9月26日，第三届未来与发展大会在北京隆重举行。中国工程院院士、环境工程专家，国家环境咨询委员会委员侯立安，出席了第三届未来与发展大会并做《膜分离制备健康水的关键技术研究进展》的特邀报告。

侯立安教授在报告中指出，当前随着我国经济社会的快速发展，人民群众的生活水平得到了巨大改善，饮水观念也发生了改变，从原来有水喝到喝好水。在如今多元化饮水时代里，喝什么样的水才对人体健康有益，这个问题备受大家关注。我们提出喝健康水，当然现在针对健康水的定义还没有完全的形成，还在某些方面存在一些争议。但无论如何，喝对人体健康有益的水和高质量的水是大家都认可的。

健康水就是不含有害物质且具有一定量矿物质微量元素的水，满足国家现行生活饮用水卫生标准的前提下，最大限度地保留矿物质且长期饮用对人体有益健康的水。2021年颁布的团体标准健康饮用水水质也对健康水给出了定义。这是我们对健康水的认知逐步加深的过程。

健康水三个字看似简单，制备起来却并不容易。我国在过去较长一段时间里，由于发展方式粗放，思维观念落后，导致我国实现健康水面临着诸多挑战。众所周知，水危机是全球重大挑战。全球30亿人面临缺水困境，我国近7亿人处于缺水状态，水资源年缺口量达500亿吨，部分区域水体面临新污染物的污染，还有其他一些非传统安全导致的风险。膜分离是新型化工分离领域的战略制高点。我国高度重视膜技术的发展，长期将其定为国家战略性新兴产业，如《国家中长期科学发展规划纲要》明确提出，研究海水膜法低成本氮化技术及关键材料。在《十三五规划》中强调，研究海水膜法低成本氮化技术及关键材料。《能源技术革命创新行动计划》中也表明，高效核污染处理技术的创新是核能行业技术创新的重点之一。美国出台的《清洁水规则》明确强调，自此采用或实施创新的水处理技术，包括膜技术以实现该法案，保护或恢复国家水资源的目标。日本出台的《水循环基本法案》指出，水处理厂采用微滤超滤，反渗透等膜过滤工艺，生产安全高质量的饮用水。欧盟印发的《水框架指令》强调，膜技术可以在实现目标方面发挥重要作用，特别是在水处理和资源回收方面。

我们国家膜产业发展的历程，大致也是经历了这么几个阶段。上个世纪60年代到80年代，我们国家逐步成为离子交换膜的生产国，膜产业开始发展阶段被称为是我们国家膜产业的初步发展阶段。20世纪80年代到90年代的中期，像这个反渗透膜特别是超滤膜等等相继投产，大量的应用，靠进口膜材料基本上扭转依赖进口面，而且我们的超滤膜技术不仅满足国内的市场需求，而且走向了世界。从上个世纪90年代到现在，或者说到今后若干年，我们国家的膜产业到了快速的发展阶段。我们不仅有传统的微绿超绿纳绿反渗透膜，而且有完备的生产线满足国内需求，赢得了一些外汇，同时也开展一些以纳米材料为核心的新膜技术的制备或应用。

侯立安认为，我国膜技术发展成效显著。主要归纳为以下三个方面：

一是膜制备从无到有的突破。我国膜工业从上个世纪50年代一纸空白到如今已形成一系列具有自主知识产权，性能达到国际领先水平的膜材料和膜过程。据报道，2023年我国膜工业总产值一超4,300亿元，占全球总产值的30%以上。

二是我国膜技术理论创新取得了新突破。如将图灵理论引入到聚酰胺分离膜形成过程的机理，阐释提出利用单体扩散行为精准调控拖延膜纳维结构的新路径，开展鱼类表面抗粘附特性仿生研究，发现局部核电平衡自由水合的现象。提出膜表面核电平衡的抗污染机制。

三是某技术应用的领先，如目前我国的某个企业已成为全球三家国内唯一的芯片制造。用超纯水分离膜的供应方浙江膜海水氮化工程已建成全球单机规模最大的海氮工程。那么传统膜技术主要是这几个方面的应用。

一个就是把对这几个比较难处理的废水处理到达标排放符合国家的排放标准。另外一个针对一些缺水的地区或者是建在沿海地方的一些工业厂里的水资源的开发利用。同时我们技术还可以用于一些资源的回收利用，从农水中提取一些重金属予以回收。传统的膜技术在应用的过程中也存在着一些问题，因为我用传统的微滤超滤纳滤反渗透，这些膜材料要有效的解决高温高压和腐蚀环境中的过滤，难度还是有点大，在膜的通过率通量我们希望尽量大，另外一个又不希望它污染的太严重，使用的周期太短。所以在膜的透过性和选择性这两个关键性能指标方面，基本上是个跳跳板，这个透过性好，这个选择性也要好，而且使用的周期又要长，污染尽可能的减少。在这一方面很难达到平衡，所以基于这个情况就是开展新膜技术的研究非常必要。近年来随着科学技术的发展，新材料也不断的涌现，所以要开发耐高温抗污染耐酸碱等性质稳定成本低廉的新型膜材料，以降低成本提高膜的性能，同时各种膜分离技术的组合使用刚才我也提到了，是膜技术和传统的工艺作为膜的预处理或者后处理，基本上团结的比较好的。但是怎么进一步优化它的组合工艺，也是我们在应用过程中针对不同的工业废水的水质特点要必须面对的一个。

首先特殊膜的制备原材料我们还有些欠缺。近年来，我国新材料产能虽然有显著提高，但生产力和技术相对偏弱，无法满足国内高端产品的需求，有些还是依赖进口补给，制约特殊膜材料的规模化生产成为特殊膜制备原材料选择的关键技术难点之一。现有部分国产膜材料的产品性能与国外产品相比，在一些指标方面个别的指标仍有差距，膜产品规格不全，缺乏竞能力，有待进一步的提高拓展。同时针对膜材料分离机理和植被工艺也还尚未完全形成实质性的突破，新膜材料基础结构设计能力薄弱，高性能低成本新膜材料的规模化植被关键技术仍有待突破。因此加强优质膜材料的开发，延长膜的寿命，提升膜的通量和抗污染的能力是当前新膜亟待解决的紧迫问题，健康饮水不仅关注水的安全性，还关注饮用水的口感和营养价值，饮用水中存在的许多元素是人体所必需的，包括像钙镁硒铜锌等等。如何最大限度地保留对人体有益的矿物质是新膜制备健康水的关键技术瓶颈之一。

侯立安指出，关键技术创新，引领健康水制备技术难题的突破。一是瞄准科技前沿强化新膜与健康水相关理论的研究。首先要加快新膜技术强制的国家标准的制定。目前我国已有新膜技术与膜组建标准70余项，这些标准中国家标准38项。其余大多为行业标准，但大多数为推荐性标准。其次要加快健康水相关国家标准制定，仅有团体标准健康饮水水质。但为进一步指导新膜在健康水产业的应用，应深入研究新膜的成膜机理及分离机理，有助于科学的理解或者解析膜的分离过程。二是基于新型的材料，加强新型木材料的开发与应用，加快形成膜业新质生产力。要突破传统膜技术的发展瓶颈，最核心的关键在于新型膜材料开发。因此，立足科技创新，开发材料用料少、选择性高、透光性好、耐污染性强的新型水处理膜材料，积极培育新材料先进制造等新兴产业，是加快形成农业新质生产力的关键。团队利用注入像石墨烯有机共价框架材料等新型材料，构建含纳米通道的超薄粉里层展现出远超过传统聚合物膜对于饮用水源新污染物的分离性能，如含纳米颗粒的混合机脂膜，有机供架框架膜吸附分离膜等相关的研究成果，已在国际相关的期刊上发表。由于浓茶激化与膜污染等因素导致高渗透性反渗透技术应用受到限制，而膜材料多样性及制膜研究的成本有限性，基于不同建膜方法的膜材料性能预测赋予制能巡游算法，有望成为识别具有潜力的膜材料的有效方式，助力膜材料重新设计，从而提升海水淡化等领域的应用能力。另外，要重视纳米材料在水处理领域应用，特别是难降解的新污染物移植去除。刚才我也提到了新膜材料其中相当一部分新膜是用纳米材料对传统的微滤超滤纳氯反渗透进行改性，进而对污染物净化效果比传统的膜相对要更好，因此要加强这方面的研究。在重视它在净水中作用的同时也要加强对纳米材料的生物安全性。

三是面向复杂水源开发健康水制备的新膜工艺，特殊环境下没办法找到清洁水源制备健康水的时候，像一些复杂的水源，如受核沾染的水还有类似新冠病毒污染的水或者新污染物污染的水等，均可能成为制备健康水水源。当然，这是说在无水源无好水无矿泉水可用的前提下要做这项工作，这些复杂水源水质差异大且污染物种类多，可能影响膜工艺的正常运行，严重阻碍膜技术在健康水产业的应用，因此，亟待开发适合于不同复杂水源的健康水质新膜工艺，解决特殊环境下饮用水源污染的问题，保障健康水的制备及供应具有广阔的应用前景。水中放射性污染防控的研究主要集中在废水领域，对饮用水放射性污染问题未给予充分关注，相关研究工作开展的相对较少。鉴于此，我们团队为了放射性污水开发，一些废水中的放射性核素去除技术围绕出水的放射性指标，难以满足饮用水标准的要求的技术斑点，以碘色布为典型核素开展钠氯组合工艺实验研究取得了很好的去除效果，经过钠氯组合工艺去除后放射性沾染水净化效果较好，揭示了纳氯超低压反渗透膜去除丝色的净化效能及机率提出了水中共存离子，对不同水合离子半径核素分离的空间尺寸、排阻及照暖作用的影响规律。

四是立足主动安全理念，建设前瞻性的智慧水厂，面向双碳目标新污染物控制及新型工业化推进未来的城市水厂建设，应该加强科技创新，开发先进膜材料与多膜的基层工艺和和技术。对融合大数据物联网与机器人等新技术，实现水厂工艺灵活化管理智能化、水质多激化的目标，成为真正与社会融合互利共生的城市基础设施，助力持续打好碧水保卫战，控制水体污染，提升水环境质量，保障用水安全，是建设美丽健康中国的重要基础性工作。

膜法水处理技术作为21世纪最有发展前途的清洁技术之一，凭借其分离效率高、出水水质好、占地面积小等优势，备受水处理领域的关注，在工程实践中膜法水处理技术仍然面临着材料性能提升工艺优化和节能降耗，膜逐渐修复回收等方面的技术挑战，未来我感觉到应从膜分离的理论，新膜材料新膜偶合工艺大数据智能化等领域着手开展关键技术创新研究，有望能够在上述问题上取得一些突破。