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1、陶瓷膜行业发展概况分析一、 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，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
2、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、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
3、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%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
4、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
5、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
6、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。二、 中国膜材料行业发展历程与现状汉代时期，人们发明了用铅作助溶剂的低温铅釉。到了唐宋时代，中国人的彩釉工艺达到了顶峰。釉涂层不仅是漂亮的装饰层，而且增加了陶瓷器
7、的机械强度，还使其不易污染，便于清洗。我国现代化膜材料技术研究始于20世纪50年代，主要集中在有机分离膜材料的研究上。1958年，中国化学研究所研发出我国第一张现代化膜材料聚乙烯醇离子交换膜。20世纪初，中国海洋大学闵学颐教授和中科院化学所朱秀昌先生带领的研究小组开始探索研究反渗透膜，经1967年全国海水淡化会战，首次制备出我国的反渗透（RO）膜醋酸纤维素膜，为我国现代化膜材料科学技术发展打下了良好的基础。20世纪70年代，中国膜材料技术进入了早期发展阶段，膜材料与膜材料相关产业得到初步发展，如电渗析、反渗透、超滤和微滤等。在20世纪80年代，发展步入繁荣期，新的膜材料不断涌现，新的应用领域持
8、续拓展。膜法水处理技术被投入使用，如海水淡化、纯水生产、液体提纯和浓缩等。同时，气体分离膜也得到较快发展，富氧和N2/H2分离膜工艺进入工程化阶段。渗透汽化、膜蒸馏、无机膜和膜反应器也进入研究阶段。20世纪90年代，我国膜材料研究进入快速发展时期，对膜材料与膜工程展开了大量研究。其中，无机膜的开发开始进入商业化阶段，被成功应用于传统化工产业及生物工程等各个行业。近年来，我国膜材料市场发展迅速，膜材料在电子、石油化工、食品、医药、饮料和环保等领域得到较广泛的应用，甚至日常生活如保鲜膜、购物袋、纯净水、工业生产、生物医药处处都有膜材料的踪影。目前中国已有一批膜技术应用开发的技术力量和专业化公司，如
9、中国蓝星集团环境工程公司、深圳金达莱公司、北京碧水源公司、厦门威士邦公司等。三、 膜技术在水处理领域使用率不断上升随着膜法水处理应用技术水平不断提高，系列化应用工艺逐步成熟，系统的高可靠性以及出水水质好，总体投资与运营费用相对下降，尤其是随着我国对水资源保护的日益重视，膜法水处理技术受到国家大力推广。在国家的支持和引导下我国陶瓷膜产业将快速发展，膜技术在水处理领域的使用率不断上升。四、 膜材料医疗行业产业链分析据中国市场调查网发布的2019-2024年中国膜材料全产业链发展及市场投资监测报告医疗行业膜材料按照材料的不同可分为功能性膜材料和选择性膜材料两大类，其中功能性膜材料主要应用在医用包装领
10、域，选择性膜材料应用在医疗器械领域。医疗行业膜材料上游为聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等高分子树脂、切片供应商，下游为医药包装企业和人工肾、人工肺等医疗器械生产企业。（一）选择性膜材料具有选择渗透的分离膜，在医疗领域有着重要的应用。相对与水处理膜材料，尽管医用膜材料的规模比较小，但是附加值高，涉及到制药、细胞分离、人工脏器等医疗行业的众多方面。现代医学领域已临床应用的物质分离膜，主要有人工脏器用的血液透析膜、血液过滤膜，血浆交换用的血浆分离膜和人工肺用膜等。医用膜材料常分为人工肾用和人工肺用两类。人工肾用膜材料主要有铜氨法再生纤维素、皂化醋酸纤维素、醋酸纤维素、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、乙烯
11、-乙烯醇共聚物、聚碳酸脂、聚砜，以及聚乙烯、聚丙烯等。人工肺用膜材料主要是硅橡胶，其氧气、二氧化碳透过性好，但其断裂强度低。用白炭黑、聚乙烯，聚酰胺、玻璃纤维增强的硅橡胶膜，其机械强度和透过性均有提高。（二）功能性膜材料医药包装是医药产业的重要组成部分，在发达国家，医药包装占药品价值的30%，而在我国只有10%。在医药包装产品之中，医用塑料包装薄膜是重要组成部分，其用途十分广泛，不仅可用于片剂、粉剂、颗粒状药品包装，也可用于膏状、液体以及药品纸盒包装的内衬以及医疗器械等的包装。而高阻隔膜包装属环保塑料医药包装材料，尤其在输液包装领域，因其不使用粘合剂，由多层聚烯烃材料同时熔融交联共挤出，既消除
12、了粘合剂带来的不稳定性，同时又提升了膜材的性能，使其更安全、有效。五、 陶瓷膜行业企业格局国外陶瓷膜技术发展较早且较为成熟，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。随着国内陶瓷膜技术的发展，国内领先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，市场份额不断提升，已在国内陶瓷膜市场占据主导地位。由于陶瓷膜具有较高的技术门槛和市场壁垒，目前国内能够从事以陶瓷膜为核心的膜集成技术整体解决方案全过程业务的企业仍较少，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
13、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。因此市场份额主要集中在久吾高科等少数公司。六、 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
14、。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。七、 全球膜材料行业发展现状20世纪80年代以来，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。
