膜材料发展前景与展望

膜材料发展前景与展望

一、国内外经济对膜产业的重大需求

近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。

在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。

在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。

在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％

以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。

此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。

经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。

在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。

从行业前景看，水资源稀缺性产生的对污水资源化处理要求是推动行业发展的最大外部动力，而成本的逐渐下降则是行业超常规发展的内在推手。

从外部驱动因素看，地区性水资源短缺、政府关于城市污水处理和工业废水排放标准更加严格的立法、对污水回用的激励都在推动着污水向深度处理转变。

从内部推动力看，一方面是污水处理费和水价的不断提升，另一方面是膜材料、组件价格的逐渐下降，膜分离水处理技术经济性在持续提升。

在内外驱动因素的推动下，膜分离商业应用的几个主要方向，如污水处理及回用、海水淡化和工业应用在未来都处于快速增长的需求背景中；其中最为看好膜技术在污水处理及回用中的发展前景和空间。据国家环保总局环境规划院预测，我国“十二五”和“十三五”时期废水治理投入（含治理投资和运行费用）分别达10,583 亿元和13,922 亿元，其中工业和城镇生活污水的治理投资将分别达4355亿元和4590 亿元。

膜产业发展前景十分广阔。微滤、超滤、反渗透等膜技术在海水淡化、给水处理、污水处理与回用等领域的工程应用规模迅速扩大，多个具有标志性意义的大型膜法给水工程、污水回用工程及海水淡化工程已经相继建成。

水作为一种战略资源正得到前所未有的重视，国家发改委组织实施的《城市和海水利用高新技术产业化专项》，国家发改委、科技部、

商务部联合发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》，均把膜技术产业放到重要的位置。这些政策对促进我国膜产业快速发展，整体水平的提高起到了重大推动作用。

目前中国膜市场已经成为全球市场中的重要部分，中国的膜企业也加入到这个全球性市场的激烈竞争。随着并购、联盟以及许可协议等，中国膜市场变化迅速而复杂。中国膜产业借助于国内基础建设快速发展的机会，水处理配套产业得到长足进步，但尚未形成整体优势，整个产业发展比较分散，还没有形成一批具有国际影响力的膜厂商和工程公司。但中国膜产业界的某些著名企业已经引入了风险投资、产业投资等战略投资，加速整合市场、技术、资本以及人力资源等，背靠中国巨大的市场需求空间，使得这些国内公司大大缩减了与世界一流膜企业的差距，并开始在全球膜产业界占据重要地位。

2012年，科技部发布了《高性能膜材料科技发展“十二五”专项规划》，提出“十二五”期间膜材料的发展目标，即实现5~8种关键膜材料国产化，建成膜生产线3~6条，到2015年形成千亿元产业。业内人士指出，从《规划》可以看出，今后几年我国将着力突破海水淡化用高性能反渗透膜、高性能分离膜材料、离子交换膜材料等关键技术，以此推动膜材料在水资源、石油化工等相关行业的应用。

在环境状况每况愈下，资源储备量急剧下降的今天，清洁生产，循环经济的理念越来越深入人心。湿法冶金行业中，阴离子膜扩散渗析技术回收电解贫液中的废酸再返回系统使用，既节省了用以中和废酸的石灰，又避免了酸和金属离子的损失；拜耳法生产氧化铝工艺中，

通过阳离子膜扩散渗析技术对循环母液中的碱进行分离，大大提高了碱的循环效率，降低了能耗，提高了生产能力；在电渗析技术研究进行的如火如荼的今天，双极膜的发展亦突飞猛进，与传统异相膜电渗析相比，双极膜电渗析具有稳定性高、耗能低、清洁无污染等优点，虽然双极膜电渗析目前还未得到全面的推广使用，但其工业化的生产与应用亦是指日可待。

膜技术是高效、节能、无污染或少污染的新型分离技术，是解决资源及能源危机、环境污染严重等重大问题的有效方法之一，其广阔的发展及应用前景，将促使其在新材料和资源综合利用领域中的位置更加重要。

二、国内外膜技术的现状及分析

膜材料是膜分离技术的关键，作为膜技术产业化的核心部件，高性能膜材料的关键技术突破将直接影响膜技术在实际应用中的推广，也将带动整个膜产业进入快速发展阶段。在国际上，膜材料的开发起步较早，技术较为成熟，已实现多种膜材料的系列化大规模生产及工程应用，全球膜市场更是在近些年出现了强劲的增长势头。我国膜材料的开发起步较晚，自主创新能力不强，主要膜材料长期依赖进口，高端产业、低端环节现象严重；企业规模普遍较小，目前我国膜产业300亿的市场被上千个企业分割，产值过亿的规模企业很少；应用层次偏低，应用领域偏窄，90%左右应用于水处理和海水淡化领域；高端领域仅占膜市场的10%以下。因此提升我国膜产业的自主创新能力