陶瓷膜材料行業(yè)投資潛力及發(fā)展前景膜組件及成套設(shè)備簡介膜組件是膜材料的最小可用膜單元，通過將膜元件與殼體、內(nèi)聯(lián)接件、端板和密封圈等材料組裝而成。根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，膜組件中使用的支撐材料及外殼材料主要有碳鋼、不銹鋼、鈦材等金屬材料或聚氯乙烯等聚合物材料。膜組件設(shè)計和制造中通常要考慮在單位體積的殼體中裝填更大膜面積的膜元件，以利于減小設(shè)備體積、提高成套設(shè)備處理能力。膜分離成套設(shè)備是將膜組件、泵及配套的機架、儀表、閥門、自控、清洗加藥等設(shè)備組合構(gòu)成的一套完整的膜分離設(shè)備。膜分離成套設(shè)備以膜分離技術(shù)為核心，結(jié)合不同應(yīng)用環(huán)境下物料體系的特性和工藝要求進行設(shè)計，可實現(xiàn)對物料體系的連續(xù)化、自動化過濾和分離。膜及陶瓷膜的簡介膜材料是一種具有特殊選擇性分離功能的無機或有機聚合物材料，能夠?qū)⒘黧w分隔成不相通的兩個部分，使其中的一種或幾種物質(zhì)透過，從而將其它物質(zhì)分離出來。膜材料主要通過其微孔結(jié)構(gòu)進行物料過濾與物質(zhì)分離，微孔結(jié)構(gòu)的孔徑大小決定了其截流物質(zhì)的范圍，孔徑分布與孔隙率則是影響膜材料分離精度與分離效率的關(guān)鍵因素。隨著膜材料制備技術(shù)的發(fā)展，膜材料的孔徑已由微米級逐步發(fā)展至納米級，其過濾范圍也由顆粒過濾擴展至分子級分離、氣體分離等，適用范圍不斷擴大。現(xiàn)代膜材料制備技術(shù)，已能夠根據(jù)物料體系環(huán)境和分離要求，精確控制膜材料的孔徑大小、孔徑分布與孔隙率，從而實現(xiàn)高效分離和選擇性分離功能。與傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)相比，膜可以在分子范圍內(nèi)進行物質(zhì)分離，可實現(xiàn)高精度的選擇性分離，且膜分離過程屬于連續(xù)物理過程，不需發(fā)生相變和添加助劑，因此膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保和過濾精度高等特性，已成為分離科學中的重要技術(shù)之一?？萍疾俊陡咝阅苣げ牧峡萍及l(fā)展十二五專項規(guī)劃》中指出高性能膜材料是新型高效分離技術(shù)的核心材料，已經(jīng)成為解決水資源、能源、環(huán)境等領(lǐng)域重大問題的共性技術(shù)之一，在促進我國國民經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步與增強國際競爭力等方面發(fā)揮著重要作用。高性能膜材料的應(yīng)用覆蓋面在一定程度上反映一個國家過程工業(yè)、能源利用和環(huán)境保護的水平。通過膜分離技術(shù)替代傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)已成為過程工業(yè)、水資源利用等領(lǐng)域發(fā)展的重要趨勢。根據(jù)膜材質(zhì)的不同，膜可分為無機膜和有機膜，其中有機膜是以有機聚合物加工而成，開發(fā)應(yīng)用較早，容易制備、容易成型；但隨著膜分離技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展，對膜的使用條件提出了越來越高的要求，有機膜因其材質(zhì)強度、性能穩(wěn)定性、耐久性等方面的局限，難以滿足各種苛刻環(huán)境或復(fù)雜條件下膜分離應(yīng)用的需要。在此背景下，無機膜尤其是陶瓷膜克服了有機膜在耐高溫、耐酸堿、耐有機溶劑、機械強度等方面的不足，尤其適用于過程工業(yè)及特種水處理等苛刻環(huán)境或復(fù)雜條件下的膜分離應(yīng)用，近年來得到了快速發(fā)展。根據(jù)膜的孔徑可分為大孔（孔徑>50nm）、中孔（孔徑范圍2-50nm）、微孔（孔徑<2nm）。無孔致密膜包括納濾膜和反滲透膜。從膜形態(tài)看，目前超濾、微濾多使用中空纖維膜，反滲透、納濾多為卷式膜。（一）陶瓷膜及其結(jié)構(gòu)陶瓷膜是以氧化鋁（Al2O3）、氧化鋯（ZrO2）和氧化鈦（TiO2）等粉體原料經(jīng)特殊工藝制備而成的膜。陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)的膜外側(cè)流動，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體顆粒、液體液滴）被膜截留從而達到料液不同成分的分離、濃縮和純化之目的。從結(jié)構(gòu)上看，陶瓷膜一般由支撐體層、過渡層和膜層組成非對稱結(jié)構(gòu)，其中支撐體層是構(gòu)成陶瓷膜的主體結(jié)構(gòu)，為膜層提供必要的機械強度，孔隙率較高、平均孔徑較大，是陶瓷膜機械強度、化學穩(wěn)定性等性能的主要決定因素；膜層是涂于過渡層表面經(jīng)燒結(jié)而成的一層致密陶瓷薄膜，其厚度通常在幾十微米，通過采用不同的陶瓷粉體材料與燒制工藝，可以對膜層的孔徑大小、孔徑分布等進行調(diào)節(jié)，從而控制陶瓷膜的過濾范圍、分離精度等功能指標；過渡層是膜層與支撐體層之間的一層過渡結(jié)構(gòu)，其作用在于防止膜層內(nèi)的陶瓷粉體滲入支撐體層，幫助膜層與支撐體層更好的結(jié)合。（二）陶瓷膜的主要特點和優(yōu)勢目前，陶瓷膜材料制備綜合了先進的新材料制備技術(shù)，已能夠根據(jù)物料體系環(huán)境和分離要求，通過陶瓷膜材料制備工藝調(diào)節(jié)陶瓷膜的孔徑大小、孔徑分布及孔隙率，分離效率與分離精度較傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)有大幅提升。除材料特性外，陶瓷膜分離以錯流過濾方式為基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)終端過濾方式不同，錯流過濾方式中的原料液流體以切線流過膜表面的方式高速循環(huán)流動，過濾液（或稱滲透液）在壓力作用下透過膜表面濾出，通過原料液的循環(huán)沖刷有效抑制了傳統(tǒng)終端過濾方式中過濾介質(zhì)易被阻塞的問題，保障分離過程的連續(xù)運行，提高了分離效率與分離精度，并有效降低了分離過程的能耗?；谔沾赡さ奶攸c和優(yōu)勢，其在苛刻環(huán)境或復(fù)雜條件下，對高溫、高壓、強酸、強堿或腐蝕性體系，表現(xiàn)出了其它分離介質(zhì)或材料所不具備的適用性；且陶瓷膜可在線清洗消毒的特點，能夠降低分離設(shè)備的操作維護復(fù)雜度，提高分離設(shè)備的連續(xù)運行周期和使用壽命。陶瓷膜材料現(xiàn)階段主要用于替代傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)，應(yīng)用于生物與醫(yī)藥、化工、食品飲料等過程分離以及工業(yè)廢水、油田回注水、垃圾滲濾液等特種水處理領(lǐng)域中的物料分離、濃縮、提純、凈化除雜等工藝環(huán)節(jié)。在下游領(lǐng)域中，雖然傳統(tǒng)過濾分離工藝經(jīng)過多年應(yīng)用，工藝技術(shù)已相對較成熟，應(yīng)用較為廣泛；但隨著陶瓷膜優(yōu)異綜合性能的體現(xiàn)，以陶瓷膜為核心的膜分離技術(shù)正逐步替代各類傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)，應(yīng)用范圍不斷得到拓展。（三）陶瓷膜分類1、陶瓷膜按照膜的孔徑分類陶瓷膜的孔徑一般為微米級以下，依據(jù)孔徑的不同（或截留分子量的大?。?，可將陶瓷膜分為微濾膜、超濾膜和納濾膜。目前，已形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的陶瓷膜主要為陶瓷微濾膜和陶瓷超濾膜，過濾孔徑范圍更小、分離精度更高的陶瓷納濾膜在我國尚處于規(guī)模化制備技術(shù)研究階段。2、陶瓷膜按照膜的材質(zhì)分類材質(zhì)決定了陶瓷膜的物理和化學性能，進而決定了陶瓷膜的親水性、抗污染性、耐高溫性、耐酸堿性、熱穩(wěn)定性等主要性能指標。根據(jù)制備陶瓷膜的材料不同，主要可分為氧化鋁（Al2O3）、氧化鋯（ZrO2）、氧化鈦（TiO2）及氧化硅（SiO2）等陶瓷膜。3、陶瓷膜按照膜的構(gòu)型分類陶瓷膜的構(gòu)型與其制作工藝有關(guān)，通常分為片式膜、板式膜以及管式膜。其中，多通道管式膜因其單位體積內(nèi)的膜層面積大、機械強度高以及安裝方便等優(yōu)點，適合于大規(guī)模應(yīng)用，而成為工業(yè)應(yīng)用的主要品種。單支（根）膜管稱為膜元件。商品化的陶瓷膜元件根據(jù)其管長、管徑、通道數(shù)以及通道直徑等參數(shù)的不同，還可進一步區(qū)分為各種構(gòu)型。陶瓷膜行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)階段我國對于以陶瓷膜為核心的膜分離技術(shù)主要應(yīng)用在對傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)的替代以及對過濾分離相關(guān)生產(chǎn)工藝的升級改造。且該技術(shù)尤其適用于過程工業(yè)及特種水處理等苛刻環(huán)境或復(fù)雜條件下的膜分離應(yīng)用。陶瓷膜材料具有親水憎油特性，有利于防止有機類物質(zhì)的污染；陶瓷膜材料具有良好的化學穩(wěn)定性，可用強酸、強堿、強氧化劑等清洗劑進行清洗再生；陶瓷膜材料的機械強度高，能在高溫高壓下使用和清洗；陶瓷膜過濾出水的水質(zhì)穩(wěn)定，可完全滿足油田回注用水的水質(zhì)要求。以陶瓷膜為核心的膜分離技術(shù)在過程分離領(lǐng)域中較為成熟的應(yīng)用行業(yè)主要包括生物與醫(yī)藥、化工、食品飲料等行業(yè)，其中生物與醫(yī)藥、化工行業(yè)的應(yīng)用規(guī)模相對較大。膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域使用率不斷上升隨著膜法水處理應(yīng)用技術(shù)水平不斷提高，系列化應(yīng)用工藝逐步成熟，系統(tǒng)的高可靠性以及出水水質(zhì)好，總體投資與運營費用相對下降，尤其是隨著我國對水資源保護的日益重視，膜法水處理技術(shù)受到國家大力推廣。在國家的支持和引導下我國陶瓷膜產(chǎn)業(yè)將快速發(fā)展，膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的使用率不斷上升。中國膜材料行業(yè)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀漢代時期，人們發(fā)明了用鉛作助溶劑的低溫鉛釉。到了唐宋時代，中國人的彩釉工藝達到了頂峰。釉涂層不僅是漂亮的裝飾層，而且增加了陶瓷器的機械強度，還使其不易污染，便于清洗。我國現(xiàn)代化膜材料技術(shù)研究始于20世紀50年代，主要集中在有機分離膜材料的研究上。1958年，中國化學研究所研發(fā)出我國第一張現(xiàn)代化膜材料—聚乙烯醇離子交換膜。20世紀初，中國海洋大學閔學頤教授和中科院化學所朱秀昌先生帶領(lǐng)的研究小組開始探索研究反滲透膜，經(jīng)1967年全國海水淡化會戰(zhàn)，首次制備出我國的反滲透（RO）膜—醋酸纖維素膜，為我國現(xiàn)代化膜材料科學技術(shù)發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。20世紀70年代，中國膜材料技術(shù)進入了早期發(fā)展階段，膜材料與膜材料相關(guān)產(chǎn)業(yè)得到初步發(fā)展，如電滲析、反滲透、超濾和微濾等。在20世紀80年代，發(fā)展步入繁榮期，新的膜材料不斷涌現(xiàn)，新的應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓展。膜法水處理技術(shù)被投入使用，如海水淡化、純水生產(chǎn)、液體提純和濃縮等。同時，氣體分離膜也得到較快發(fā)展，富氧和N2/H2分離膜工藝進入工程化階段。滲透汽化、膜蒸餾、無機膜和膜反應(yīng)器也進入研究階段。20世紀90年代，我國膜材料研究進入快速發(fā)展時期，對膜材料與膜工程展開了大量研究。其中，無機膜的開發(fā)開始進入商業(yè)化階段，被成功應(yīng)用于傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)及生物工程等各個行業(yè)。近年來，我國膜材料市場發(fā)展迅速，膜材料在電子、石油化工、食品、醫(yī)藥、飲料和環(huán)保等領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用，甚至日常生活如保鮮膜、購物袋、純凈水、工業(yè)生產(chǎn)、生物醫(yī)藥處處都有膜材料的蹤影。目前中國已有一批膜技術(shù)應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)力量和專業(yè)化公司，如中國藍星集團環(huán)境工程公司、深圳金達萊公司、北京碧水源公司、廈門威士邦公司等。全球膜材料行業(yè)發(fā)展趨勢（一）技術(shù)方面膜材料技術(shù)未來發(fā)展的重點方向包括：推廣應(yīng)用領(lǐng)域包括海水淡化和苦咸水淡化；處理微污染水，保證飲水安全；實現(xiàn)工業(yè)廢水和市政污水資源化；進軍新能源電池隔膜挑戰(zhàn)性領(lǐng)域；提升醫(yī)療用膜和醫(yī)用檢測膜水準；加強重大技術(shù)設(shè)備的核心膜開發(fā)。與此相適應(yīng)，未來各國將開發(fā)適用于重點應(yīng)用領(lǐng)域