2025年4月18日，澳大利亚技术科学与工程院院士、昆士兰大学张西旺教授受邀做客北京大学深圳研究生院“南燕大讲堂”第122讲，以“高选择性离子分离膜及其节能工艺”为题，为师生带来了一场兼具学术深度与实践价值的精彩报告。张西旺深耕于膜和先进的氧化技术，先后担任陶氏化学研究中心主任、澳大利亚绿色电化学二氧化碳转化卓越研究中心（GetCO2）主任、澳大利亚国家节能分离研究中心创始主任等职务。讲座由环境与能源学院院长秦华鹏教授主持。现场座无虚席，反响热烈。

大讲堂现场

聚焦节能分离：膜技术的革新与应用

张西旺从分离技术在工业中的核心地位切入，指出全球约10%-15%的能耗用于分离工艺，而膜技术的高效节能特性使其成为关键突破口。他介绍，其团队通过构建基于二维材料（如MXene）的离子通道，模拟自然界钾离子通道的高选择性机制，成功开发出孔径均匀（0.6-0.7纳米）且表面功能化的新型膜材料。这类膜在盐湖提锂等场景中表现卓越：通过引入络合剂EDTA，锂镁分离效率从传统纳滤膜的不足50%提升至97%，并副产高纯度氢氧化镁，大幅降低工艺成本。该成果发表于2024年，直接推动国内锂行业股价飙升，被誉为“革命性突破”。

秦华鹏主持

“技术的价值在于回应真实需求，而非一味追求复杂度。”针对偏远地区的水处理需求，张西旺团队设计了离网式太阳能驱动净水装置。该装置整合可折叠太阳能板、低压膜分离与自清洁技术，无需电网与化学药剂，解决了非洲及太平洋岛国原住民的饮水难题，体现了“需求驱动研究”的核心理念。

绿色碳循环：从减排到资源化

张西旺进一步探讨了二氧化碳电化学转化技术。他指出，单纯减排无法实现碳中和，需将二氧化碳转化为高附加值化学品（如乙烯、尿素）。其团队开发的“电化学二氧化碳转化器”以可再生能源驱动，通过调控催化剂、电极与膜组件，直接利用大气中的二氧化碳合成化学品，每生产1吨乙烯可消纳3.1吨二氧化碳，颠覆传统石化工艺的高碳排模式。目前，该技术能量效率与长期稳定性已接近工业化门槛，未来有望与生物转化技术结合，构建多路径碳循环体系。

张西旺授课

产学研协同：从实验室到产业落地

张西旺分享了其领导的澳大利亚国家级节能分离中心成果：5年内，1200万澳元投入撬动8倍经济回报，孵化了20余项技术并实现产业化。他强调，膜技术需与工艺优化紧密结合，其团队正探索将二维材料通道理论应用于聚合物膜，以拓宽其在储能、生物制药等领域的应用。

互动环节：交叉学科的启发

在提问环节，听众就红树林仿生膜、餐厨垃圾碳源分离等议题与张教授展开探讨。谈及膜仿生研究，自然膜（钾离子通道、红树林根系膜等）在性能及稳定性方面目前远超过人工合成膜，每一次技术的飞跃更取决于对机理理论的突破。针对膜污染问题，张西旺指出需通过工艺参数优化而非单纯材料改进。对于二氧化碳转化挑战，他坦言当前技术经济性仍依赖可再生能源成本下降，但长期前景乐观。

现场互动

讲座期间，张西旺高度赞誉了北大深研院的学术氛围，并多次欢迎师生赴昆士兰大学交流。他强调，膜技术虽历经半世纪发展，仍是一片充满潜力的“年轻领域”，需全球学者携手攻克基础理论与工程化难题。

最后，秦华鹏向张西旺赠予“南燕大讲堂”纪念牌。

秦华鹏向张西旺赠予“南燕大讲堂”纪念牌

本场讲座不仅深入浅出地展现了膜技术的前沿动态，更为师生勾勒出一幅“技术-产业-生态”协同发展的可持续蓝图。未来，随着“二氧化碳资源化利用”等碳转化产业的迅速发展，期待碳中和事业也必将成为现实。