第一節(jié) 膜材料與膜組件產(chǎn)品分類與構(gòu)成 分析

一、膜材料與膜組件 行業(yè) 產(chǎn)品分類標(biāo)準(zhǔn)

1、按膜材料可分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜，已 研究 過(guò)的可用作有機(jī)膜材料的有幾百種，但目前可用作商品膜的膜材料只有數(shù)拾種。主要有醋酸纖維素(CA)、三醋酸纖維素(CTA)、CA—CTA混纖、硝酸纖維素(CN)、芳香聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)、聚砜口SF)、聚四氟乙烯PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚砜酰胺(PSA)、聚氯乙烯口VC)、聚醚酮(PEK)、磺化聚砜(SPS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。無(wú)機(jī)膜的品種較少，主要有陶瓷膜、碳膜、金屬膜和玻璃膜等，以陶瓷膜為主，工業(yè)上應(yīng)用的主要有氧化鋁、氧化鋯和氧化鈦等。

2、按功能可分為分離膜和反應(yīng)膜等。

3、按分離過(guò)程可分為反滲透（RO）、超濾(UF)、微濾(MF)、納濾（NF)、滲析(D)、電滲析（ED)、氣體分離(GS)、滲透汽化(PV)、液膜、膜蒸餾、膜反應(yīng)和控制釋放等。 

膜的分類示意圖

二、膜材料與膜組件產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額

目前相對(duì)于反滲透膜強(qiáng)大的市場(chǎng)占有率，超濾膜還沒有形成較大的占據(jù)局面，但是在近兩三年來(lái)超濾膜開始飛速增長(zhǎng)，進(jìn)入發(fā)展關(guān)鍵期。

目前，反滲透膜市場(chǎng)被海德能和陶氏兩大巨頭占據(jù)，超濾膜市場(chǎng)還沒有形成壟斷局面。國(guó)內(nèi)的超濾膜產(chǎn)品在一定程度上對(duì)抗，產(chǎn)品品質(zhì)相對(duì)反滲透等產(chǎn)品來(lái)說(shuō)要好得多。國(guó)外的超濾膜雖然質(zhì)量雖好，但是在應(yīng)用上會(huì)低于國(guó)產(chǎn)膜，其主要原因是國(guó)產(chǎn)膜在價(jià)格上占有一定優(yōu)勢(shì)。

目前的市場(chǎng)格局是，以科氏為代表的幾個(gè)國(guó)外知名品牌占據(jù)了國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)，而中低端市場(chǎng)被國(guó)內(nèi)眾多超濾廠家所瓜分，其中的代表企業(yè)有歐美環(huán)境、天津膜天膜，海南立升、大連歐科、匯通源泉等企業(yè)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的超濾膜企業(yè)正在以“星星之火可以燎原”之勢(shì)發(fā)展壯大，其生產(chǎn)的膜產(chǎn)品質(zhì)量均屬中等水平，不足以形成壟斷。

第二節(jié) 國(guó)內(nèi)膜材料與膜組件產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應(yīng)用 分析

1、反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)是繼電滲析技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的～項(xiàng)膜技術(shù)，其應(yīng)用范圍已從最初的脫鹽擴(kuò)展到電子、化工、醫(yī)藥、食品、飲料、冶金和環(huán)保等領(lǐng)域的純水超純水制備、廢水處理及物料的預(yù)濃縮等。目前,反滲透海水淡化的耗電已降到3kWh/m3，總造水量達(dá)1．0×107m3／d；苦咸水淡化耗電已降到0．5～3kwh／m3，總造水量達(dá)5．0×107m3／d。反滲透技術(shù)將成為2l世紀(jì)解決缺水地區(qū)用水的重要手段之一。

反滲透技術(shù)的主要應(yīng)用

2、超濾技術(shù)

超濾技術(shù)是在反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)．主要用于料液澄清，截留溶質(zhì)的濃縮和溶質(zhì)的分餾等，能去除的物質(zhì)主要是生物分子、高分子聚合物、膠體物質(zhì)等。超濾是用途最廣的技術(shù)之一，乳清處理和牛奶深加工是超濾的最大市場(chǎng)之一，廢水處理前景看好。

超濾技術(shù)的主要應(yīng)用

3、微濾技術(shù)

微濾技術(shù)主要用于流體中分離微米的物質(zhì)，是所有膜過(guò)程中應(yīng)用最普遍、市場(chǎng)最大的一項(xiàng)技術(shù)。

微濾技術(shù)的主要應(yīng)用

4、納濾技術(shù)納濾膜早期稱之為松散反滲透膜，是80年初繼典型的反滲透復(fù)合膜之后開發(fā)出來(lái)

的新型技術(shù)，只有十余年歷史，反滲透膜幾乎對(duì)所有溶質(zhì)都有很高的脫鹽率。納濾膜只對(duì)限定的溶質(zhì)具有較高脫鹽率。納濾技術(shù)在水軟化、百量級(jí)分子量物質(zhì)(如抗生素、多糖、染料等)的純化、分離和濃縮等領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，可替代或部分替代沉淀、蒸發(fā)和PH調(diào)節(jié)等工藝，成為生物制藥和精細(xì)化工的重要高效節(jié)能單元操件。納濾技術(shù)可用于去除水中三鹵甲烷(THM)的前驅(qū)物，以防止水中THM的生成；用于乳清濃縮．將除鹽、除乳糖和蛋白質(zhì)濃縮同時(shí)進(jìn)行；用于蔗糖和NaCl分離，蔗糖的截留率可達(dá)90％，而NaCl的截留只有20％；用于食品脫色，氨基酸分離，多肽的純化及濃縮；用于木材制漿堿萃取階段所形成的廢液脫色．脫色率達(dá)98％以上；用于酸性溶液中分離金屬硫酸鹽和硝酸，其中對(duì)硫酸鎳的截留率可達(dá)95％{用于飲用純凈水生產(chǎn)，可保留對(duì)人體健康有益的礦物質(zhì)和微量元素。

5、滲析、膜電解和電滲析技術(shù)滲析也稱透析，主要用于脫除溶液中的低分子量組分，滲析技術(shù)一度被超濾技術(shù)所取代，但近年來(lái)隨著人工腎的開發(fā)而得到重用，成為醫(yī)療的重要手段之一，近年來(lái)，其銷售額居各種膜過(guò)程之首。

電滲析技術(shù)早在20世紀(jì)50年代就廣泛用于苦咸水脫鹽。隨著新型離子交換膜的出現(xiàn)和交換樹脂填充床電滲析技術(shù)的推出，電滲析技術(shù)將再次呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，主要用于電子工業(yè)用高純水制備，鍋爐補(bǔ)給水及工業(yè)用初級(jí)純水制各，乳清脫鹽．氯堿工業(yè)，電鍍工業(yè)漂洗水循環(huán)處理及其金屬回收，電泳涂漆漂洗水處理．造紙工業(yè)廢水處理等，日本還用于海水濃縮制鹽。

6、氣體膜分離技術(shù)氣體膜分離技術(shù)從20世紀(jì)70年代就開始進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，而且發(fā)展迅速。氣體膜分離技術(shù)可廣泛用于膜法提氫、膜法富氧、富氯，工業(yè)氣體脫濕，天然氣脫濕、提氦以及脫除有機(jī)蒸汽、二氧化碳和硫化氫等。

膜法氣體分離的主要應(yīng)用

7、滲透汽化技術(shù)滲透汽化技術(shù)將對(duì)傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)產(chǎn)生新的變革，它以溶解擴(kuò)散的機(jī)理進(jìn)行組分的傳遞，不受共沸體系影響，對(duì)共沸物的分離特別有效．主要用于有機(jī)溶劑脫水，水中少量溶劑的脫除和有機(jī)混合物的分離。20世紀(jì)80年代,國(guó)外最先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,德國(guó)GFT公司的交聯(lián)聚乙烯醇(PVA)膜，率先用于乙醇脫水生產(chǎn)無(wú)水乙醇和異丙醇脫水等，現(xiàn)已建成100多個(gè)工廠，最大規(guī)模為150m3／d；甲醇與MTBE的分離也接近工業(yè)化應(yīng)用。隨著滲透汽化技術(shù)的發(fā)展，其他應(yīng)用也將快速增長(zhǎng)，特別是利用有機(jī)液優(yōu)先透過(guò)膜實(shí)現(xiàn)的滲透汽化過(guò)程．可除去溶液中的少量酚、胺、醚等有機(jī)物，在環(huán)保方面具有特殊的價(jià)值，有機(jī)混合液的選擇性分離涉及石油化工的許多關(guān)鍵性操作過(guò)程，這一領(lǐng)域的任何一項(xiàng)突破都會(huì)帶來(lái)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的變革，它也將成為2l世紀(jì)膜工業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

8、無(wú)機(jī)膜的主要應(yīng)用無(wú)機(jī)膜適合在高壓、高溫、高粘度、高固體含量、高氯化物含量和苛刻PH條件下使用。因此，它在化工、石油化工、食品工業(yè)、冶金工業(yè)、環(huán)境工程、生物工程等領(lǐng)域前景廣闊。無(wú)機(jī)膜分離技術(shù)在國(guó)外已初步產(chǎn)業(yè)化，尤其是陶瓷膜，可用于生產(chǎn)中氣態(tài)或液態(tài)工藝物料的凈化分離，腐蝕性氣體，過(guò)濾、脫濕，生物發(fā)酵液過(guò)濾，生物物性物質(zhì)的分離，結(jié)晶母液過(guò)濾，超細(xì)微?；厥眨吞锘刈⑺幚?，強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性金屬清洗凈化，高色度、高濁度的有機(jī)廢水處理等。

第三節(jié) 國(guó)外膜材料與膜組件產(chǎn)品 技術(shù)工藝 應(yīng)用 分析

膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，既可用于給水處理也可用于廢水處理，在某些特殊 行業(yè) 的水處理中也有涉足，且其應(yīng)用規(guī)模在不斷擴(kuò)大。目前，在膜法水處理應(yīng)用方面領(lǐng)先的國(guó)家美國(guó)、日本、德國(guó)等。

發(fā)達(dá)國(guó)家如法國(guó)、荷蘭、美國(guó)等已有越來(lái)越多的人口飲用采用膜技術(shù)生產(chǎn)的飲用水:法國(guó)有一座產(chǎn)水量高達(dá)314×105m3/d的膜法凈水廠;英國(guó)建設(shè)的膜凈水廠最大產(chǎn)水量達(dá)到80000m3/d。在淡水資源缺乏的地區(qū)，以海水、苦堿水或處理后的市政污水作為直接或間接飲用水源(回灌地下作為地下飲用水源)，已成為拓展現(xiàn)有水供應(yīng)的有效方法，如1993年巴黎郊區(qū)建成一座產(chǎn)水量為2800m3/d的納濾凈水廠，利用經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理后的地表水生產(chǎn)飲用水，此地表水經(jīng)過(guò)三級(jí)納濾系統(tǒng)處理，可有效去除其中的殺蟲劑及THAs前體。在全世界范圍內(nèi)已建成的以二級(jí)市政污水為水源生產(chǎn)高質(zhì)量飲用水的示范性膜法凈水處理廠中，以美國(guó)科羅拉多州丹佛市的膜法水處理廠最為有名，其處理系統(tǒng)中的反滲透裝置發(fā)揮著去除總?cè)芙庑怨腆w和有機(jī)污染物的作用。

關(guān)于膜技術(shù)的處理成本，美國(guó)的自來(lái)水領(lǐng)域，用膜法處置的成本已低于其傳統(tǒng)模式。在污水處理領(lǐng)域，使用膜法可以降低占地，從而降低土地利用以及設(shè)備成本，另外可以通過(guò)膜的長(zhǎng)壽命運(yùn)行來(lái)降低它的運(yùn)行成本，因此，膜法處理污水的成本可能要比傳統(tǒng)方法還要低些。

第四節(jié) 我國(guó)膜材料與膜組件產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用成熟度解析

目前我國(guó)膜制備生產(chǎn)技術(shù)已取得了重大突破，反滲透膜制備技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。2008年國(guó)產(chǎn)反滲透膜脫鹽率已達(dá)到99.7%，屬于國(guó)際尖端水平，國(guó)產(chǎn)反滲透膜國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到10%。我國(guó)在全球范圍內(nèi)首創(chuàng)PVC合金中空纖維膜技術(shù)，填補(bǔ)了國(guó)際空白，已成為飲用水深度處理的主流技術(shù)；攻克了熱致相分離（TIPS）法制備聚偏氟乙烯中空纖維膜新工藝，突破了國(guó)外技術(shù)封鎖，在2008年成功實(shí)現(xiàn)TIPS小試和中試，并將實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

第五節(jié) 膜材料與膜組件產(chǎn)品 技術(shù)工藝 與市場(chǎng)應(yīng)用關(guān)系 分析

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的今天，國(guó)內(nèi)企業(yè)已逐步轉(zhuǎn)向綜合實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)。在這種綜合實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)中，最重要的因素是技術(shù)。誰(shuí)能掌握先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，誰(shuí)就能占據(jù)市場(chǎng)的主動(dòng)。只有市場(chǎng)與技術(shù)二者有機(jī)結(jié)合，技術(shù)只有適應(yīng)市場(chǎng)需要才能有好的發(fā)展前景。

技術(shù)創(chuàng)新以市場(chǎng)為導(dǎo)向，首先是適應(yīng)先進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展的時(shí)代要求。要想使企業(yè)保持先進(jìn)，就要運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，創(chuàng)造更先進(jìn)的生產(chǎn)方式和更高的生產(chǎn)效率，推進(jìn)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整，形成發(fā)達(dá)的制造力。

其次，技術(shù)創(chuàng)新要與加快企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整相結(jié)合，做大做強(qiáng)特色產(chǎn)品，發(fā)展一批具有重大帶動(dòng)作用的先導(dǎo)性、戰(zhàn)略性的高附加值產(chǎn)品。

從某種意義上講，一個(gè)企業(yè)的成功就是一個(gè)品牌的成功，一個(gè)品牌的成功就是整個(gè)企業(yè)價(jià)值鏈整體的成功。企業(yè)只有明白自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力在價(jià)值鏈的哪個(gè)環(huán)節(jié)上，才能把握競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)企業(yè)如果沒有自己與時(shí)俱進(jìn)的獨(dú)特技術(shù)，讓價(jià)值鏈在市場(chǎng)向前滾動(dòng)時(shí)脫節(jié)，當(dāng)然不可能滿足不斷攀升的市場(chǎng)需求。企業(yè)要長(zhǎng)期占有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，必須讓自己求。企業(yè)要長(zhǎng)期占有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，必須讓自己的技術(shù)及產(chǎn)品與時(shí)俱進(jìn)。

正確恰當(dāng)?shù)靥幚砗脙烧叩霓q證關(guān)系，順應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，是維系我國(guó)膜材料與膜組件長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展的必要條件。

第六節(jié) 不同類型生產(chǎn)工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較

常用的制膜方法有相轉(zhuǎn)化法（流涎、紡絲）和復(fù)合法等。

1、相轉(zhuǎn)化法

用相轉(zhuǎn)化法制作的反滲透膜，對(duì)溶質(zhì)起分離作用的僅是極薄的表面致密層，其厚度約為膜厚的1/100。膜的透過(guò)速度與表面致密層的厚度成反比，可以通過(guò)減小表面致密層的厚度提高膜的透過(guò)速度，但 研究 表明，要想制得厚度小于0.1(m的表面致密層是極為困難的。

在壓力作用下，膜的壓密使得膜的透過(guò)速度下降。膜的壓密主要發(fā)生在介于表面致密層和下面多孔支撐層之間的過(guò)渡層，從而增加了膜的透過(guò)阻力。盡管有的 研究 指出，透過(guò)速度的下降與表面致密層的結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，但是只要操作壓力不超過(guò)表面致密層高分子的屈服點(diǎn)，透過(guò)速度下降的主要原因仍在于過(guò)渡層的致密。因此，從減小表面致密層的厚度和解決過(guò)渡層壓密的角度看，單純依靠改進(jìn)相轉(zhuǎn)化法制膜工藝來(lái)提高膜性能是有限度的。

2、復(fù)合法

采用其它工藝分別制備致密的超薄脫鹽層和多孔支撐層，然后將兩部分進(jìn)行復(fù)合，這樣既可以減小表面致密層的厚度，又可以取消易引起壓密的過(guò)渡層，還可以選擇堅(jiān)韌的材質(zhì)制備多孔支撐層，選擇高脫鹽的材質(zhì)制備超薄脫鹽層，從而使膜同時(shí)具有較高的溶質(zhì)分離率和溶劑透過(guò)速度，這是制作復(fù)合膜的基本設(shè)想。其特點(diǎn)如下：

1）可以選用不同的材質(zhì)制作超薄脫鹽層和多孔支撐層，使它們的功能分別達(dá)到最優(yōu)化，從而優(yōu)化復(fù)合膜的性能。

2）可以用不同方法制作高交聯(lián)度和帶離子性基團(tuán)的超薄脫鹽層，厚度可以控制到0.01-0.1m，從而使得膜對(duì)無(wú)機(jī)物特別是對(duì)有機(jī)物具有良好的分離率和較高透水速度，同時(shí)還具有良好的物化穩(wěn)定性和耐壓密性。

3）根據(jù)不同的應(yīng)用特性，可以制作不同厚度的超薄脫鹽層。

4）大部分復(fù)合膜可以制成干膜，有利于膜的運(yùn)輸和保存。

目前，復(fù)合膜的制作通常是先制作多孔支撐層，然后直接在多孔支撐層上以各種方法制作超薄脫鹽層。對(duì)多孔支撐層，要求有適當(dāng)大小的孔密度、孔徑和孔徑分布，有良好的耐壓密性和物化穩(wěn)定性。由于聚砜原料廉價(jià)易得，制膜簡(jiǎn)單，有良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓密性，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，無(wú)毒，能抗微生物降解，膜可進(jìn)行干燥，并對(duì)透水速度影響不大，所以目前工業(yè)上絕大多數(shù)復(fù)合膜主要采用聚砜多孔支撐膜作為支撐層。


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