现代文明离不开化学、化学工程及化工产品,它们提供着各种各样的高性能材料,支撑着高科技产品的发展,在解决能源、环境、材料和信息等领域的卡脖子问题等方面发挥着重要作用。中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌表示,现代社会的经济发展和全人类的衣、食、住、行都离不开化学和化工产品,化学与化学工程是高新科技的发端和支撑,其所支撑的泛化学工业在食品、制药、医用材料等人类健康支撑产业方面发挥着重大作用,是国民经济的脊梁。

膜技术是一种新型高效的分离技术,是多学科交叉的产物,也是化学工程学科发展的新增长点。随着经济的发展、社会的进步和人类对不断提高生活品质的需求,能源紧张、资源匮乏、环境污染的问题越来越突出,而膜分离技术正是解决这些人类面临的重大问题的新技术之一。
膜技术的核心是“膜”,它不仅影响着我们日常生活的方方面面,在我们的身体里也无处不在。众所周知,构成动物及植物的最小基本单元是细胞,而真核细胞的外壁被称为细胞膜。人的身体是由无数细胞构成的,所以说我们的全身都是膜。生物膜的作用举足轻重,它是保障人类及所有的动物、植物维持生命正常运转的最为重要的组成单元。
膜的家族极为庞大,生物膜仅仅是其中的一种。目前在人类生产生活中,应用最广的当属人工合成高分子膜。科学家们模仿生物膜的功能,研制出了一系列人造功能膜。例如:自然界中一种叫石毛的藻类具有把铀富集750倍的功能,模仿石毛研制出了能分离并浓缩铀235和铀238的功能膜,早期制造原子弹用的铀235就使用了这一技术;模仿肾脏排除血液毒素的功能,科学家们制出了透析膜,挽救了千千万万尿症患者的生命;鱼能够通过鳃,把溶解在水里的氧气分离出来供自己呼吸,模仿鱼,科学家研制出了氧合膜,用于制造人工肺,可以摄取氧气,排出二氧化碳,在进行心脏手术时代替人体肺脏。
功能膜的功能涵盖了物质分离、能量转换、物质转化、控制释放、荷电传导、物质识别及信息传感等功能。在众多功能膜中,研究开发时间最长、技术最成熟、应用最广泛的是具有分离功能的膜,简称分离膜。
化学合成及化工分离技术是20世纪七大技术发明之一,人类通过化学合成和化工分离技术,制成了2285万种新物质和新材料,以分离膜为核心的膜科学技术是化学工程学科的重要组成部分,它的诞生和发展与化学及化学工程的发展密切相关。
化学和化学工程为分离膜技术提供了制膜的原材料,膜的制备、膜传递过程的研究及膜的工程应用,无一不应用化学工程学科的基本理论和方法。然而,分离膜技术的出现又对化学和化学工程的发展产生了举足轻重的影响。
当今膜分离技术的应用,涉及国民经济各个领域,像工业生产领域,以及生物、食品、医药等领域。未来,膜科学技术的持续发展必须面对三个关键科学问题:功能与结构;结构形成与控制;应用与结构演变。膜科学技术的开拓性进展必须解决三个层次的问题:基础科学问题、创新流程、重大工程应用。
围绕上述问题,要建立面向应用过程的膜材料设计与制备的理论框架,建立我国膜及膜材料设计与制备的技术平台。在技术层面上要解决对我国国民经济有重要影响的特种膜,及膜材料的微结构控制和膜形成的关键问题,为我国膜领域的跨越式发展和膜技术在能源、水资源、环境保护和传统产业改造领域的重 大应用工程奠定技术基础。