万至十几万)的废水，由于该类废水的BOD5与COD 的比值较小（通常小于0.4），可生物降解性差，同时废水中所含的盐也进一步降低废水的可生物降解性。高浓度的染料废水对环境造成了严重的污染，直接影响了染料工业的可持续发展，随着国家和社会对环境保护要求的日益严格，开发有效的染料废水处理方法和工艺将十分必要。
2.解决方案
（1）医药、染料化工的后处理工艺
（a）医药化工
双极膜是一种具有特殊功能的离子交换膜，它在电场作用下其中间层发生水解离，产生H+和OH-离子。而双极膜电渗析技术就是将这种特殊功能复合到普通电渗析中，从而实现酸/碱的生产和再生，或者酸化和/或碱化。将双极膜电渗析技术应用于传统有机酸或有机碱的生产/再生产过程中，不仅可以实现有机酸盐或有机碱盐的转化，而且产生的NaOH或HCl可以回用于生成过程中。
（b）染料化工
膜分离技术应用在浓缩处理中，主要是微滤、超滤、反渗透。微滤和超滤属于筛分机理，主要用于膜生物反应器及废水的预处理等，反渗透和纳滤是将溶液中溶剂（如水），在压力作用下透过一种对溶剂（如水）有选择透过性的半透膜进入膜的低压侧，而溶液中的其它成份（如盐或大分子物质）被阻留在膜的高压侧从而得到浓缩。即利用膜截留重金属离子和有机物等，而让水分子透过膜，从而达到分离浓缩目的。
利用膜分离技术改进染料生产工艺能够实现染料清洁生产,具有明显的经济效益和环境效益。以年产1000吨的染料厂为例，与传统的工艺相比，采用膜浓缩工艺每年可节省工业氯化钠2000吨,按500元/ 吨计，可节省100万元。压滤过程染料的损失率为5 %，纳滤过程的损失率为1 %，纳滤法每年可多得染料40吨，按5万元/ 吨计，每年可增加200 万元的效益。而膜折旧费用为60万元/年 。因此，采用膜处理工艺代替传统的盐析压滤工艺每年可产生经济效益240 万元。
（2）医药化工母液处理方面
本项目研究成果将头孢拉定母液经调酸度、微滤膜过滤等预处理后，进入集成膜分离系统进行回收。收集一、二级膜系统的浓缩液，结合结晶工艺得到头孢拉定产品；二级膜分离系统的透过液经三级膜分离系统浓缩，浓缩液结合萃取工艺，回收其中的三乙胺、四甲基胍。三级膜分离的透过液可回用，而传统的蒸发过程仅仅将水分蒸发掉，能耗大且浪费资源，并且高温操作使母液中的β-萘酚络合剂易在蒸发罐体结垢，影响蒸发效果，降低生产效率。按二次母液18T/天计，平均每天可回收头孢氨苄32kg，按目前市场价420元/ kg计，预计新增产值500万元，减少COD排放约1600吨。
（3）染料化工废水处理方面
采用膜分离技术处理燃料生产废水，对废水色度的去除率基本为100%，对COD的去除率大于90%，对染料截留率大于97%，在对废水中的染料和其他有机物高效截留的同时，可有效脱除NaCl，脱除率大于66%，膜浓缩液经再浓缩后可进行回用，从而实现清洁生产，具有较高的实际应用价值和环保价值。
3.竞争优势分析（从技术和经济效益两个维度）
面向染料清洁生产和染料废水处理的集成膜分离技术，利用集成膜分离技术改进染料生产工艺,该研究在浙江龙盛集团成功实现小试和中试，对染料的损失率小于1%。实现染料清洁生产，具有明显的经济效益和环境效益；采用集成膜处理染料废水，浓缩液和透过液可以分开处理，易于资源化，并且有利于染料废水的后继处理，是高浓度高含盐染料废水的一种有效处理方法。对废水色度的去除率基本为100%，对COD的去除率大于90%，对染料截留率大于97%，在对废水中的染料和其他有机物高效截留的同时，可有效脱除NaCl，脱除率大于66%。
4.技术成熟度及市场应用前景
实验室开发 样机/样品 √中试/放大 √示范应用
应用前景：
（1）以双极膜电渗析的左旋氧氟沙星中间体2-氨基丙醇反应液的后处理技术，如上虞众昌化工、浙江威拓精细化学工业有限公司。
（2）头孢类医药及中间体的母液脱盐浓缩，如浙邦制药有限公司的头孢拉定、头孢氨苄、头孢他定等。
（3）面向染料清洁生产和染料废水处理的集成膜分离技术，如浙江龙盛集团、浙江润土集团等。
（4）曼浦汉克（上虞）化工有限公司含铋废水处理系统。
5.知识产权情况
1. 一种头孢母液脱盐浓缩方法的方法，ZL 2010 1 0532175.9
2. 一种利用双极膜电渗析生产氨基酸丙醇的方法，01110446476.4
3. 一种利用双极膜电渗析制备四丙基氢氧化铵的方法，201110446506.1
4. 一种电渗析高效隔板，201320181961.0
5. 一种超薄高效的双极膜电渗析隔板，201320181639.5
6. 双极膜电渗析集成纳滤、反渗透技术资源化处理草甘膦母液的方法及装置，201310260250.4
7. 一种双极膜电渗析制备蛋氨酸和氢氧化钠的方法，201310339159.1
8. 双极膜电渗析处理3-氨基吡唑-4-甲酰胺半硫酸盐生产废水及硫酸回收方法，201310339157.2
9. 一种使用电渗析分离提溜液中甲氧胺的方法，2014102052335
10. 一种含改性碳纳米管的聚酰胺复合纳滤膜的制备方法，2013102730095
11. 一种膜法电渗析分离氨基烷基醇的方法，2011101025375
12. 一种用集成膜分离浓缩草甘膦母液的方法，2005100617110
三、合作需求
√技术开发 √技术转让 √技术许可 作价入股 √引入风投 其他（请注明）
（如有详细合作需求请进一步补充）
四、团队介绍
本研究团队拥有博士5名，硕士4名，并由资深院士担任技术指导，本团队多年来一直致力于膜材料和膜过程研究，并将双极膜技术应用于檬酸、乳酸、葡萄糖酸、醋酸、苹果酸、衣康酸、琥珀酸、酒石酸、曲酸、维生素C(抗坏血酸)和氨基酸等等的生产中，均取得了良好的效果。本研究团队拥有刮膜装置一套，双极膜小试、中试装置各3套；目前已有用于双极膜材料合成、膜制备和膜材料改性的聚合反应釜、平板式刮膜机等；两套成熟的膜分离性能评价装置；用于成膜过程表征的光电系统；。而且与本团队合作的浙江工业大学绿色合成国家重点实验室，拥有各种分析测试、结构表征等测试和评价仪器：扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外(FT-IR)、差热分析仪(DSC)，热重分析仪(TGA)、紫外可见分光光度计(UV-vis)、核磁共振(HNMR)、气相色谱仪(GC)和X-ray等，都可以保证本申请课题所需的检测与分析。目前已取得以下方面的进展和所取得的知识产权情况。（1）双极膜的制备： 对于海藻酸钠、壳聚糖及衍生物系列的双极膜的制备目前处于实验室阶段。（2）双极膜的应用：采用双极膜技术在葡萄糖酸、氨基丙醇的生产目前已实现产业化应用；在酒石酸、乳酸维生素C、羟乙基哌嗪乙磺酸、四甲基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵的生产目前处于中试阶段。
五、联系方式
单位：浙江工业大学上虞研究院有限公司
联系人：沈江南
电话：13857171318
邮箱：shenjn@zjut.edu.cn
