在這其中，高氨氮廢水的凈化一直是世界性的難題。氨氮廢水來源甚廣且排放量大，如石油、化工、制藥、化肥、冶煉、食品、焦化、垃圾填埋場等均可以產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水。大量氨氮廢水排入水體不僅引起水體營養(yǎng)化、造成水體黑臭，而且將增加給水處理的難度和成本，甚至對人群及生物產(chǎn)生毒害作用。因此，有效地處理高氨氮廢水是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)和綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要課題。
PTFE中空纖維膜（簡稱PTFE膜）脫氨氮替代傳統(tǒng)工藝，降本增效實現(xiàn) CO2 大幅減排
傳統(tǒng)高氨氮廢水處理工藝有：生物法、吹脫汽提法、化學(xué)沉淀法、折點氯化法等，在實際應(yīng)用中普遍存在氨氮處理濃度受限、運行費用高、能耗高、二次污染、性能不穩(wěn)定等問題。
PTFE膜脫氨工藝為吸收、膜分離相結(jié)合的一種新技術(shù)，該項技術(shù)的出現(xiàn)，很好地解決了傳統(tǒng)工藝的弱點。PTFE膜脫氨技術(shù)工藝原理上與吹脫類似，首先調(diào)節(jié)廢水pH使其中絕大部分氨變成游離氨，同時采用硫酸等做吸收劑吸收從廢水中游離出來的氨以實現(xiàn)脫氨。
但與吹脫相比，PTFE膜脫氨微觀上將吹脫塔、吸收塔集于一體，故在外形上更加小型化；PTFE膜脫氨吹脫、吸收同時進(jìn)行，且PTFE脫氨膜相對更加密閉，亦無需鼓入空氣，相較吹脫無二次污染；PTFE膜脫氨在低壓下進(jìn)行，無需鼓風(fēng)機等耗電設(shè)備，較吹脫節(jié)能明顯。以吹脫塔3個37kW·h鼓風(fēng)機為例, PTFE膜脫氨氮工藝不用鼓風(fēng)機而減少的電耗可實現(xiàn)255噸CO2/年的減排。（按中國電力平均碳排放水平 0.92kg/kW·h, 裝置按年工作2500小時計算）。
圖：PTFE膜脫氨與傳統(tǒng)技術(shù)的對比
PTFE脫氨氮膜的高效能源于PTFE材料的優(yōu)異性能。PTFE被稱為“塑料王”，通常用于不粘鍋涂層材料，其表面能低，不易污染和結(jié)垢，化學(xué)穩(wěn)定性佳，耐強酸和強堿，且有很好的耐溫性和機械性能。與常用疏水膜材料如PP (聚丙烯）和PVDF（聚偏氟乙?。┑认啾?，疏水性，競爭優(yōu)勢明顯。
此外，由于PTFE材料本身強疏水、高強度、耐腐蝕、抗污染，PTFE膜因此也具有了使用壽命長、抗污染性強、可清洗再生等特點。這些都使得PTFE膜成為脫氨氮領(lǐng)域一股不可忽略的新勢力。
PTFE膜凈化天然氣，成為實現(xiàn)海上平臺CCUS的關(guān)鍵技術(shù)
除了在脫氨氮領(lǐng)域成效顯著，PTFE膜還被創(chuàng)新性地應(yīng)用在凈化天然氣領(lǐng)域，并成為海上平臺CCUS的關(guān)鍵技術(shù)。
圖：PTFE膜脫氨氮和凈化天然氣的原理圖
CCUS即Carbon Capture，Utilization and Storage（二氧化碳捕集、利用與封存），是指將二氧化碳大型排放源所排放的二氧化碳進(jìn)行捕集、壓縮后輸送并封存，或進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用（如食品加工、離岸驅(qū)油及生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品）以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。發(fā)展應(yīng)用CCUS技術(shù)不僅有望為其實現(xiàn)碳減排目標(biāo)提供更多可能性，而且還能夠為行業(yè)發(fā)展開拓更廣闊的空間。
具體而言，在深海天然氣開采領(lǐng)域，如果能在深海天然氣開采平臺上實現(xiàn)天然氣脫CO2，可較方便和經(jīng)濟(jì)地將分離出來的CO2注入海底或地層用于石油驅(qū)采，在高壓狀態(tài)下，CO2以半固半液的超臨界態(tài)封存在海底或地層。但常規(guī)的天然氣脫CO2工藝使用吸收塔，塔太高太大無法安裝在海上平臺。PTFE膜凈化天然氣工藝裝置的尺寸是吸收塔尺寸的五分之一到二十分之一，同時膜組件可以橫布，裝置高度大幅降低，可實現(xiàn)海上平臺安裝與運行。
圖：PTFE膜凈化天然氣工藝與傳統(tǒng)工藝
PTFE膜發(fā)展歷史
1938 年發(fā)現(xiàn) PTFE 樹脂。 PTFE 樹脂是所有氟塑料中用量的一種， 可作為機械工業(yè)的摩擦材料、 化學(xué)工業(yè)的防腐材料， 電氣工業(yè)絕緣材料、 高分子材料等很多領(lǐng)域。>
PTFE 分離膜是近幾十年內(nèi)發(fā)展起來的新型膜材料，因為其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性， 被認(rèn)為在環(huán)境領(lǐng)域和電子方面有廣闊的應(yīng)用前景。PTFE 材料具有很好的化學(xué)惰性，但其“不溶不熔”的特點給膜的制備過程帶來極大的困難。20 世紀(jì) 60 年代，美國公司采用單向拉伸法制備出PTFE平板微孔膜，但此法在膜孔徑、孔隙率及強度控制上存在一定缺陷 。大連化學(xué)物理研究所在2010年開始PTFE中空纖維膜的開發(fā)，目前已開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列PTFE中空纖維膜產(chǎn)品，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，申請發(fā)明近10項，曾榮獲中國膜工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎、IChemE (英國化學(xué)工程師學(xué)會) Malaysia Awards for Oil and Gas Award和IChemE Global Awards with Highly Commended Research Project Award，在國內(nèi)外受到廣泛關(guān)注和認(rèn)可。開發(fā)的PTFE脫氨氮膜技術(shù)成功應(yīng)用于中高濃度氨氮廢水脫除處理項目，完成國際上首套將PTFE中空纖維膜接觸器技術(shù)應(yīng)用高氨氮廢水處理領(lǐng)域的工業(yè)案例, 包括中國科學(xué)網(wǎng)，中國科技網(wǎng)，，經(jīng)濟(jì)參考和中國化工報等40多家媒體進(jìn)行了報道。
