高性能分離膜發(fā)展趨勢(shì)

概述

分離膜是一種具有一定物理和 / 或化學(xué)特性的物質(zhì)，其可在一種或兩種相鄰流體相之間

構(gòu)成不連續(xù)區(qū)間并影響流體中各組分的透過速度。分離膜具有選擇透過性，其可以是均相或

非均相，對(duì)稱或非對(duì)稱，中性或荷電，固態(tài)或液態(tài)。高性能膜材料具有高分離性能、高穩(wěn)定性、

低成本和長(zhǎng)壽命等特征，是可以滿足工程化應(yīng)用需求的分離膜。根據(jù)分離原理和推動(dòng)力的不

同，主要可以分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜、電滲析膜、滲透汽化膜、膜生物反

應(yīng)器用膜、氣體分離膜等；根據(jù)分離膜應(yīng)用對(duì)象的不同，主要可分為水處理膜、特種分離膜、

氣體分離膜、電池用膜、生物醫(yī)用膜等。根據(jù)材料的不同，可以分為無機(jī)膜、有機(jī)膜、有機(jī)

無機(jī)復(fù)合膜等。

高性能分離膜發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)外高性能分離膜的研究進(jìn)展

高性能分離膜的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括石油化工、醫(yī)藥、食品、電子、水處理與凈化、海水淡化、

空氣凈化等。由于目前面臨的水資源不足和污染嚴(yán)重問題制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水處理

與凈化已經(jīng)成為世界各國(guó)在政策、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、技術(shù)方面都十分重視的領(lǐng)域。

2015 年中國(guó)技術(shù)開發(fā)公司的水處理膜材料相關(guān)調(diào)研顯示：在布局的水處理

膜材料申請(qǐng)中，有超過 1/3 的申請(qǐng)來自于日本，有接近 1/3 的申請(qǐng)來自于美國(guó)，

來自于中國(guó)的申請(qǐng)占總量的 11%，位列第三，之后是德國(guó)和韓國(guó)，申請(qǐng)數(shù)量分

別占總量的6%和5%。此次統(tǒng)計(jì)主要研究對(duì)象是以壓力差為分離驅(qū)動(dòng)力的過濾式膜材料，

包括微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）以及反滲透（RO）等膜片材料。數(shù)據(jù)來自

于歐洲檢索系統(tǒng)（EPO-QUE）。

可以看出，日本和美國(guó)企業(yè)幾乎壟斷了水處理膜材料的市場(chǎng)。申請(qǐng)人排名

*位的全部為企業(yè)，其中 7 家來自日本，3 家來自美國(guó)。

日本生產(chǎn)高性能分離膜產(chǎn)品的公司中，產(chǎn)品覆蓋面zui廣的是日本東麗株式會(huì)社（TORAY）

和日東電工株式會(huì)社（Nitto Denko），膜產(chǎn)品包含了微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）

和反滲透膜（RO）。

其中，東麗的 RO 膜“ROMEMBRA ™”被廣泛地應(yīng)用于海水和微堿水淡化、純凈水生產(chǎn)、廢

水處理及二次使用、貴重材料回收及食品濃縮等領(lǐng)域；UF、NF 組件 TORAYFIL ™被用于工業(yè)水

生產(chǎn)、污水及廢水處理，以及各種水凈化及除菌領(lǐng)域。

日東電工自 1976 年開始生產(chǎn)高分子分離膜，后又于 1987 年收購了美國(guó)分離膜領(lǐng)域的重

要企業(yè)——海德能公司（Hydranautics）。海德能是目前世界上分離膜制造業(yè)中zui、產(chǎn)

品規(guī)格zui多、生產(chǎn)規(guī)模zui大、取得zui多的反滲透和納濾膜生產(chǎn)廠商之一，也是美國(guó)zui早

通過 ISO9001 認(rèn)證的反滲透膜生產(chǎn)商。日東電工的分離膜產(chǎn)品材料主要使用芳香族聚酰

胺復(fù)合材料，主要產(chǎn)品為 SWC 系列和目前面向中國(guó)市場(chǎng)的 YQS 系列。

另外，高性能分離膜中的氣體分離膜代表性企業(yè)為日本宇部興產(chǎn)株式會(huì)社（Ube Indus-

tries, Ltd.）。宇部興產(chǎn)生產(chǎn)的“UBE 氫氣分離膜”可從石油精煉所和化學(xué)工業(yè)的廢氣中高

效分離氫氣和氦氣；“UBE N 2 分離膜”組件可從壓縮空氣中得到zui高純度 99.9％的氮?dú)狻?/span>

美國(guó)在高性能分離膜領(lǐng)域處于地位，主要企業(yè)包括美國(guó)陶氏（Dow）化學(xué)公司、

美國(guó)杜邦公司（DuPont）以及美國(guó)科氏膜系統(tǒng)公司（KOCH）等。

高性能分離膜發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)

除上述三家企業(yè)外，日本涉及分離膜領(lǐng)域的主要企業(yè)還包括東洋紡（TOYOBO）、

旭 化 成（AsahiKASEI）、 三 菱 麗 陽（MITSUBISHI LAYON）、 日 本 礙 子（NGK Insula-

tors, Ltd.）、旭硝子（AGC）、日立造船（Hitachi Zosen）、達(dá)纖膜系統(tǒng)（DAICEN MEM-

BRANE-SYSTEMS Ltd.）等。

美國(guó)陶氏（Dow）化學(xué)公司可以提供種類齊全的離子交換樹脂（IER）、反滲透膜（RO）、

超濾膜（UF）、精密顆粒過濾器，以及電除鹽（EDI）等產(chǎn)品。該公司旗下的反滲透膜

品牌是 DOW FILMTEC™，其中的 Seawater 系列專門用于處理海水脫鹽。

美國(guó)杜邦公司（DuPont）在反滲透膜應(yīng)用方面有著輝煌的歷史。杜邦公司用于生產(chǎn)高純

水的產(chǎn)品 “Permasep”，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。其中，杜邦的典型產(chǎn)品是用聚酰胺中

空纖維制備的 Permasep B-10TWIN 反滲透組件。

2015年，陶氏和杜邦公司達(dá)成平等合作協(xié)議，合并后命名為陶氏杜邦公司（DowDuPont），

分拆成立三家獨(dú)立上市公司，雙方的膜材料業(yè)務(wù)將統(tǒng)一并入材料科學(xué)公司。未來雙方將會(huì)通

過資源整合和協(xié)同效應(yīng)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)和資本結(jié)構(gòu)，提高創(chuàng)新能力，將會(huì)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)生深

遠(yuǎn)影響。

美國(guó)科氏膜系統(tǒng)公司（KOCH），被*為世jie級(jí)創(chuàng)新濾膜過濾系統(tǒng)的?？剖弦?/span>

托其先進(jìn)的膜技術(shù)，為客戶提供一系列的反滲透淡化系統(tǒng)，典型產(chǎn)品為 FLUID SYSTEMS®

TFC® RO 系列。

國(guó)內(nèi)高性能分離膜的研究進(jìn)展

我國(guó) “ 高性能膜材料科技發(fā)展十二五專項(xiàng)規(guī)劃 ” 等文件發(fā)布后，極大推動(dòng)了我國(guó)高性能

分離膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在 “ 十三五國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃 ” 中也將高性能膜材料定為重點(diǎn)研究方向

之一。我國(guó)近年來對(duì)高性能膜材料予以持續(xù)支持，使我國(guó)膜材料得到了快速發(fā)展，從事高性

能膜材料與膜過程研究的科研院所、高等院校超過 100 家，在文章、等方面已處于前列。

我國(guó)水處理膜領(lǐng)域總數(shù)量已達(dá) 9080 件；2001 年以前，每年的申請(qǐng)數(shù)量不超過

20 件，增長(zhǎng)緩慢；2001 年之后，的申請(qǐng)數(shù)量開始逐漸增長(zhǎng)，2003-2009 年呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)，

年平均增長(zhǎng)率達(dá) 50% 以上；2010 年后，平均年增幅仍保持 30% 以上；2015 年，我國(guó)水處理

膜領(lǐng)域申請(qǐng)數(shù)量 2326 件。此次統(tǒng)計(jì)主要面向微濾、超濾、納濾、反滲透、電滲析、膜

生物反應(yīng)器等。相關(guān)數(shù)據(jù)來自于中國(guó)*局檢索與服務(wù)系統(tǒng)（S 系統(tǒng)）。

氣體分離膜技術(shù)憑借其、低能以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)分離領(lǐng)域具有極大的

應(yīng)用前景。從我國(guó)氣體分離膜領(lǐng)域申請(qǐng)數(shù)量來看，截至 2015 年底，我國(guó)氣體分離膜領(lǐng)

域總數(shù)量已達(dá) 9219 件；從數(shù)量申請(qǐng)態(tài)勢(shì)來看，2003 年以前，我國(guó)氣體分離領(lǐng)域每

年申請(qǐng)數(shù)量不足 100 件；自 2006 年以來，我國(guó)氣體分離膜領(lǐng)域迎來高速增長(zhǎng)期，保持

30% 以上的年增長(zhǎng)率，2007 年達(dá)到 44% 以上；2015 年我國(guó)氣體分離膜領(lǐng)域發(fā)表數(shù)量

1921 件。此次統(tǒng)計(jì)主要面向氫氣分離、氧氣分離、二氧化碳分離、有機(jī)蒸汽回收、高溫氣固

分離等應(yīng)用領(lǐng)域。相關(guān)數(shù)據(jù)來自于中國(guó)*局檢索與服務(wù)系統(tǒng)（S 系統(tǒng)）。

特種分離膜以其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等材料特性而成為節(jié)能、對(duì)環(huán)境友好

的分離材料，特別適用于苛刻環(huán)境下過程工業(yè)的物質(zhì)分離，對(duì)于提高過程工業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)、綠

色化生產(chǎn)等具有重要意義。從我國(guó)特種分離膜領(lǐng)域申請(qǐng)數(shù)量來看，截至 2015 年底，我

國(guó)特種分離膜領(lǐng)域總數(shù)量達(dá)到 6584 件；2004 年前，年申請(qǐng)數(shù)量不足 100 件；2005-

2012 年呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2012 年增幅達(dá)到 54%；2012 年后，保持年增幅 20% 以上；2015

年我國(guó)特種分離膜領(lǐng)域發(fā)表數(shù)量 1324 件。此次統(tǒng)計(jì)主要面向陶瓷膜、滲透汽化、膜反

應(yīng)器等。相關(guān)數(shù)據(jù)來自于中國(guó)*局檢索與服務(wù)系統(tǒng)（S 系統(tǒng)）。

民生膜是一類在工業(yè)發(fā)展中得到大范圍應(yīng)用后逐步向小型化、便攜式、家用型拓展的高

性能膜材料，基于現(xiàn)今社會(huì)從國(guó)家到個(gè)人對(duì)民生問題的關(guān)注度都在逐年攀升，為膜技術(shù)在該

領(lǐng)域應(yīng)用的拓展提供了新型的市場(chǎng)。然而，區(qū)別于大型工程，民生領(lǐng)域有其*的應(yīng)用環(huán)境

和使用要求。這為膜材料的選擇和制備提出了新的挑戰(zhàn)，目前，人們?cè)诩矣脙艋夹g(shù)、醫(yī)用

膜等方面均開發(fā)出了一系列新型的膜材料，部分技術(shù)已應(yīng)用于相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售，主要

包括了家用凈水器、空氣凈化器、腎透析膜、人工肺等，藥物緩釋膜材料也在快速發(fā)展中。

我國(guó)民生膜領(lǐng)域申請(qǐng)總數(shù)量達(dá)到 15361 件；自 2001 年以來，年增幅始終保持 30% 以上

高速增長(zhǎng)；2015 年我國(guó)民生膜領(lǐng)域發(fā)表數(shù)量達(dá)到 2760 件。

從我國(guó)膜領(lǐng)域申請(qǐng)情況來看，我國(guó)膜領(lǐng)域發(fā)展重點(diǎn)逐漸由以水處理領(lǐng)域向氣體分離

膜、民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，例如根據(jù)2015年中國(guó)技術(shù)開發(fā)公司的中國(guó)膜領(lǐng)域申請(qǐng)情況分析，

可以看出：2015 年，我國(guó)膜領(lǐng)域發(fā)表數(shù)量 3090 件，水處理膜、特種分離膜、氣體分離

膜及民生膜領(lǐng)域數(shù)量分別為 863 件、491 件、712 件、1024 件。

未來發(fā)展趨勢(shì)。

高性能分離膜作為我國(guó)高新材料的重點(diǎn)研究方向之一，未來發(fā)展重點(diǎn)將集中在膜材料理

論和原創(chuàng)技術(shù)研究、重大關(guān)鍵共性技術(shù)和應(yīng)用示范等三方面。

在膜材料的基礎(chǔ)前沿理論和原創(chuàng)技術(shù)研究方面，構(gòu)建面向應(yīng)用過程膜材料的分子設(shè)計(jì)、

表面性質(zhì)調(diào)變和孔道微結(jié)構(gòu)控制的方法，研究分離過程中膜表面、限域效應(yīng)及物質(zhì)在納微孔

道的傳遞行為，在膜材料的基礎(chǔ)理論研究方面取得突破。研發(fā)混合基質(zhì)膜、智能膜、催化膜、

膜接觸器等新型膜材料及膜過程關(guān)鍵技術(shù)，為我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能膜材料開發(fā)奠

定基礎(chǔ)。

在高性能膜材料的規(guī)?；P(guān)鍵技術(shù)開發(fā)方面，開發(fā)高性能水處理膜、特種分離膜、氣體

分離膜、電池用膜材料等規(guī)模化關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)突破混合基質(zhì)型反滲透膜和納濾膜、高裝填

密度的陶瓷膜和滲透汽化膜、中高溫氣體凈化膜、含氟電池用膜等規(guī)模化制備技術(shù)，形成新

型膜分離集成工藝及重大成套裝備；研發(fā)膜材料制備新技術(shù)，促進(jìn)膜材料綠色低碳制造。

在膜裝備及集成應(yīng)用示范方面，重點(diǎn)突破以特種超濾、反滲透、電滲析與 MVR 集成的

廢水*技術(shù)，以抗污染陶瓷膜為核心的油氣田開采廢水回用技術(shù)及成套裝備，以氣體分

離膜為核心的工業(yè)尾氣超低排放與 VOC 回收技術(shù)，海上天然氣以及生物沼氣膜法凈化技術(shù)，

建成應(yīng)用示范裝置。開展制膜原材料的國(guó)產(chǎn)化和膜組器的大型化研究，增加規(guī)?；どa(chǎn)線

和工程應(yīng)用示范線的建設(shè)力度，在海水淡化、煤化工、海洋工程、石油化工、冶金工業(yè)、造

紙工業(yè)、印染工業(yè)等行業(yè)中，增加我國(guó)膜產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化率和*。

深圳市泰立儀器儀表有限公司成立于2005年11月，是專業(yè)從事測(cè)試儀器儀表設(shè)備的代理、銷售和服務(wù)工作。并與國(guó)外儀表生產(chǎn)廠商有著廣泛的技術(shù)與銷售合作的良好基礎(chǔ)。作為德國(guó)FOERSTER霍釋特、美國(guó)Dakota達(dá)高特、英國(guó)SONATEST聲納、英國(guó)ETHER NDE易德、美國(guó)GE通用、日本SHIMPO新寶、日本KANOMAX加野麥克斯、中國(guó)臺(tái)灣Motive一諾等公司的中國(guó)銷售代理。主要銷售的儀器有：超聲波測(cè)厚儀、超聲波探傷儀、汽車點(diǎn)焊探傷儀、超聲波硬度計(jì)、電導(dǎo)率儀、磁導(dǎo)率儀、渦流探傷儀、涂層測(cè)厚儀、風(fēng)速計(jì)、粒子計(jì)數(shù)器、推拉力計(jì)、扭力計(jì)等測(cè)試儀器。

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