占地僅200平方(fang)米(mi)，日處理污(wu)水(shui)5000噸，水(shui)質達(da)到國家一級A類標準。在浙江(jiang)省桐廬縣下洋洲排澇站，渾(hun)濁(zhuo)的(de)污(wu)水(shui)流經“神秘”藍(lan)色集裝箱后(hou)變得十分清澈，令其(qi)發(fa)生改變的(de)就是超導技術。

“與傳(chuan)統污水(shui)(shui)處理(li)技術相比，超(chao)(chao)導技術處理(li)污水(shui)(shui)占(zhan)地更少(shao)、效率更高、速度更快(kuai)、費用(yong)更低、產生(sheng)的(de)二(er)次污染物更少(shao)。”中國科學院(yuan)理(li)化(hua)(hua)技術研究所(suo)（以(yi)下簡稱理(li)化(hua)(hua)所(suo)）研究員、低溫材料及應用(yong)超(chao)(chao)導研究中心主任李來風告訴《中國科學報》，而(er)藍色集裝箱正是他們所(suo)研制的(de)一體化(hua)(hua)超(chao)(chao)導污水(shui)(shui)處理(li)設備。

“該一(yi)體化(hua)(hua)超導污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)設備(bei)實(shi)現了(le)超導磁體在(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)領(ling)域的國內首次應(ying)用，也是國際上(shang)首個工程(cheng)化(hua)(hua)應(ying)用系統(tong)，取得了(le)超導技術(shu)在(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)領(ling)域應(ying)用零的突(tu)破，系統(tong)技術(shu)達到(dao)國際領(ling)先(xian)水(shui)(shui)平。” 由中國工程(cheng)院(yuan)院(yuan)士王(wang)浩帶(dai)領(ling)的院(yuan)士專(zhuan)家組(zu)對這一(yi)成果鑒定(ding)道(dao)。

逐步實現應用

醫用核磁共振(zhen)成像儀是(shi)(shi)超(chao)導技術應用的典型。“超(chao)導的優勢是(shi)(shi)其零電阻，可以(yi)產生(sheng)很(hen)強的磁場。”李來(lai)風說(shuo)。

他解釋(shi)道：“傳統(tong)磁(ci)(ci)(ci)體分為普(pu)通(tong)電磁(ci)(ci)(ci)體和(he)永(yong)磁(ci)(ci)(ci)體，普(pu)通(tong)電磁(ci)(ci)(ci)體的(de)磁(ci)(ci)(ci)場強(qiang)度若要達到幾個(ge)T（特斯拉）是很難(nan)的(de)，因為導線電阻(zu)發熱。目前，永(yong)磁(ci)(ci)(ci)體最大(da)的(de)磁(ci)(ci)(ci)場強(qiang)度在1T左右，還是在兩塊(kuai)磁(ci)(ci)(ci)體離得比較近的(de)前提下。而超導磁(ci)(ci)(ci)體可(ke)以很容(rong)易(yi)獲(huo)得3T甚至更高(gao)的(de)磁(ci)(ci)(ci)場，磁(ci)(ci)(ci)場空間范圍大(da)，耗電量(liang)小(xiao)，幾乎不發熱。”

早在20世紀(ji)70年代(dai)，國內(nei)外就開始探索超導(dao)磁分離污水(shui)處理(li)技術(shu)。由于磁體(ti)需要(yao)在零下(xia)269℃的低溫下(xia)才(cai)能實現超導(dao)，而當(dang)時的技術(shu)手段主要(yao)是(shi)液氦(hai)冷卻，裝置龐大(da)，系統運行可(ke)靠性很低，難以(yi)實現工(gong)業應(ying)用。

隨著小型制冷技(ji)(ji)術(shu)的(de)突破和材料科學發展的(de)進步，近十幾年，超(chao)導磁(ci)分離技(ji)(ji)術(shu)在水(shui)處理(li)領域(yu)的(de)應用(yong)逐(zhu)漸成為(wei)可能(neng)。李來風說：“該技(ji)(ji)術(shu)也被認為(wei)是繼(ji)超(chao)導磁(ci)體在‘醫用(yong)核磁(ci)共振成像(xiang)譜儀、礦物磁(ci)性雜質分離’后，又(you)一項實現超(chao)導工業應用(yong)的(de)技(ji)(ji)術(shu)。”

在(zai)李來風看(kan)來，超導技術處理污水的過程，好比(bi)“鹵水點(dian)豆腐”。

首(shou)先(xian)(xian)，針對(dui)污水、廢水中(zhong)(zhong)的(de)不同污染(ran)物(wu)類型(xing)，科研人(ren)員在水中(zhong)(zhong)預(yu)先(xian)(xian)加入帶(dai)有不同官能(neng)團的(de)磁(ci)種(zhong)顆粒，通過靜電吸附、氫(qing)鍵、離子交換作用(yong)、范德瓦爾斯(si)力、配位作用(yong)、共沉淀等機制，將水中(zhong)(zhong)無磁(ci)性(xing)(xing)的(de)污染(ran)物(wu)與(yu)磁(ci)種(zhong)結合，使污染(ran)物(wu)聚集并(bing)帶(dai)有磁(ci)性(xing)(xing)。

其次，當(dang)污水(shui)流經超導磁(ci)(ci)體腔體內聚磁(ci)(ci)介質產生的大范(fan)圍高梯(ti)度可控磁(ci)(ci)場，利用磁(ci)(ci)力對污染(ran)物進行深度捕(bu)捉去除，從而(er)實(shi)現(xian)水(shui)體凈化的效果。另外，污水(shui)處理所(suo)使(shi)用的磁(ci)(ci)種(zhong)顆粒材(cai)料還可以回收(shou)循環使(shi)用。

打開一扇新窗

王浩(hao)在該項目鑒定會上指出：“該技術實(shi)現(xian)了(le)從‘0’到(dao)‘1’的突破，為水(shui)污染處(chu)理(li)行業，特別是‘疑難雜(za)癥’的水(shui)污染處(chu)理(li)打開(kai)了(le)一扇(shan)新的窗戶(hu)。”

目(mu)前，我國污水治理(li)常(chang)用的傳統(tong)技術(shu)如絮(xu)凝沉淀法、生化(hua)法和(he)氣浮法以(yi)及永磁鐵制備的磁鼓分離法等(deng)。這些方法存在占(zhan)地面積大、處理(li)效率低、二次(ci)污染等(deng)問題，成為污水處理(li)一直以(yi)來難以(yi)突(tu)破的“天花板”。

李來風團(tuan)隊研發的一(yi)體化超(chao)導污(wu)水處(chu)理技(ji)術可(ke)謂捅(tong)破“天(tian)花板”。“一(yi)體化超(chao)導污(wu)水處(chu)理設備(bei)占地面積少，屬車(che)載(zai)撬裝移(yi)動式設計，可(ke)移(yi)動、無需(xu)土建、可(ke)應急，磁場強(qiang)度高且(qie)磁空(kong)間大(da)，只需(xu)微絮(xu)凝即可(ke)實(shi)現分(fen)離目的，不僅減(jian)少30%～50%的絮(xu)凝劑使用量(liang)，還(huan)降(jiang)低二次污(wu)染，減(jian)少污(wu)泥的產生，節省污(wu)水處(chu)理成本。”

2006年以來，在(zai)國家“863”項目等的(de)(de)支持下，李來風團隊(dui)開始(shi)探(tan)索超導處(chu)理污水技(ji)術(shu)，研究(jiu)的(de)(de)初衷很(hen)(hen)簡單：“水污染(ran)不僅對環(huan)境有很(hen)(hen)深的(de)(de)危害，也(ye)影(ying)響著我們的(de)(de)子孫后代。我們當初沒想過要(yao)靠這個技(ji)術(shu)賺錢(qian)，只(zhi)是單純地(di)希望讓企(qi)業用上(shang)，治理好水污染(ran)問題(ti)。”

直冷式大(da)口徑(jing)超(chao)導磁體的(de)均勻快速降溫，高梯(ti)度磁場的(de)設(she)(she)計和優化(hua)，自動(dong)化(hua)連續(xu)分離系統的(de)開發(fa)，水處理(li)運行參數優化(hua)……團隊啃下(xia)一(yi)個又一(yi)個“硬骨(gu)頭”。功能性磁種材料的(de)研制更(geng)是(shi)基(ji)于團隊十幾年基(ji)礎研究(jiu)的(de)積(ji)累，為了得到寶(bao)貴的(de)設(she)(she)備(bei)數據，李(li)來風(feng)團隊在理(li)化(hua)所廊坊園區搭(da)建了簡易的(de)中試(shi)試(shi)驗棚，從(cong)高溫到嚴寒、不分晝夜地運行并優化(hua)設(she)(she)備(bei)。

2017年，理化(hua)所(suo)聯合杭州富士達科技(ji)股份有限(xian)公(gong)(gong)司，入(ru)股成立了杭州中科凱凌(ling)科技(ji)有限(xian)公(gong)(gong)司（以下(xia)簡(jian)稱(cheng)中科凱凌(ling)），超導磁分離(li)污(wu)水處理技(ji)術正式(shi)走(zou)向產業(ye)化(hua)。

桐廬生活污(wu)水(shui)治理項目、東莞石馬(ma)河流域(yu)治理項目、宣鋼(gang)焦化(hua)廢水(shui)提標改造項目，山西太原晉源區流域(yu)治理項目……短(duan)短(duan)3年時間(jian)，一體化(hua)超導水(shui)處理設備便(bian)“開花結果”。

“轉化”和“重合”

利用超導技(ji)術進(jin)行污(wu)水(shui)處理(li)在國內并不多見(jian)。李(li)來(lai)風告訴記者：“超導磁分離污(wu)水(shui)處理(li)技(ji)術涉(she)及多個學科(ke)領域，既要對磁種(zhong)材料了解，又要對超導技(ji)術/低溫技(ji)術和(he)污(wu)水(shui)處理(li)行業(ye)了解。”

李來風認為，超導技術(shu)“聯姻”污水(shui)處(chu)理(li)，徹底的(de)融(rong)合至關(guan)重要。“不僅要將超導技術(shu)融(rong)入到水(shui)處(chu)理(li)行(xing)業中(zhong)，在滿足(zu)各類(lei)污水(shui)處(chu)理(li)需求(qiu)的(de)同(tong)時(shi)，還要具備(bei)與本(ben)行(xing)業各種(zhong)污水(shui)處(chu)理(li)技術(shu)相互配合和促進的(de)能力(li)。”

在產業化初期，李(li)(li)來(lai)風(feng)要求(qiu)團(tuan)(tuan)隊拋開已有成績，以(yi)“空杯(bei)心態”潛心深入研究，對50多種水質水樣進行了超(chao)導磁分離(li)處(chu)理試(shi)驗，摸索處(chu)理參(can)數并驗證(zheng)處(chu)理效果。為尋求(qiu)各類污水更(geng)優的解決(jue)方案，李(li)(li)來(lai)風(feng)團(tuan)(tuan)隊還把超(chao)導水處(chu)理技(ji)術(shu)與生化法、膜法、臭(chou)氧氧化法等水處(chu)理技(ji)術(shu)進行對比試(shi)驗和配合試(shi)驗。

李來風(feng)坦言(yan)，科(ke)技成(cheng)果(guo)產業化(hua)(hua)的(de)(de)關鍵，要以“用”為出發(fa)點和落(luo)腳點，克(ke)服一(yi)般(ban)科(ke)技型公司(si)重科(ke)研、輕產品、輕經(jing)營的(de)(de)弱點，直面市(shi)(shi)場需求(qiu)，避免(mian)技術(shu)創(chuang)新(xin)的(de)(de)盲(mang)目性，從(cong)而大(da)幅縮(suo)減產品研發(fa)到商品化(hua)(hua)、市(shi)(shi)場化(hua)(hua)的(de)(de)周期，有效降低技術(shu)創(chuang)新(xin)風(feng)險和成(cheng)本，提升(sheng)技術(shu)創(chuang)新(xin)效率。

如何身兼科研和(he)經(jing)營(ying)的雙(shuang)重角色(se)？李來(lai)風研發團隊成員、中科凱(kai)凌(ling)總經(jing)理蔡方(fang)碩認為，要注重兩者的“轉化”和(he)“重合”。

“在核心技術攻關和(he)公司創立初(chu)期，研(yan)(yan)(yan)發是(shi)工作(zuo)重心，管理是(shi)研(yan)(yan)(yan)發的有效保障；在市場(chang)開拓和(he)推廣階(jie)段，經營是(shi)工作(zuo)重心，研(yan)(yan)(yan)發是(shi)核心競爭力。”實(shi)際上，這種(zhong)“轉(zhuan)化”不(bu)僅對蔡方碩提(ti)出(chu)了要求，也(ye)對整個技術團隊提(ti)出(chu)了考驗，兩(liang)年(nian)的理念融合為產品快速打入市場(chang)奠定了基礎。

在(zai)蔡(cai)方碩看來，研(yan)發和經營在(zai)科技(ji)成果產(chan)業化(hua)中(zhong)是“重(zhong)合(he)(he)”、密不可分的兩部分，“除(chu)了在(zai)企(qi)業文化(hua)塑造上要強調(diao)兩者(zhe)的重(zhong)要作用，還要看重(zhong)兩種(zhong)人(ren)才的融合(he)(he)，技(ji)術人(ren)員要考慮市場需求，經營人(ren)員要提(ti)高技(ji)術和知識(shi)水平”。

隨著國家對水處理(li)領域各項規定(ding)及政策(ce)的頒(ban)布，超導磁分離(li)污水處理(li)技術迎來(lai)(lai)非常好的發展時機，目前已進入業績(ji)增長期。李來(lai)(lai)風(feng)表示(shi)：“未(wei)來(lai)(lai)，我們將以‘直銷+代(dai)理(li)+租賃’的多樣化方式(shi)，實現產(chan)(chan)品的快速推廣，并加強(qiang)與(yu)具有相關經驗的企(qi)業合作，爭取(qu)在(zai)達產(chan)(chan)5年后在(zai)國內占(zhan)據一定(ding)的市場份(fen)額。”

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