加快经济发展方式转变

加快经济发展方式转变一、纯水在工业生产中的重要地位水是工业生产不可缺少的基础材料，但是，天然水不论是江河湖海或是天降水、地下水，都不同程度地含有多种杂质，如化学杂质（无机盐、有机物质等）、微生物杂质（细菌、病毒等）和固状杂质（如泥沙、颗粒物等）。因此，大多不能直接用于生产，需要进行纯化处理，如沉淀、过滤、蒸馏以及化学置换与吸附等，使水达到生产要求，这就是水处理工业的由来。随着工业的发展和产品的细化升级，对水质的纯度和用量，不断提出新的要求。水质提纯的技术也随之相应发展，逐渐形成一个具有专业特点的新兴产业，即纯水制备产业，为工业生产提供各种用途的纯水。当今纯水已广泛应用于电子信息产业、生命基因工程、新型材料研制三大前沿领域，以及核能、电站、航天、地质、石油、化工、冶金、机械、轻工、交通、科研、军工等各个领域，可谓工业生产无所不及。尤其是现代高科技产业更把高纯水视为不可缺少的重要基础材料，如半导体工业，从半导体材料，硅、锗、砷化镓，到大规模集成电路的生产，都属高、精、尖、极其精细的加工产业，其生产工艺必须要用18M（M表示电阻率MΩ•cm,25℃）的顶级高纯水，其纯度已接近理论纯水18•24M的绝对纯度。又如液晶材料、光导纤维、生命科学、基因工程以及高精分析等也都需要18M高纯水。而制取18M高纯水是一项技术性很强的工作，世界上只有美国等工业发达国家拥有此项技术。因此，把我国纯水制备产业搞上去，对我国工业快速发展具有战略意义。二、我国纯水制备技术状况制备纯水是一项多种相关技术的集成，如机械过滤技术、化学吸附技术、热沸蒸馏技术、紫外杀菌技术以及膜滤技术等。特别应提出的是离子交换树脂（以下简称树脂）的出现，对制备纯水具有划时代的里程碑意义。离子交换把人的视野带进了微观世界，应用树脂的神奇特性，能对水进行深度提纯，能制取18M的高纯水，这是其它方法无可比拟的。当今已成为世界各国制取纯水的重要手段，树脂应用技术已成为一个国家工业发展水平的重要标志。我国的树脂生产源于上世纪的50年代初，是美藉爱国归侨南开大学教授何秉林领导的。他放弃在美国的良好工作条件和待遇，在新中国成立后毅然回归，报效祖国，对我国工业发展有重大贡献。如今我国已成为树脂生产大国，也是树脂应用大国。国内在用树脂达十万吨以上，用户更在十万户以上，分布在工业生产的各个领域，形成一个庞大的、具有专业特点的群体，承担着为工业生产制备纯水的重任。然而，泱泱大国的树脂应用技术却很落后，与大国的地位很不相称。树脂应用技术的关键是对树脂的再生处理，当树脂的功能降低到一定程度，不能满足生产要求时，称为树脂失效。需要进行再生处理，使树脂功能复苏。再生的效果的优劣，直接影响着生产。我国的树脂再生技术落后，主要体现在：（一）从技术方面看：大多采用酸、碱静态浸泡法，即将失效的阳、阴树脂分别放入盐酸、苛性钠再生液中，24小时后，用水冲去树脂表面的酸、碱即用。这是上世纪50年代初的树脂再生方法，避开了树脂再生工艺复杂难以掌握的问题，而采取的简陋落后的方法。其再生效果很差，树脂再生率只有20～40%，且属笨重、有毒操作。这种原始简陋的方法一直延续至今，变化不大。只有少数条件较好的用户，采用比较先进的动态再生法，即使酸、碱再生液流过失效树脂，被置换下来的杂质离子随之排出，避免了重新返回树脂的弊端，因此可提高树脂的再生率。但动态法要根据树脂失效情况来配制再生液，需要控制再生液的浓度、纯度、温度、用量、流速等工艺参数，属多因素、多变量、动态反应。其中一量变动就影响全局，难以计算和驾驭。需要配备技术人员和分析手段才能进行。因此，长期以来只有少数企业采用。国内的最好水平是能制取15M的纯水。（二）从生产方式看：我国的树脂再生都由用户自己解决，即一家一户自成一统，自做再生自己使用。50年来树脂用户从千百户升到上万户，现已猛增至十万多户。落后的生产方式给社会带来日益沉重的负担。例如要采购盐酸、苛性钠，这是强腐蚀性危险品，采购后的运输须用危品专车，10万个用户购买一次，就要动用10万辆、次危品车。每车耗油按10升计，就100万升。酸、碱要分库储存，至少要20万间仓库。10万个用户至少要有10万个人，从事有毒的再生操作。10万个用户都是强酸、强污染源，严重污染环境。尤其树脂再生率低，导致频繁再生的恶性循环，更加大耗费酸、碱化工原料和水电资源。这一系列的麻烦与危害，必须要付出巨大的代价才能支撑。以上就是我国树脂应用技术落后的基本状况，现已成为制约我国工业快速发展的瓶颈。从国外情况看，美国也是树脂应用大国，也曾经历过分散落后的小作坊阶段。但他们先知先觉了一步，适时转化了，在30年前就实现了树脂再生产业化。在美国的工业城市都设有树脂专业再生工厂，集中为本地区用户再生树脂，如同更换氧气瓶、液化罐，即方便又快捷。由于采用了先进专业化的再生工艺，树脂再生率提升到70%以上，并突破了技术难关，生产出核级树脂，能制取18M高纯水。由此增强了工业基础，促进了快速发展。如美国硅谷地区的半导体工业，就受益于纯水技术的成果，将18M高纯水用于大规模集成电路，大幅提高了产品合格率，有利于新品开发，取得了迅猛发展，以致称霸世界。通过对比，可以看到我们落后了，差距很大，应当猛醒，急起直追，尽快改变落后，赶超世界先进水平。美国能做到的我们一定也能做到，而且会做的更好。三、依赖引进要付出高代价1984年我国经济进入发展时期，为振兴电子工业，开始研制大规模集成电路。这是高端极精细制造业，生产工艺需要18M高纯水。而我国当时只有15M纯水不能适用，于是走引进之路。北京一家半导体器件厂与美商洽谈，引进一套产水量5吨/时的成套设备，为此，国家支付了28万美元的高昂代价（约相当于人民币300万元。）这就是“落后就要挨打”受人欺的实例。当时仅北京的半导体行业就引进了10多套纯水设备，为此付出了数百万美元的外汇。细细分析这套设备，前级是预处理设备，由机械过滤器、炭滤器、软水器组成，纯属一般技术，中间采用了RO（反渗透）膜技术，只能制取0.1M的纯净水。唯有后级是离子交换树脂制备的混床，是制取18M水的关键。就因这部分我们没有，而付出沉痛的代价。再进一步分析，美国核级树脂所用的原料，与我国生产的树脂原料，就其品质来看不分上下，同样的原料经美国再生处理，就能制取18M高纯水。而经我国再生处理，只能制取15M纯水。其原因就是我们的再生工艺技术落后。当时美国是大工业生产的专业化工艺。而我们是小作坊生产的简陋工艺。相差悬殊，以致“挨打”。可见依赖引进并不轻松，是要付出沉重代价的。为了不再“挨打”，要有志气，我国必须拥有自己的18M高纯水技术。四、不甘落后，刻苦攻关北京市双峰纯水设备厂成立于1996年10月，是纯水设备专业制造厂。企业法人仝静亭原在北京市半导体工业公司，从事纯水技术工作。曾参与引进美国18M高纯水技术洽谈，尝到过“落后就要挨打”的滋味。由此激发上进，承担了市经委下达的“攻关18M高纯水”科研项目，在攻关过程中，抓住三个技术关键：（一）依据树脂再生基理，必须淘汰静态再生法而采用动态再生。（二）从模糊哲理中悟出，必须摆脱动态再生法，长期未能解决的多因素、多参数、动态变化的复杂计算。采用适度“足够量”的再生液，确保再生效果。同时做到“物尽其用”，消除无效空排。（三）参考国外技术动态，必须采用适合我国国情的产业化技术，取代分散落后的小作坊。通过潜心研究，在传统再生工艺的基础上，扬长避短，把树脂再生全过程，划分为6个具有专业特点的工序，采用专业强化手段，组成一个完整、有序、具备产业化特点的生产线，创新出一套全新的树脂再生工艺。经过生产型实验，取得明显成效，研制成功18M高纯水。为把科研成果转化为生产力，继而做了放大样，建成能产150吨/年的树脂再生系统。经二年的生产实践，并进一步完善，效果显著，完成了“攻关18M高纯水”的任务。五、树脂专业再生系统的功能及特点这是由6个专业子系统组成的，具有产业化特点的生产线，具体如下：（一）纯水制备子系统：专为树脂再生提供10－15M的纯水。用于配制再生液，冲洗树脂等。水质纯度高，可大幅减少再生过程中的，有效交换容量损失，是提高树脂再生率的重要措施。过去传统再生方式，用自来水或低质水配制再生液、冲洗树脂，带入大量杂质离子，消耗树脂的功能，导致树脂再生率大幅下降，是再生效果差的重要原因。（二）再生液配制子系统：专为工艺需要配制再生液，能准确控制配比浓度、纯度、温度、用量、流速等参数，保证再生液的“足够量”。并通过密封管路输送，确保失效树脂得以充分再生，达到预期效果。过去传统再生方式，不注重再生液配比，随意性很大，并多属再生液用量不足，故再生效果很差。（三）树脂分层子系统：专用于失效混合树脂的分层，为单质的阳、阴树脂强化再生好准备。采用食盐液使阳、阴树脂全失效，利用其比重差，可将阳、阴树脂分离开，并有水层相隔。过去传统方式，采用大盆分层，不适使用食盐分层。因阳、阴树脂未达全失效状，其比重差小，难以分清。以致阳、阴树脂中互有异质树脂，呈失效状，也是再生效果差的原因。（四）树脂再生子系统：是实现功能离子（H+、OH-）置换失效树脂上杂质离子的核心部分。采用多柱串联、逆流再生工艺，实现了再生液的“足够量”与“物尽其用”的恰当配合。被置换下来的杂质离子随流动液排出体外，避免重返树脂的弊端，使强化再生顺利进行。确保再生效果优质、稳定。过去传统再生方式，采用静态再生，被置换下来的杂质离子不能排出，阻止功能离子置换。另阳、阴树脂在同一柱内，不可避免盐酸对阴树脂失效、苛性钠对阳树脂失效的交叉失效弊端。尤其是在分层区的树脂处于失失效状态，这是再生效果差的重要原因，也是长期未能解决的老大难问题。（五）树脂混合子系统：专用于制备滤床。将再好的阳、阴树脂，按比例混合均匀，调整PH值（酸碱度），使产水呈中性。并通过微量残留酸、碱的静态平衡后，检测电阻率，达标入库。确保树脂应用的良好效果。过去传统方式，不注重阳、阴树脂的比例，更不注重调整PH值，其产水多为偏酸或偏碱，影响使用效果。另外，用户自做再生后不做酸、碱平衡，马上冲兆（M），电阻率经缓慢上升后才能使用。冲洗过程约2～3小时，因其产水尚未达标，而白白流失，浪费很大。如北京一家半导体器件厂，混床产水5吨/时，要求水质≥10M。混床再生后马上冲兆，产水电阻率由0.2M缓慢上升，约3小时升至10M才能用。不但白白的流失15吨10M以下的水，而且还消耗树脂功能。如用我厂制备的混床，无须冲兆，通水后1～2分钟即达15M以上，可见节水潜力之大。（六）废液治理子系统：是必不可少的环保措施。再生树脂的酸、碱废液，全部通过密封管路，分别收集于酸、碱废液槽，经中合处理后达标排放，完全符合国家规定的环保要求。过去传统方式，缺乏环保措施，酸、碱气雾四处弥散，污染大气。冲洗树脂的酸、碱废液，大多未经处理而直接排放，污染水源。产业化的生产方式，体现出高科技的优势，是新的生产力，实现了大批量、连续性的大生产。具有优质、高效、低能耗的显著效果，这是传统落后的再生方式无法比拟的。产业化的生产方式还实现了二点突破，一是突破了我国50年来分散落后的小作坊方式，把树脂再生引上了产业化道路。由此开始跨入世界先进水平。一是突破了我国50年来，只能生产原料型树脂的格局。以大生产方式开发出高能型（简称GN）树脂，这是质的飞跃。GN树脂内含高能量，无须再做加工处理，即可直接使用。其中GN-18型树脂能成功制取18M高纯水，达到国际先进水平,为我国填补了一项技术空白。本项技术创新，于2005年3月，获得国家知识产权局授予的“实用新型专利证书”。2005年6月，经国家科技部等4部委联合评审，认定“GN-18高能型离子交换树脂”，为“国家重点新产品”，要求推广应用。六、治理落后的二种选择树脂制备纯水，是工业生产的基础材料，事关全局，意义重大。面对我国树脂应用，量大面广的落后局面。如何尽快改变落后、赶超先进，有二种选择：(一)传统方式：按过去的经验，即“谁有问题谁解决”，责令树脂用户自行改造。把10多万个用户动员起来，淘汰原始落后的树