Мембранные технологии
Мембранные технологии
Мембранные технологии
- авангардное направление
развития науки и техники XXI века
В настоящее
время трудно кратко
- век атомной энергии, век электроники, век компьютеров и т.д. Впрочем, он
может быть назван и веком новых технологий и материалов, которые полностью
преобразили всю сферу деятельности человека (состояние промышленности,
сельского хозяйства, быта, медицины, здравоохранения и др.). В то же время,
XX столетие
может быть названо веком
окружающей
среды, ликвидация которых (
требует
огромных средств, что
Процессы устойчивого развития общества и государства прямо связаны с
решением основных глобальных проблем человечества - безопасностью
проживания, обеспечением населения экологически чистыми продуктами питания
и питьевой водой, созданием должного баланса между решением социально-
экономических проблем и сохранением окружающей среды. Они зафиксированы в
решениях Конференции ООН по окружающей среде и устойчивому развитию в Рио
де Жанейро (1992 г.) и на Специальной сессии Генеpальной Ассамблеи ООН по
вопросам экологии и устойчивого развития в июне 1997 г. Государственная
стратегия устойчивого развития Российской Федерации, разработанная в
соответствии с Указом Президента, в которой вопросам развития научно-
технической сферы уделено серьезное внимание, одобрена Правительством
Российской Федерации 11 ноября 1997 г.
Реализованные в последнее время современные технологические процессы
получения различных веществ и материалов, а также обработки отходов и
сточных вод, как это не покажется странным, увеличивают общий объем
отходов. Существующая мировая статистика свидетельствует о том, что в
настоящее время только 7-12% исходного сырья преобразуется в конечный
продукт, а, примерно, 90% на разных стадиях производства и потребления
переходят в отходы, которые в то же время могут быть ценным сырьем,
представляющим собой полуфабрикат, переработка которого может быть в
несколько раз рентабельней, чем стандартного сырья, конечно, при условии
реализации экологически безопасных технологий и получения при этом
высококачественных конкурентоспособных продуктов. В этой связи уже сегодня
можно сделать предположение, что XXI век будет в значительной степени
посвящен созданию экологически безопасных и, самое главное, малозатратных
экономически и технологически обоснованных процессов переработки
материалов, отходов и получения на их базе полезных и необходимых для
общества продуктов.
Одной из первых, если не самой первой среди таких технологических процессов
следует отнести мембранные, другие нетрадиционные и комбинированные
процессы обработки веществ и материалов. Мембранные методы разделения
жидких и газообразных сред уже сегодня заняли прочное место в арсенале
промышленных технологических процессов, хотя полное становление и отдача
мембранной науки и технологии ожидается в ХХI веке. Существуют области, где
мембранная технология вообще не имеет конкурентов. Здесь следует упомянуть
аппарат "искусственная почка", создание сверхчистых веществ и зон в
микроэлектронике, выделение термолабильных биологически активных веществ и
др.
Значение мембранной технологии в последние годы резко возросло прежде всего
как технологии, способной навести мост через пропасть, разделяющую
промышленность и экологию. Решением Правительственной комиссии по научно-
технической политике от 21 июля 1996 г. мембранная технология получила
статус критической технологии федерального уровня, также как катализ,
молекулярный дизайн, новые материалы, генная инженерия и другие мировые
приоритеты. К этому необходимо добавить взаимосвязь или, если так можно
выразиться, взаимопроникновение, взаимообеспечение этих технологий, причем,
в отличие от ряда других, мембранная технология обслуживает не только все
критические технологии федерального уровня в рамках своего приоритетного
направления развития науки и техники "Новые материалы и химические
продукты", но и еще несколько десятков критических технологий федерального
уровня в рамках всех 7, утвержденных Правительством приоритетных
направлений развития науки и техники и, в первую очередь, такие как
"Экология и
рациональное
"Информационные технологии и электроника", являясь одной из крупнейших
проблем межотраслевого характера. К этому необходимо добавить полное
исключение возможных негативных последствий ее использования, что
невозможно гарантировать, например, при неконтролируемой реализации генной
инженерии.
Глобальный характер
воздействия и влияния
реализацию других
российских и мировых научно-
последнее время получил свое дальнейшее подтверждение. Критическая
технология федерального уровня "Мембраны" вошла в 17 приоритетных для
российской науки направлений, в которых российские ученые опережают мировой
уровень, причем, без использования мембранных процессов невозможно
обеспечить поддержание необходимого научно-технического уровня в 12
приоритетах. К этому необходимо добавить серьезные возможности мембранных
процессов в решении важнейшей задачи современного этапа развития нашего
общества - технологического обновления отечественной промышленности, что
особенно актуально в период последствий резкого обострения известных
кризисных явлений 1998 года.
Жизненная необходимость
широкомасштабного внедрения
определяется многими факторами и, прежде всего, их прямым влиянием на
обеспечение национальной безопасности, решение наиболее острых социально-
экономических проблем м перспективах их практического использования.
Высокий авторитет российских ученых-мембранщиков, общепризнанный мировой
уровень фундаментальных и прикладных исследований, высокая степень
готовности разработок, близкий срок реализации и непреходящая актуальность
являются весомым подтверждением необходимости сосредоточения усилий
федеральных органов для принятия мер для интенсификации процессов ее
промышленной реализации.
Это нашло подтверждение на состоявшейся 9 октября 1998 года выездной
коллегии Миннауки России "О развитии работ по критической технологии
федерального уровня "Мембраны" с участием РАН, Минэкономики России,
Госстандарта России, высшей школы и ряда российских регионов. Одновременно
с 6 по 9 октября с большим успехом прошла очередная российская конференция
с зарубежным участием "Мембраны-98", на которой в многочисленных докладах и
сообщениях российских и зарубежных ученых еще раз был подтвержден высокий
авторитет российской науки в этой важнейшей области знаний. На упомянутой
коллегии была принята конкретная программа мер по развитию научных
исследований, созданию мощной информационно-аналитической базы,
материализации
высококвалифицированных кадров, поиску внебюджетных средств для реализации
завершенных НИОКР и другим вопросам. Одобренные коллегией Министерства
разработанные Научным советом "Мембранные и другие нетрадиционные методы
разделения, очистки и концентрирования веществ для их утилизации и
переработки" Федеральной
целевой научно-технической
и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники
гражданского назначения" основные направления развития мембранной техники и
мембранных технологических процессов определили те "точки роста", в которых
российские ученые
могут реально составить
и на западном рынке.
Основные направления развития мембранной техники и мембранных
технологических процессов
1. Мембранные процессы
очистки сточных вод с
в машиностроении, целлюлозно-бумажной, текстильной и пищевой
промышленности, коммунальном хозяйстве и других отраслях.
2. Экологически безопасные и ресурсосберегающие процессы получения ценных
нефтепродуктов из природного газа и газового конденсата, отходящих газов
нефтепереработки, селективное
выделение биогаза при
органических отходов,
3. Переработка вторичного пищевого сырья с выделением ценных компонентов (в
т.ч. продуктов детского и диэтического питания) из молочной, сырной и
творожной сыворотки, кукурузного и картофельного крахмала, рапса, сои и
других пищевых продуктов, очистка пищевых масел от фосфолипидов и следов
металлов.
4. Катионпроводящие полимерные мембраны для электрохимических генераторов.
5. Мембранные сенсоры и биосенсоры для компактных высокочуствительных
систем управления и приборов.
6. Мембранные дозаторы и пролонгаторы лекарственных препаратов с
контролируемой скоростью дозировки в ткани и органы, покрытия на раны и
ожоги, искусственная поджелудочная железа.
7. Мембранные процессы
для бактериологического
сыворотки крови, аппараты для плазмофереза и оксигенации крови.
8. Процессы селективного
массопереноса с
извлечения и концентрирования химических продуктов из различных сред
(мембранная экстракция, пертракция, курьерный механизм).
9. Научные основы
получения мембранных
каталитических реакторов, методы исследования проницаемости и дефектности
мембранных систем для разделения и концентрирования компонентов. Мембранные
реакторы для безотходных процессов получения продуктов при минимальных
энергозатратах без сбросов сточных вод и выбросов в атмосферу.
10. Научные основы
получения новых классов
мембранообразующих полимеров с функциональными группами разной природы
(ароматических полиамидов, полиимидов, полиамидоимидов, полигетероариленов
и др.).
11. Принципы направленного конструирования керамических и композиционных
высокотемпературостойких, химически стойких и высокоселективных мембран для
микро-, ультра- и нанофильтрации, первапорации и газоразделения.
Анализ завершенных и выполняемых в рамках приоритетов Миннауки России НИОКР
в сопоставлении с наработками фундаментальной науки еще раз подтвердил, что
без использования мембранной науки и мембранных процессов реализация многих
критических технологий потребует больших материальных и временных затрат.
Так, например, из 15 критических технологий федерального уровня, получивших
высокий рейтинг
по показателям состояния и
("Известия" от 15 августа 1998 г.) мембранные процессы необходимо
использовать в 11, а из 21 критической технологии (по результатам
экспертного опроса Миннауки России) - 16. Перечисленные факты еще раз
подтверждают глобальный и межотраслевой характер мембранных процессов, что
дает нам основание говорить о мембранной науке и технологии как авангардном
направлении исследований XXI века, реализующим структурообразующие и
социальнозначимые технологии и обеспечивающим инновационный характер
развития отечественной промышленности.
Наша страна имеет все возможности в кратчайшие сроки не только подойти к
решению ряда проблем промышленности, производства продуктов, водоснабжения
и др. на основе мембранных технологий, но и выйти на мировой рынок
мембранной техники
с оригинальными
Российская мембранная наука продолжает занимать ведущие позиции в мире.
Благодаря многолетней государственной поддержке уже к концу 80-х годов
удалось получить ряд фундаментальных результатов в области физико-химии
мембранного разделения, создать производства мембран разных типов,
мембранных модулей, установок. Сформировалась отечественная научная школа,
теоретические и прикладные работы наших ученых и инженеров получили широкое
признание в России и в мире, установились рабочие контакты с зарубежными
университетами и фирмами.
За последние три года в области мембранной техники ученые и инженеры трижды
удостаивались премии Правительства Российской Федерации в области науки и
техники, мембранные аппараты для получения питьевой воды получили
серебряную и золотую медали на выставке "Эврика" в Брюсселе. Мембранная
продукция и технологии проданы в США, ФРГ, Китай, Аргентину, Австралию,
Ю.Корею, Тайвань и другие страны. Серьезным доказательством
востребованности ученых-мембранщиков в России является тот факт, что за
последние годы ни один из сколько нибудь крупных ученых в этой области не
уехал за рубеж.
В России в настоящее время выпускается достаточно широкий ассортимент
мембран, мембранных элементов и установок, в т.ч. установки для разделения
и очистки жидкостей на базе современных неорганических мембран, аппараты
для газоразделения, мембранные системы для отделения плазмы крови, мембраны
и мембранные элементы для очистки воды и органических жидкостей, мембраны и
мембранная аппаратура
для современных методов
на себя внимание разработанный и изготовленный в соответствии с заданием
тендера Миннауки России
передвижной исследовательско-
мембранный комплекс.
Его использование для
позволит получать
исчерпывающий набор
последующим выбором оптимальных параметров основных стадий процесса и схемы
в целом; разработать математические модели, алгоритмы и программы на их
основе, которые позволят провести предварительный расчет выбора того или
иного процесса (или их комбинации), ускорить выход на оптимальные параметры
и сократить ттем самым время на предпроектную проработку. Этот комплекс уже
сегодня вызвал серьезный интерес в российских регионах (Саратов, Владимир,
Нижний Новгород) и за рубежом (Германия, Нидерланды).
Вместе с тем, в настоящее время объем продаж мембранной продукции
составляет около 20% от уровня 1990 г. Достаточно широкий ассортимент
выпускаемой конкурентоспособной мембранной продукции свидетельствует о
наличии в этой области востребованных промышленностью разработок, а
незначительный объем ее продаж говорит о необходимости принятия комплекса
мер для резкого расширения объемов производства.
Это не так просто
сделать в современных
мембранной продукции удалось сохранить. Для решения этого вопроса
осуществляется ряд мероприятий, которые позволят достаточно резко ускорить
как объем производства, так и выход на российский и мировой рынок этой
наукоемкой продукции.
Первое - прогнозная
и информационно-аналитическая
- ГНЦ РФ "НИФХИ им. Карпова" - ИНХС РАН им. А. В. Топчиева - ЗАО НТЦ
"Владипор"), она постоянно обновляется, мы четко знаем, что делается в
области мембранной науки и техники в России и в мире и какие наши
разработки являются конкурентоспособными. Именно на этой базе Научный совет
и Управление разработки и реализации производственных технологий Миннауки
России разработали представленные в настоящей статье "Основные направления
... ….", которые нашли свое частичное отражение в комплексных темах в
составе подпрограммы "Экологически безопасные и ресурсосберегающие процессы
химии и химической технологии". В то же время, в рамках других подпрограмм
приоритетного направления развития науки и техники "Новые материалы и
химические продукты" реализуются ряд других проектов по мембранной
тематике. В этой
связи Научный совет
нетрадиционные методы разделения, очистки и концентрирования веществ для их
утилизации и переработки предлагает на базе всех проектов подпрограмм в
области химии и новых материалов создать новую подпрограмму "Мембраны и
мембранные процессы", куда необходимо также включить ряд проектов и
комплексных тем, выполняемых рядом организаций различной формы
собственности, в финансировании которых Миннауки не принимает участие.
Предлагаемая консолидация средств, объединенная научным советом по новой
подпрограмме позволит значительно продвинуться как в области научных
разработок, так и в области продаж технологий, оборудования с последующим
расширением существующих и созданием новых производств на базе завершенных
НИОКР.
Второе - поиск внебюджетных средств для реализации завершенных НИОКР и
получения дополнительных источников финансирования научных исследований.
Здесь упор делается на регионы через специально создаваемые структуры и
программы. Так, в Саратове совместно с Правительством области и Миннауки
России разработана и утверждена региональная программа внедрения мембранных
технологий, которая будет финансироваться за счет средств областного
бюджета и предприятий и которая обеспечит технологическое перевооружение
промышленности области с последующим распространением на Нижневолжский
регион.
Третье - грамотное использование накопленной интеллектуальной
собственности. С этой целью во Владимире образован ЗАО НТЦ "Владипор" -
дочернее предприятие АО "Полимерсинтез", куда передана в качестве
нематериальных активов вся интелллектуальная собственность области мембран
бывшего НПО "Полимерсинтез" - головной организации МНТК "Мембраны". На
опытной и научной базе ЗАО НТЦ "Владипор" с ее уникальным комплексом
стендов и установок успешно работают организации РАН, ряд ГНЦ РФ и ВУЗов.
Консолидация этого мощного интеллектуального и технологического потенциала
в области мембранной науки, техники и технологии, позволит при минимальной
государственной поддержке занять нам достойное место на мировом рынке
мембран и мембранной техники.
Четвертое - международное сотрудничество. Главная задача - полный переход
на контрактную систему. Для этого есть серьезные основания, наши ученые и
технологи имеют серьезный авторитет за рубежом. Подтверждением этого
являются уже заключенные контракты, широкое представительство ведущих
мировых ученых на российских мембранных конференциях.
Пятое - серьезное
переосмысление соотношения инженеры-
менеджеры. Этому вопросу ряд институтов сегодня уделяют особое внимание, во
Владимире, Саратове и других точках в создаются специальные подразделения.
Эта работа будет проводится также совместно с РХТУ им. Д. И. Менделеева.
Шестое - вопросы сертификации и лицензирования разрабатываемой продукции.
Для решения этих проблем планируется создание по крайней мере двух
сертификационных лабораторий или органов по сертификации мембранной
продукции в Москве и Владимире.
Все вышеизложенное, а также наличие уникальной научно-производственной базы
в Москве и Владимире, где работают в тесном контакте ученые и технологи
Российской академии
наук, государственных научных
Федерации, высших учебных заведений и прикладных институтов дает серьезные
основания заявить о возможности в кратчайшие сроки на базе отечественных
разработок при определенной помощи государства не только осуществить
структурные сдвиги в решении важнейших проблем промышленности, производства
продуктов питания, водоснабжения и др., обеспечив страну
конкурентоспособной продукцией и технологиями, но и выйти на мировой рынок
мембран и мембранных технологий. При всем многообразии фирм-производителей
мембранной техники количество фирм-производителей мембран за последние пять
лет практически не изменилось, а у нас они есть и они имеют все необходимые
предпосылки для занятия своей ниши в этой наукоемкой сфере продуктов и
услуг.
Ключевым фактором, определяющим сохранение и поддержание мирового уровня
- Мембранные технологии очистки вод
- Мембраны в пищевой промышленности
- Мембраны: понятие и виды
- Мемлекен баскару нысандары
- Мемлекет
- Мемлекет
- Мемлекет
- Мембранные биореакторы для очистки сточных вод
- Мембранные вентили для чистых процессов и технологий
- Мембранные методы деалкоголизации пива
- Мембранные методы очистки воды
- Мембранные оболочки
- Мембранные покрытия
- Мембранные процессы
