国内外膜分离市场竞争力分析及应用前景预测

日期: 2020-07-23
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国内外膜分离市场竞争力分析及应用前景预测

 

膜分离技术是指借助膜的选择渗透作用, 在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集。

国外膜分离现象早在250多年以前就被发现,经过20年发展,其应用已从早期的脱盐发展到化工、轻工、石油、冶金、电子、纺织、食品、医药等工业废水、废气的处理,原材料即产品的回收与分离和生产高纯水等,是适应当代新产业发展的重要高新技术。

在所有海外国家中,美国和日本在高性能分离膜领域的领先优势尤为明显。美国在高性能分离膜领域的代表型企业有覆盖面较大的陶氏杜邦公司、科氏滤膜系统有限公司;专注于气体分离膜的Air Productsand Chemicals公司、Membrane Technology &Research公司等。

日本方面,高性能分离膜领域覆盖较全的公司有日东电工株式会社、东丽株式会社,另外还有偏向气体分离的宇部兴产株式会社(UBEINDUSTRIES,LTD.)、专注于超滤微滤的旭化成株式会社。2017年10月18日,旭化成的水处理用中空纤维过滤膜“Microza™”确定被科威特市近郊的反渗透膜法海水淡化装置“多哈Phase1”作为预处理膜采用。

欧洲方面,在高性能分离膜领域较为领先的企业有法国苏伊士环境集团、德国迈纳德、德国OSMO Membrane Systems GmbH,以及以水通道蛋白和正渗透为主要特色的丹麦Aquaporin A/S、专注于无机膜研发的法国TAMI Industries、较早进行均相电渗析膜和双极膜研发生产的德国Fumatech等。

中国方面:在科技部制定的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中,新型功能与智能材料方向规划了高性能分离膜技术,重点研究高性能海水淡化反渗透膜、水处理膜、特种分离膜、中高温气体分离净化膜、离子交换膜等材料及其规模化生产、工程化应用技术与成套装备,制膜原材料的国产化和膜组器技术,旨在攻克高性能分离膜方向的基础科学问题以及产业化、应用集成关键技术和高效成套装备技术。

目前,我国膜产业已经步入一个快速成长期,超滤、微滤、反渗透等膜技术在能源电力、有色冶金、海水淡化、给水处理、污水回用及医药食品等领域的应用规模迅速扩大,新兴技术,例如正渗透、双极膜电渗析等,也有多个具有标志性意义的大工程相继建成并投产。据中国膜工业协会统计,2011-2016年我国膜产业市场的年均增长速率保持在27%以上,且今后几年我国的膜产业将继续保持两位数以上的增幅。据中金企信国际咨询公布的2020-2026年膜分离行业发展战略研究及投资潜力预测评估报告》统计数据显示:2017年,我国整个膜产业市场规模达到1710亿元,预计2018年市场规模将超过2000亿元。据相关研究院测算,到2023年我国膜产业产值将接近4000亿元。而膜产品制造业的年增长率也将超过20%,大大高于国际水平。

国内膜分离技术的发展是从1958年对离子交换膜的研究开始的,数十年来,取得了长足的进步。目前中国研究所涉及的领域遍及膜科学与技术,从材料的应用到产品的开发等方面。经过20年的努力,中国在膜分离技术的研究开发方面已涌现出一批具有实用价值,接近或达到国际先进水平的成果。但从总体上讲,特种分离行业,中国的膜分离技术和世界先进水平相比还有不小的差距,还有待于进一步研究开发,膜产业的发展仍旧落后于欧美发达国家。近些年来随着国家对膜产业,尤其是对环境保护的日益重视,我国膜技术发展活跃、市场增长较快。

目前,国内从事膜分离技术的企业主要有美国陶氏化学、美国3M、美国GE水处理技术、日本东丽株式会社、德国默克˙米利波尔、日本旭化成株式会社、美国海德能、美国丹纳赫、英国Pentair、美国科氏滤膜。

产品应用:根据工业应用膜过程中,一般将膜分离技术分为以下几种:

①微滤(MF)又称微孔过滤,它属于精密过滤,其基本原理是筛孔分离过程。鉴于微孔滤膜的分离特征,微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物,以达到净化、分离、浓缩的目的。对于微滤而言,膜的截留特性是以膜的孔径来表征,通常孔径范围在0.1~1微米,故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离,可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。

②超滤(UF)是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程,膜孔径范围在0.05至0.1微米。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程,超滤膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征,通常截留分子量范围在1000~300000Da,故超滤膜能对大分子有机物(如蛋白质、细菌)、胶体、悬浮固体等进行分离,广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。

③纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术,其截留分子量在80~1000Da的范围内,孔径为几纳米。膜的截留特性是以对标准NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率来表征,通常截留率范围在60%~90%,相应截留分子量范围在100~1000Da,故纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离,实现脱盐与浓缩的同时进行,其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广阔的应用前景。

④反渗透(RO)是利用反渗透膜只能透过溶剂(通常是水)而截留离子物质或小分子物质的选择透过性,以膜两侧静压为推动力,而实现的对液体混合物分离的膜过程。反渗透是膜分离技术的一个重要组成部分,能够去除可溶性的金属盐、有机物、细菌、胶体粒子、发热物质,也即能截留所有的离子,在生产纯净水、软化水、无离子水、产品浓缩、废水处理方面反渗透膜已经应用广泛。

⑤电渗析electro-osmosis)是利用荷电膜(离子交换膜)对阴阳离子的选择性透过性质,在电位差推动力的作用下,使阴阳离子从水溶液中分离的一种分离方法。

从具体应用来看,水与废水处理对膜分离技术的需求最大。海水淡化、污水处理、工业废水处理、天然矿泉水处理中,膜分离技术的使用日益增长。另外,医药应用最大化地体现了这种技术的价值所在。

从地域来看,亚太地区将称霸膜分离技术市场,发展速度最快。主要由于中国与印度市场在水与废水处理、医药、食品医疗方面的膜分离处理需求空间广阔。


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