國內(nèi)外膜分離市場競爭力分析及應(yīng)用前景預(yù)測

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膜分離技術(shù)是指借助膜的選擇滲透作用, 在外界能量或化學(xué)位差的推動作用下對混合物中溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級、提純和富集。

國外膜分離現(xiàn)象早在250多年以前就被發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過近20年的發(fā)展，其應(yīng)用已從早期的脫鹽發(fā)展到化工、輕工、石油、冶金、電子、紡織、食品、醫(yī)藥等工業(yè)廢水、廢氣的處理，原材料即產(chǎn)品的回收與分離和生產(chǎn)高純水等，是適應(yīng)當(dāng)代新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要高新技術(shù)。

在所有海外國家中，美國和日本在高性能分離膜領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢尤為明顯。美國在高性能分離膜領(lǐng)域的代表型企業(yè)有覆蓋面較大的陶氏杜邦公司、科氏濾膜系統(tǒng)有限公司；專注于氣體分離膜的Air Productsand Chemicals公司、Membrane Technology &Research公司等。

日本方面，高性能分離膜領(lǐng)域覆蓋較全的公司有日東電工株式會社、東麗株式會社，另外還有偏向氣體分離的宇部興產(chǎn)株式會社（UBEINDUSTRIES,LTD.）、專注于超濾微濾的旭化成株式會社。2017年10月18日，旭化成的水處理用中空纖維過濾膜“Microza?”確定被科威特市近郊的反滲透膜法海水淡化裝置“多哈Phase1”作為預(yù)處理膜采用。

歐洲方面，在高性能分離膜領(lǐng)域較為領(lǐng)先的企業(yè)有法國蘇伊士環(huán)境集團(tuán)、德國邁納德、德國OSMO Membrane Systems GmbH，以及以水通道蛋白和正滲透為主要特色的丹麥Aquaporin A/S、專注于無機(jī)膜研發(fā)的法國TAMI Industries、較早進(jìn)行均相電滲析膜和雙極膜研發(fā)生產(chǎn)的德國Fumatech等。

中國方面：在科技部制定的《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》中，新型功能與智能材料方向規(guī)劃了高性能分離膜技術(shù)，重點(diǎn)研究高性能海水淡化反滲透膜、水處理膜、特種分離膜、中高溫氣體分離凈化膜、離子交換膜等材料及其規(guī)?；a(chǎn)、工程化應(yīng)用技術(shù)與成套裝備，制膜原材料的國產(chǎn)化和膜組器技術(shù)，旨在攻克高性能分離膜方向的基礎(chǔ)科學(xué)問題以及產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用集成關(guān)鍵技術(shù)和高效成套裝備技術(shù)。

目前，我國膜產(chǎn)業(yè)已經(jīng)步入一個快速成長期，超濾、微濾、反滲透等膜技術(shù)在能源電力、有色冶金、海水淡化、給水處理、污水回用及醫(yī)藥食品等領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模迅速擴(kuò)大，新興技術(shù)，例如正滲透、雙極膜電滲析等，也有多個具有標(biāo)志性意義的大工程相繼建成并投產(chǎn)。據(jù)中國膜工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2011-2016年我國膜產(chǎn)業(yè)市場的年均增長速率保持在27%以上，且今后幾年我國的膜產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)保持兩位數(shù)以上的增幅。據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年膜分離行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究及投資潛力預(yù)測評估報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2017年，我國整個膜產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模達(dá)到1710億元，預(yù)計(jì)2018年市場規(guī)模將超過2000億元。據(jù)相關(guān)研究院測算，到2023年我國膜產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將接近4000億元。而膜產(chǎn)品制造業(yè)的年增長率也將超過20%，大大高于國際水平。

國內(nèi)膜分離技術(shù)的發(fā)展是從1958年對離子交換膜的研究開始的，數(shù)十年來,取得了長足的進(jìn)步。目前中國研究所涉及的領(lǐng)域遍及膜科學(xué)與技術(shù),從材料的應(yīng)用到產(chǎn)品的開發(fā)等方面。經(jīng)過20年的努力,中國在膜分離技術(shù)的研究開發(fā)方面已涌現(xiàn)出一批具有實(shí)用價值,接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平的成果。但從總體上講,特種分離行業(yè)，中國的膜分離技術(shù)和世界先進(jìn)水平相比還有不小的差距,還有待于進(jìn)一步研究開發(fā)，膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍舊落后于歐美發(fā)達(dá)國家。近些年來隨著國家對膜產(chǎn)業(yè)，尤其是對環(huán)境保護(hù)的日益重視，我國膜技術(shù)發(fā)展活躍、市場增長較快。

目前，國內(nèi)從事膜分離技術(shù)的企業(yè)主要有美國陶氏化學(xué)、美國3M、美國GE水處理技術(shù)、日本東麗株式會社、德國默克˙米利波爾、日本旭化成株式會社、美國海德能、美國丹納赫、英國Pentair、美國科氏濾膜。

產(chǎn)品應(yīng)用：根據(jù)工業(yè)應(yīng)用膜過程中，一般將膜分離技術(shù)分為以下幾種：

①微濾（MF）又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?/span>0.1～1微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進(jìn)行分離，可作為一般料液的澄清、保安過濾、空氣除菌。

②超濾（UF）是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑范圍在0.05至0.1微米。超濾過程通常可以理解成與膜孔徑大小相關(guān)的篩分過程，超濾膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000Da，故超濾膜能對大分子有機(jī)物（如蛋白質(zhì)、細(xì)菌）、膠體、懸浮固體等進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于料液的澄清、大分子有機(jī)物的分離純化、除熱源。

③納濾（NF）是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術(shù)，其截留分子量在80～1000Da的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米。膜的截留特性是以對標(biāo)準(zhǔn)NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60%～90%，相應(yīng)截留分子量范圍在100～1000Da，故納濾膜能對小分子有機(jī)物等與水、無機(jī)鹽進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時進(jìn)行，其在制藥、生物化工、食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。

④反滲透（RO）是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動力，而實(shí)現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術(shù)的一個重要組成部分，能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛。

⑤電滲析（electro-osmosis）是利用荷電膜（離子交換膜）對陰陽離子的選擇性透過性質(zhì)，在電位差推動力的作用下，使陰陽離子從水溶液中分離的一種分離方法。

從具體應(yīng)用來看，水與廢水處理對膜分離技術(shù)的需求最大。海水淡化、污水處理、工業(yè)廢水處理、天然礦泉水處理中，膜分離技術(shù)的使用日益增長。另外，醫(yī)藥應(yīng)用最大化地體現(xiàn)了這種技術(shù)的價值所在。

從地域來看，亞太地區(qū)將稱霸膜分離技術(shù)市場，發(fā)展速度最快。主要由于中國與印度市場在水與廢水處理、醫(yī)藥、食品醫(yī)療方面的膜分離處理需求空間廣闊。