近日,西安建筑科技大学“膜达”环境与市政工程学院学生科创团队,凭借自主研发的“膜法湿法磷酸净化技术”,在第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛“揭榜挂帅”擂台赛中荣膺特等奖。该技术以三大核心技术破解磷化工产业痛点,为行业绿色化、高端化发展提供了全新解决方案。
瞄准产业痛点 攻坚绿色方案
湿法磷酸是我国磷化工产业的主流工艺,却长期受困于杂质含量高、传统萃取净化效率低、污染严重等行业瓶颈。此次大赛中,针对贵州磷化集团通过“挑战杯”平台发布的技术需求,西安建大“膜达”团队迎难而上,立志研发可替代传统工艺的绿色净化方案。
“捧起奖杯的那一刻,大家抱着厚厚的实验记录本在赛场红了眼眶,这是对团队多年坚持技术攻坚的最好见证。”团队负责人甄晓彤感慨道。研发之路并非坦途,团队初期便遭遇传统扩散渗析膜“膜品质差、筛分弱、效率低”的三大核心难题。
面对挑战,团队从底层原理重构技术体系,实现三大关键突破:首创环铵酚酞聚芳醚砜阴离子交换膜制备新路径,显著优化膜内功能基团分布与离子传输环境;通过分子逐级剪裁技术,精准调控膜内离子通道尺寸与电荷分布,使扩散渗析膜酸盐选择性达到同期商业膜的30至70倍;采用溶剂蒸发-水刻蚀法,构建具有超薄分离层和多孔支撑层的非对称膜结构,将酸通量提升至商业膜的2.5倍。
“最难忘的是和团队连续奋战三个通宵,反复调试非对称膜工艺参数。”队员禹刚回忆,“我们尝试了几十种配方,才终于找到最优解。”在指导老师的悉心引领下,团队查阅数百篇文献,持续优化膜结构设计,最终成功研制出可稳定运行的净化组件。
技术落地见效 赋能产业升级
目前,该技术已完成实验室验证,净化效果远超企业预期指标,凭借三大核心技术优势,成功实现从肥料级磷酸到电池级磷酸、准工业级磷酸到电子级磷酸的两大跨越,助力磷化工产品向高附加值领域拓展。
“企业能够以更低成本、更环保的方式实现产品升级。”队员万照红透露,项目团队已与华陆工程科技有限公司、贵州磷化集团展开深度合作,共同推进湿法磷酸净化项目的工程化进程。在产业化落地过程中,团队持续攻克膜稳定性、组件规模化等关键难题,不断优化制膜工艺。截至目前,自主研发的膜产品、膜组件在实际湿法磷酸净化场景中已稳定运行超一年,用实际效果证明了技术的可靠性与实用性。
跨学科协作 凝聚创新合力
据了解,“膜达”团队由西安建大环境工程、环境科学与工程、市政工程三个不同专业的硕士研究生组成,成员研究方向各有侧重。“一次次熬夜修改方案、分工查阅文献,让‘跨学科协作’从口号变成了日常实践。”团队成员表示,不同专业的知识碰撞与协作模式,为技术突破提供了关键支撑。
面向未来,团队将继续深耕核心技术,进一步提升膜的酸盐选择性,力争实现“肥料级磷酸一步净化至电子级”的行业愿景,同时持续优化膜结构与组件设计,进一步提高净化效率。目前,“膜达”技术已获多项国家发明专利授权,正与多家磷化工企业接洽产业化合作。
“学生科创的意义,就在于用前沿技术破解真实产业难题,把创新成果转化为现实生产力。这群年轻人用扎实的‘膜法’技术突破了行业瓶颈,展现出青年科技人才的实干力量与责任担当。”指导教师宫飞祥表示。
西安报业全媒体记者 任娜 通讯员 刘禹希 肖雯雯