Основные направления развития мембранной техники и мембранных технологических процессов

1. Мембранные процессы очистки сточных вод с выделением ценных компонентов 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 переработке 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 контроля воды, анализа сыворотки крови, аппараты для плазмофереза и оксигенации крови.

8. Процессы селективного массопереноса с использованием жидких мембран для извлечения и концентрирования химических продуктов из различных сред (мембранная экстракция, пертракция, курьерный механизм).

9. Научные основы получения мембранных катализаторов и 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 термически и химически стойких 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 перспективам развития ("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 конкурентоспособными разработками.

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 анализа воды и др. Обращает на себя внимание разработанный и изготовленный в соответствии с заданием тендера Миннауки России передвижной исследовательско-технологический мембранный комплекс. Его использование для отработки новых технологий позволит получать исчерпывающий набор экспериментальных результатов с 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 условиях, хотя мощности по выпуску 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 база. Она создана (ВИНИТИ - 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 направления "Мембранные и другие 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.