陶瓷膜处理设备行业投资价值分析及发展前景预测

陶瓷膜处理设备行业投资价值分析及发展前景预测 一、 中国膜材料经济环境 国民经济的持续增长是促进膜材料市场发展的重要推动力。当前，我国经济以五大发展理念为引领，深入推进供给侧结构性改革，经济运行稳中有进、稳中向好。经济规模的稳步扩大和平稳运行，为膜材料市场提供更大的发展空间。 2018年，中国经济平稳运行，韧性很强，生产需求总体平稳，国内生产总值900309亿元，按可比价格计算，比上年增长6．6%，实现了6．5%左右的预期发展目标。分季度看，一季度同比增长6．8%，二季度增长6．7%，三季度增长6．5%，四季度增长6．4%。分产业看，第一产业增加值64734亿元，比上年增长3．5%；第二产业增加值366001亿元，增长5．8%；第三产业增加值469575亿元，增长7．6%。 二、 无机陶瓷膜未来行业发展前景 无机陶瓷膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机高分子材料，是以氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）和氧化钛（TiO2）等粉体为原材料，采用特殊工艺制备而形成的薄膜材料。无机陶瓷膜是高性能膜材料的重要组成部分，也是国家重点大力发展的战略新兴产业，近年来，随着国家政策持续利好，以及相关技术不断突破，我国无机陶瓷膜市场规模逐渐扩大。 无机陶瓷膜优势突出，具有耐高温、化学稳定性好、机械强度高、使用寿命长、抗微生物能力强等特点，在化工、食品、医药、生物制品以及污水处理等领域应用广泛。近年来，得益于市场需求不断释放，全球无机陶瓷膜市场发展态势较好，2019年，全球无机陶瓷膜行业市场规模接近5．2亿美元。 与欧美等发达国家相比，我国无机陶瓷膜行业研究和应用起步较晚，受技术、资金等因素限制，早期我国无机陶瓷膜企业的竞争优势不足，国内市场由外资企业占据主导。后随着国内企业自主研发能力提升，以及国家扶持力度加大，我国无机陶瓷膜行业取得了一定的成就，本土企业凭借价格优势、本土优势、渠道优势等抢占国内无机陶瓷膜市场份额，在此背景下，无机陶瓷膜开始逐步实现。 2019年，我国无机陶瓷膜市场规模达到5．8亿元，行业产能接近13．4万平方米，同比增加12．9%。从产能分布来看，我国无机陶瓷膜产能主要集中在长三角、珠三角以及环渤海等地区，三大地区合计产能占比达到62．4%，由此来看，我国无机陶瓷膜产能较为集中。 从细分市场来看，根据孔径不同，无机陶瓷膜可分为微滤膜、超滤膜和纳滤膜三大类，目前微滤膜、超滤膜的生产和应用较为成熟，相比之下，纳滤膜在无机陶瓷膜市场的占比较小。纳滤膜的分离精度更高，未来随着相关技术不断突破，以及市场需求升级，纳滤膜市场发展前景较好。 无机陶瓷膜是高性能膜材料的重要组成部分，近年来，随着国家政策持续利好，以及相关技术不断突破，我国无机陶瓷膜行业发展态势较好。经过多年发展，我国无机陶瓷膜基本实现了，但与国际先进企业相比，我国无机陶瓷膜企业仍存在一定的发展空间。 三、 机陶瓷膜行业发展趋势 陶瓷膜也被称为无机陶瓷膜，是以氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）和氧化钛（TiO2）等粉体为原材料，采用特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜具有良好的化学稳定性、耐酸耐碱性、机械强度大、耐高温、分离率高等优良特征，在食品工业、环境工程、生物工程、石油化工、冶金等多个领域得到广泛应用。 我国陶瓷膜的起步时间比较晚，在发展初期无法与国外产品竞争，但经过多年发展，国产陶瓷膜企业凭借价格竞争力、产品适用性及全过程服务等优势开始逐步实现进口替代。 与其他膜产品相比，陶瓷膜的价格相对较高，但是陶瓷膜凭借着良好的产品性能受到下游用户的欢迎，其具有较强的竞争力，具体表现为两个方面：一方面，陶瓷膜具有较长的使用寿命，主要是因为产品的机械强度高以及耐高温耐酸碱的特性免去膜组件的高频率更换;另一方面，陶瓷膜的膜通量比普通有机膜高近五倍，具备很高的处理效率。 四、 主要国家和地区发展状况 （一）美国 美国在膜材料研究方面起步较早，在高性能分离膜领域发展较为成熟，尤其是在反渗透膜领域逐渐形成垄断局势，在气体分离膜和液膜方面也处于全球领先地位。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公司、科氏滤膜系统等，而专注于气体分离膜的公司有AirProductsandChemicals公司、MembraneTechnology&Research公司等。 美国在能源隔膜材料领域发展也较为成熟。其中，美国埃克森美孚在隔膜材料所需的聚烯烃（聚丙烯、聚乙烯等）产品的生产工艺研发及产品销售方面处于领先地位，是全球最大的聚烯烃产品供应商，这为其旗下的东燃化学锂离子电池隔膜材料产品的品质提供了可靠的保证。 （二）日本 日本的膜材料产品主要用于海水淡化、家庭净化水、海水制盐、医学等用途，是世界各国中膜材料技术的推广应用方面做得最好的国家。日本政府各有关部门十分重视分离膜材料及其应用技术的研究，先后组织了一系列国家攻关项目并给予经常性的经费支持。而日本膜材料生产企业较多，且产业链发展比较完善，生产工艺比较先进。除此之外，日本膜材料产业还具有以下特点：（1）产业领域宽，微滤、超滤、反渗透、气体分离基渗透气化等膜材料种类齐全；（2）产品系列化和专用化强，生产企业可根据用户的需要，开发各种不同类型的膜材料和不同系列的膜材料组件；（3）注重利用公司以往的技术积累，发挥自己的技术优势。 在高性能分离膜领域，日本企业生产技术也比较成熟，其中产品覆盖较全面的公司有日东电工株式会社、东丽株式会社等，另外还有偏向气体分离的宇部兴产株式会社、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™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。 （三）欧洲 欧洲对膜材料的研究覆盖了膜材料学领域的所有方面，在渗透汽化、超滤、膜催化和膜反应器以及一些膜过程传质机理方面，一直处于世界前列。其中，德国在人工肾方面与日本同处于世界领先地位，而法国在无机膜的研究方面技术较为先进，意大利、比利时和荷兰等国的膜材料技术水平也比较高。 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、德国迈纳德公司、德国OSMOMembraneSystemsGmbH，以及以水通道蛋白和正渗透为主要特色的丹麦AquaporinA/S、专注于无机膜研发的法国TAMIIndustries、较早进行均相电渗析膜和双极膜研发生产的德国Fumatech公司等。 五、 膜及陶瓷膜的简介 膜材料是一种具有特殊选择性分离功能的无机或有机聚合物材料，能够将流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质透过，从而将其它物质分离出来。 膜材料主要通过其微孔结构进行物料过滤与物质分离，微孔结构的孔径大小决定了其截流物质的范围，孔径分布与孔隙率则是影响膜材料分离精度与分离效率的关键因素。随着膜材料制备技术的发展，膜材料的孔径已由微米级逐步发展至纳米级，其过滤范围也由颗粒过滤扩展至分子级分离、气体分离等，适用范围不断扩大。现代膜材料制备技术，已能够根据物料体系环境和分离要求，精确控制膜材料的孔径大小、孔径分布与孔隙率，从而实现高效分离和选择性分离功能。与传统过滤分离技术相比，膜可以在分子范围内进行物质分离，可实现高精度的选择性分离，且膜分离过程属于连续物理过程，不需发生相变和添加助剂，因此膜分离技术具有高效、节能、环保和过滤精度高等特性，已成为分离科学中的重要技术之一。科技部《高性能膜材料科技发展十二五专项规划》中指出高性能膜材料是新型高效分离技术的核心材料，已经成为解决水资源、能源、环境等领域重大问题的共性技术之一，在促进我国国民经济发展、产业技术进步与增强国际竞争力等方面发挥着重要作用。高性能膜材料的应用覆盖面在一定程度上反映一个国家过程工业、能源利用和环境保护的水平。通过膜分离技术替代传统过滤分离技术已成为过程工业、水资源利用等领域发展的重要趋势。 根据膜材质的不同，膜可分为无机膜和有机膜，其中有机膜是以有机聚合物加工而成，开发应用较早，容易制备、容易成型；但随着膜分离技术及其应用的发展，对膜的使用条件提出了越来越高的要求，有机膜因其材质强度、性能稳定性、耐久性等方面的局限，难以满足各种苛刻环境或复杂条件下膜分离应用的需要。在此背景下，无机膜尤其是陶瓷膜克服了有机膜在耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂、机械强度等方面的不足，尤其适用于过程工业及特种水处理等苛刻环境或复杂条件下的膜分离应用，近年来得到了快速发展。 根据膜的孔径可分为大孔（孔径>50nm）、中孔（孔径范围2-50nm）、微孔（孔径<2nm）。无孔致密膜包括纳滤膜和反渗透膜。从膜形态看，目前超滤、微滤多使用中空纤维膜，反渗透、纳滤多为卷式膜。 （一）陶瓷膜及其结构 陶瓷膜是以氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）和氧化钛（TiO2）等粉体原料经特殊工艺制备而成的膜。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内的膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体颗粒、液体液滴）被膜截留从而达到料液不同成分的分离、浓缩和纯化之目的。从结构上看，陶瓷膜一般由支撑体层、过渡层和膜层组成非对称结构，其中支撑体层是构成陶瓷膜的主体结构，为膜层提供必要的机械强度，孔隙率较高、平均孔径较大，是陶瓷膜机械强度、化学稳定性等性能的主要决定因素；膜层是涂于过渡层表面经烧结而成的一层致密陶瓷薄膜，其厚度通常在几十微米，通过采用不同的陶瓷粉体材料与烧制工艺，可以对膜层的孔径大小、孔径分布等进行调节，从而控制陶瓷膜的过滤范围、分离精度等功能指标；过渡层是膜层与支撑体层之间的一层过渡结构，其作用在于防止膜层内的陶瓷粉体渗入支撑体层，帮助膜层与支撑体层更好的结合。 （二）陶瓷膜的主要特点和优势 目前，陶瓷膜材料制备综合了先进的新材料制备技术，已能够根据物料体系环境和分离要求，通过陶瓷膜材料制备工艺调节陶瓷膜的孔径大小、孔径分布及孔隙率，分离效率与分离精度较传统过滤分离技术有大幅提升。除材料特性外，陶瓷膜分离以错流过滤方式为基础，与传统终端过滤方式不同，错流过滤方式中的原料液流体以切线流过膜表面的方式高速循环流动，过滤液（或称渗透液）在压力作用下透过膜表面滤出，通过原料液的循环冲刷有效抑制了传统终端过滤方式中过滤介质易被阻塞的问题，保障分离过程的连续运行，提高了分离效率与分离精度，并有效降低了分离过程的能耗。 基于陶瓷膜的特点和优势，其在苛刻环境或复杂条件下，对高温、高压、强酸、强碱或腐蚀性体系，表现出了其它分离介质或材料所不具备的适用性；且陶瓷膜可在线清洗消毒的特点，能够降低分离设备的操作维护复杂度，提高分离设备的连续运行周期和使用寿命。陶瓷膜材料现阶段主要用于替代传统过滤分离技术，应用于生物与医药、化工、食品饮料等过程分离以及工业废水、油田回注水、垃圾渗滤液等特种水处理领域中的物料分离、浓缩、提纯、净化除杂等工艺环节。在下游领域中，虽然传统过滤分离工艺经过多年应用，工艺技术已相对较成熟，应用较为广泛；但随着陶瓷膜优异综合性能的体现，以陶瓷膜为核心的膜分离技术正逐步替代各类传统过滤分离技术，应用范围不断得到拓展。 （三）陶瓷膜分类 1、陶瓷膜按照膜的孔径分类 陶瓷膜的孔径一般为微米级以下，依据孔径的不同（或截留分子量的大小），可将陶瓷膜分为微滤膜、超滤膜和纳滤膜。目前，已形成产业化规模应用的陶瓷膜主要为陶瓷微滤膜和陶瓷超滤膜，过滤孔径范围更小、分离精度更高的陶瓷纳滤膜在我国尚处于规模化制备技术研究阶段。 2、陶瓷膜按照膜的材质分类 材质决定了陶瓷膜的物理和化学性能，进而决定了陶瓷膜的亲水性、抗污染性、耐高温性、耐酸碱性、热稳定性等主要性能指标。根据制备陶瓷膜的材料不同，主要可分为氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）、氧化钛（TiO2）及氧化硅（SiO2）等陶瓷膜。 3、陶瓷膜按照膜的构型分类 陶瓷膜的构型与其制作工艺有关，通常分为片式膜、板式膜以及管式膜。其中，多通道管式膜因其单位体积内的膜层面积大、机械强度高以及安装方便等优点，适合于大规模应