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1、膜处理整体解决方案产业发展前景预测与投资战略规划一、 陶瓷膜分离性能和工程设计进一步创新陶瓷膜在技术上具有比有机膜更好的过滤性能及更长的使用寿命，成本是影响其在水处理中大规模应用的重要原因之一。随着陶瓷膜分离性能和工程设计上的进一步创新，尤其是新的陶瓷膜制备工艺（如相转化法和新的烧结工艺）的应用，价格更低、过滤效率更高、性能更优异的陶瓷膜将会出现，进而推动陶瓷膜的应用发展。陶瓷膜材料陶瓷膜是以氧化铝（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。陶瓷膜的PH耐受范围更广、耐温极限更高，化学兼容性更大，可耐压3Mpa以上，且克服了有机膜在耐有机溶剂、机械强
2、度等方面的不足，是当之无愧的高性能膜材料。作为一种无机新型高效分离材料，由于制备技术要求较高，在我国的发展时间短，技术成熟度和认识程度尚需提升。但由于陶瓷膜能够更好地适应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，且考虑到陶瓷膜市场渗透率低，未来该领域仍有较大发展空间。与传统过滤分离技术相比，陶瓷膜具有以下特点和优势：化学稳定性极佳，能够耐强酸、耐强碱、耐有机溶剂、耐氧化；耐高温、耐菌，抗污染性好；机械强度高，耐磨性好；孔径分布窄，分离精度高，可达到纳米级过滤；易清洗，可在线通过药剂或高温消毒，可反向冲洗；膜再生性能好，使用寿命长。二、 全球膜材料行业发展现状20世纪80年代以来，
3、随着膜材料分离技术的工业化应用迅速发展，以及膜蒸馏和渗透汽化等膜分离过程技术不断取得突破，世界膜材料产业迎来了飞速发展。目前，国际上膜材料研发及具备产业化规模的生产机构主要集中在美国、日本和欧洲等发达国际和地区，而主要的国际研发机构有法国国家科学研究院、新加坡国立大学、鲁汶大学、俄罗斯研究院、美国能源部、屯特大学等；主要的生产企业包括美国GE公司、陶氏化学公司、GFT公司、UOP公司、颇尔公司、日本东丽（TORAY）株式会社、日东电工公司、株式会社久保田等。从产品来看，以美日为代表的国外企业在高性能分离膜领域优势较为明显，尤其是在反渗透膜领域，正逐步形成了寡头垄断的格局，而其在气体分离膜等热点
4、研究领域优势也比较明显。相比较而言，我国在高性能分离膜研究领域的起步较晚，且中低端产品居多，尤其是在高性能反渗透膜领域仍与国外企业有着较大差距。三、 陶瓷膜简介陶瓷膜（ceramicmembrane）又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。请注意，CT膜并非陶瓷膜的别名，该称谓实为非专业人士对陶瓷膜英文简称的一种错误表述。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体）被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根据在一定的膜孔径范围内，渗
5、透的物质分子直径不同则渗透率不同，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当料液流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶和微生物等大分子物质通过。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势，已经成功应用于食品、饮料、植（药）物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域，可用于工艺过程中的分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等。四、 陶瓷膜行业发展概况膜分离技术作为材料科学和过程工程等诸多学科交叉结合、相互渗透而产生的膜技术
6、，因其高效分离特性，膜产业在全球范围内受到了高度重视。近20年是我国膜产业的高速增长期，至2017年底，全球膜产值已达1050亿美元，我国膜产业的总产值约为2000亿人民币，我国膜产业占全球膜产业产值比重从1999年的17%提升到了2017年的27%以上。膜产业被誉为发展潜力巨大的朝阳产业，在21世纪的环保、能源、化学工程与生物工程等产业中将扮演着战略性角色。我国膜产业的发展仍落后于欧美发达国家，但近年来国家对膜产业的发展日益重视。科技部高性能膜材料科技发展十二五专项规划中提出，十二五期间，我国膜产业保持快速增长，预期到2015年达到千亿元规模；产业附加值有显著提升，陶瓷膜、MBR专用膜材料、
7、高分子超滤微滤膜等重要膜品种的国内市场占有率显著提高；将面向过程工业的特种分离膜材料作为产业化关键技术研究任务之一，针对过程工业中高温、溶剂和反应体系等苛刻环境下的分离问题，重点突破陶瓷纳滤膜材料等的规模化制备关键技术，引领我国膜产业向高端化发展，为我国节能减排具体目标的实现提供技术支撑。在政策的大力支持下，我国膜技术发展活跃，膜产业增长较快。2014年，中国膜工业产值首次突破1，000亿元，同比2013年增长269%，提前一年实现十二五预期目标；2015年，我国膜产值增速为158%。2011年至2015年，中国膜产业的产值以年均20%以上的速度增长，超过了同期中国GDP的增长速度，远高于全球
8、8%9%的平均增速。十三五以来，我国膜产业总产值的年均增速在15%左右;2019年，中国膜产业总产值已达2773亿元，同比增长137%，较十二五期末翻了一番。根据中国膜工业协会预计数据，2022年我国分离膜相关产业总产值将超过3，600亿元。国际上对陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，但因其制备技术要求较高，早期主要在核工业领域中应用于铀同位素的分离浓缩，未能得到推广普及。自20世纪80年代起，随着陶瓷膜材料制备技术和应用工艺技术的发展，商品化陶瓷膜及膜设备开发成功，陶瓷膜分离技术开始逐步取代传统过滤分离技术，在过程工业、环境工程、气体分离等领域得到广泛应用。由于陶瓷膜的优异性能及其应用领域的日
9、益扩大，引起各发达国家对陶瓷膜研究和应用技术开发的高度重视，将其作为一门新兴的高技术前沿学科进行研究，因而带动了陶瓷膜研究和产业化的全面发展。我国对陶瓷膜技术的研究、应用起步相对较晚。20世纪90年代，中国科学院、中国科学技术大学以及南京化工大学等高等科研机构积极参与并完成了九五国家重点科技攻关及863计划等科研项目，成功实现了陶瓷膜材料及制备研究方面的技术突破，继而打破了国外企业在陶瓷膜产品领域的垄断地位。进入到21世纪，一方面，陶瓷膜技术在国内过程工业界的认知度和接受度逐渐提高，应用案例不断增加；另一方面，随着国内陶瓷膜企业的技术进步和市场拓展，国内企业与国外先进企业的技术和品牌差距日益拉
10、近，国内陶瓷膜行业得到了快速发展。2014年，我国陶瓷膜设备的年安装面积已达约53万平方米（由于陶瓷膜系统的水通量及处理能力主要取决于所使用陶瓷膜的膜面积，故陶瓷膜行业通常以膜面积作为衡量膜分离设备规格与数量的统计单位。陶瓷膜技术在我国的发展历程相对较短，技术成熟度和认识程度尚有待进一步提升，以陶瓷膜为核心的膜分离技术工艺在国内的应用普及率仍总体较低，未来可拓展空间广阔。在国家产业政策的大力支持下，国内陶瓷膜企业持续加大对陶瓷膜材料制备技术、膜组件与成套设备开发技术的研发投入力度，并逐步加强膜集成技术整体解决方案的设计能力和运营能力，提高膜分离技术工艺的适用性，以进一步满足下游应用领域需求，这
11、将有利于加快以陶瓷膜为核心的膜分离技术工艺及陶瓷膜产品的市场普及速度。预计2020年至2025年，全球陶瓷薄膜市场预计将以6的复合年增长率增长。市场的主要驱动力是食品和饮料行业需求的增长。其中，水和污水处理行业预计将主导全球陶瓷膜市场。由于来自中国，印度和日本等国家的消费增加，预计亚太地区将是预测期内增长最快的市场。五、 陶瓷膜行业竞争格局国内陶瓷膜行业的发展时间较短，且陶瓷膜行业在技术、市场和人才等方面具有较高壁垒，国内仅有极少数具备较高综合实力的企业能够建立完整的膜集成技术整体解决方案业务体系。现阶段，国内陶瓷膜行业的竞争主要体现为陶瓷膜企业与传统过滤分离工艺企业之间的技术替代竞争、国内企
12、业面对国外先进企业的进口替代竞争，以及以有机膜为核心的膜分离技术应用企业竞争。以陶瓷膜为核心的膜分离技术目前主要作为高效分离工艺在过程工业以及特种水处理领域中的过滤分离、浓缩提纯、净化除杂等工艺环节用于替代传统过滤分离技术。而在以上领域中，传统过滤分离工艺经过多年应用，工艺技术已较成熟，设备通用性较强，市场也相对较为成熟。膜分离技术企业与传统过滤分离工艺企业之间的竞争主要表现为技术的替代竞争，即在具体应用环境条件下技术经济合理性的竞争。与传统过滤分离工艺相比，膜分离技术工艺因设备技术含量高、专用性强、通常采用自动控制系统等因素，初始投资可能相对较高。但膜分离技术具有分离效率和分离精度高、能耗低
13、、产品质量高等优势，并且能够很好地适应各种苛刻环境和复杂工艺条件，因而后期运营维护成本通常相对较低，具有一定的技术经济性。随着膜分离技术的发展和市场认知度的提高，膜分离技术对传统过滤分离技术的替代作用将进一步显现。（一）陶瓷膜行业内企业间的竞争国内目前从事陶瓷膜业务的规模化企业仍较少，多数企业的业务范围仅限于采购陶瓷膜材料及组件进行成套设备加工和工程安装，仅有极少数企业具备自主研发、设计、生产陶瓷膜材料、膜组件与成套设备并以此为基础向客户提供膜集成技术整体解决方案的完整业务体系。现阶段国内陶瓷膜行业内的竞争主要是国内企业面对国外先进企业的进口替代竞争。国外陶瓷膜技术及其应用的发展时间相对较长，
14、因此在我国陶瓷膜行业发展初期，国外先进企业凭借其技术和产品优势，在我国陶瓷膜市场占据了垄断地位。随着国内陶瓷膜企业的快速发展，国外先进企业的垄断地位已被打破，国内领先企业与国外先进企业之间的技术、产品差距被迅速拉近，并且凭借价格竞争力、产品适用性及全过程服务等优势已在国内陶瓷膜市场占据主导地位。国外先进企业的积极投入，带动了国内陶瓷膜技术水平的提高和应用规模的扩大，但也将加剧国内陶瓷膜行业的市场竞争，对国内企业的发展形成一定压力。（二）陶瓷膜行业与以有机膜为核心的膜分离技术应用企业竞争根据膜材质的不同，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，且孔径更细、过滤精度
15、更高，成本相对较低。相比较而言，陶瓷膜具有耐高温的优势，并且对酸、碱和有机溶剂的承受能力较强，具有良好的物理结构稳定性、耐久性好。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，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。综上，陶瓷膜和有机膜拥有各自的比较优势，但总体而言，陶瓷膜机械强度高，也更加能够适应高温、强酸碱、有机溶剂含量高等苛刻环境或复杂条件下的流体过滤与物质分离。但随着有机膜生产厂家不断提升有机膜的技术工艺，提高有机膜的各项技术指标，未来企业仍面临着以有机膜为核心的膜分离技术应用企业的竞争压力。六、 膜技术在水处理领域使用率不断上升
