膜分离技术行业现状

膜分离技术行业现状一、 陶瓷膜行业市场规模（一）膜处理市场概述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，在全球范围内受到了高度重视。从本世纪伊始，全球膜市场呈现强劲的增长势头，膜技术在化工、生物、医药、新能源、环保等产业的应用领域不断拓展，应用深度不断加强。国外在高性能分离膜领域起步较早，发展较为成熟，在相关产品领域具备较强的竞争优势。我国膜产业的发展起步较晚，但近些年来膜产业日益得到国家和地方的重视，各级政府部门相继出台了一系列旨在推动膜材料及膜分离技术应用的产业发展政策。受益于产业政策的大力支持，以及膜技术的迅速发展和膜技术应用领域的快速拓展，我国近年来在膜领域取得了长足的进步，膜行业产值规模稳步增长。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。膜产业在十三五期间得以迅速发展，展望十四五，由于我国污水资源化利用尚处于起步阶段，我国膜产业仍然具有较广阔的发展前景。从政策角度分析，2021年1月4日，国家发改委联合九部门印发关于推进污水资源化利用的指导意见，旨在加快推进污水资源化利用，促进解决水资源短缺、水环境污染、水生态损害问题。意见明确，到2025年，全国地级及以上缺水城市再生水利用率达到25%以上，京津冀地区达到35%以上;到2035年，形成系统、安全、环保、经济的污水资源化利用格局。根据行业预测，在污水回用方面，假设到2025年，各省再生水利用率将较当前明显提高，假设2025年全国再生水利用率将从目前的1598%提升至35%，预计2021-2025年再生水利用设施建设-膜工艺总投资额为1055-2110亿，其中膜材料销售及换膜市场约333亿元。（二）我国陶瓷膜主要应用领域市场市场规模现阶段，以陶瓷膜为核心的膜分离技术在我国的应用主要体现为对传统过滤分离技术的替代以及对过滤分离相关生产工艺的升级改造。过滤分离工艺是工业生产过程中的重要工艺环节，在大部分工业行业中均有涉及。以陶瓷膜为核心的膜分离技术目前在我国主要应用于过程分离与特种水处理两大领域。（三）陶瓷膜行业过程分离领域市场规模过程工业指通过物质的化学、物理或生物转化进行的连续生产过程，其原料和产品多为均一相（固体、液体或气体）的物料，而非由零部件组装成的物品，主要包括化工、石化、冶金、生物与医药、食品饮料、造纸等工业行业。过程分离是指过程工业生产中通常会涉及的物料分离、浓缩、提纯、净化除杂等工艺环节。陶瓷膜分离效率与分离精度高、耐高温、耐有机溶剂、耐腐蚀等特点，使其能够在过程分离工艺中得到广泛应用。目前，以陶瓷膜为核心的膜分离技术在过程分离领域中较为成熟的应用行业主要包括生物与医药、化工、食品饮料等行业，其中生物与医药、化工行业的应用规模相对较大。生物与医药行业是指通过生物工程或发酵工程生产、提取药品、食品或化工产品的一系列行业，主要包括发酵工业、生物制药、天然产物提取等相关行业。因陶瓷膜耐腐蚀、耐高温、分离精度高等特性，以陶瓷膜为核心的膜分离技术已成为生物与医药行业优先选择的高效分离技术，可广泛应用于氨基酸（如谷氨酸、赖氨酸等）、抗生素（如青霉素、红霉素等）、有机酸（如柠檬酸、乳酸等）等的处理。我国是氨基酸原料的生产大国之一，根据中科院微生物研究所的统计，2013年，全球氨基酸总产量650万吨，中国超过400万吨，占比超过60%。近年来，合成生物学的快速发展使微生物发酵生产天然氨基酸的成本持续降低，氨基酸产业取得了巨大发展，2017年全球氨基酸产量约为850万吨，预计到2022年将突破1100万吨。根据中国膜工业协会的统计，2010-2012年，国内氨基酸行业合计安装了约2万平方米的以陶瓷膜为核心的膜分离设备，行业普及率超过60%，预计未来氨基酸行业由于新增产能和传统工艺改造形成的对陶瓷膜材料的需求仍然较大。在生物制药行业，工信部已将无机陶瓷组合膜分离技术作为清洁生产工艺技术在发酵类抗生素、维生素制药行业进行重点推广，截至2013年底，该工艺技术目前在国内发酵类制药行业的普及率约为20%，普及率的提升仍有较大空间。根据中国膜工业协会的统计，2014年，在生物医药领域新安装与更换的瓷膜约为26万平方米，约占全年陶瓷膜安装总量491%。此外，功能糖、有机酸等发酵产品及中药等天然产物提取行业也正在逐步推广以陶瓷膜为核心的膜分离技术工艺。作为我国医药行业的重要组成，中药产业的发展历来受到国家高度重视。根据国家统计局的统计，2014年我国中药产业总产值突破7，000亿元，提前完成十二五规划任务。2015年，我国中药产业总产值为7，867亿元，十二五期间的年均增长率为1992%。国家中医药管理局中医药事业发展十三五规划指出，十三五期间我国中药产业预期将保持年均15%以上的增速，到2020年我国中药工业总产值目标将达到15，823亿元。随着我国中药产业的飞速发展，陶瓷膜材料在中药产业的应用前景广阔。化工生产过程中存在大量的液体分离工艺，而这些过程中普遍存在料液体系性质苛刻、呈强腐蚀性或强酸碱性、需在高温或高压下进行分离等情况，使得其他过滤分离技术难以在该领域完全适用。相比而言，陶瓷膜因其化学稳定性好、热稳定性和机械强度高等特点，在化工生产的苛刻环境和复杂条件下的过程分离工艺中体现了极佳的适用性。以陶瓷膜为核心的膜分离技术在化工行业的盐化工、石油化工、煤化工、精细化工、新材料等领域，也已有众多成功应用案例。其中，盐化工和石油化工对陶瓷膜材料的应用已相对较为成熟。随着相关化工行业的技术升级、节能环保要求的提高，陶瓷膜在化工领域的应用范围和应用规模还将有望获得进一步发展。陶瓷膜材料在化工行业的典型应用工艺包括氯碱化工（属于盐化工领域范畴）的盐水精制工艺等。氯碱化工通过电解饱和盐水制取氯气和烧碱，并以此为原料生产一系列化工产品，是重要的国民经济基础性产业。2021年，我国烧碱产量达3891万吨，同比增长52%，保持稳定增长。盐水精制的目的是去除盐水中所含的钙、镁离子、硫酸根离子以及其他杂质，生产满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。盐水质量不仅影响离子膜的寿命，也是离子膜能否在高电流密度下运行并得到高电流效率的至关重要的因素。陶瓷膜盐水精制工艺首先采用化学反应的方式使钙离子、镁离子、硫酸根离子及其它重金属离子形成沉淀物，再通过陶瓷膜过滤将全部沉淀悬浮物去除，获得合格的一次精制盐水。应用陶瓷膜技术使一次盐水精制的工艺流程大幅缩短，无需预处理器及分步反应，也无需加入三氯化铁、次氯酸钠、絮凝剂、预涂纤维素等辅助化学水处理药剂，体现出了优异的技术经济性。随着氯碱化工行业产能结构改造与技术升级，陶瓷膜盐水精制工艺还有望获得更大的市场空间，特别是在氯碱上游制盐行业，无机陶瓷膜技术已经应用到液体盐、真空制盐、食用氯化钾以及药用盐生产领域。根据国内氯碱化工行业产能，该行业对陶瓷膜的总需求容量预计将超过7万平方米。根据中国膜工业协会的统计，2014年化工与石化领域安装陶瓷膜面积与2013年114万平方米基本持平，约占全年陶瓷膜安装总量的215%。未来还有很多基于陶瓷膜技术的应用等待开拓，陶瓷膜在化工与石化领域的发展空间依然十分广阔。食品饮料行业也是陶瓷膜的优势应用领域，以陶瓷膜为核心的膜分离技术正逐步在食品饮料行业中的乳制品、果蔬汁饮料、酿酒、调味料等生产环节替代传统过滤分离技术。以生啤酒为例，使用陶瓷膜过滤工艺可有效去除酵母菌、酒花树脂、丹宁、蛋白质等混浊漂浮物以及微生物等影响啤酒品质的不良因素，节省对硅藻土过滤设备、精滤设备和巴氏杀菌机等设备的投资，具有良好的经济效益。虽然目前陶瓷膜过滤工艺在食品饮料领域的应用普及率尚较低，未来随着食品饮料行业生产工艺技术的升级改造以及消费者对营养价值等产品品质要求的日益提高，以陶瓷膜为核心的膜分离技术在食品饮料行业还将不断替代传统过滤分离加工工艺，得到更广泛的应用。根据中国膜工业协会的统计，陶瓷膜近年来在食品与饮料行业发展势头良好，2014年安装陶瓷膜面积约为075万平方米，同比增幅超过15%，约占全年陶瓷膜安装总量的142%。（四）陶瓷膜特种水处理领域市场规模水处理是指通过一系列水处理设备将被污染的工业废水或自然水源进行净化处理，以达到国家规定的排放、回用或饮用水质标准。水处理涉及的应用范围十分广泛，通常包括污水处理和饮用水处理两大类，其中污水处理主要包括对工业废水、市政污水的处理、油田回注水等。由于各种原水或废水的水质、水量、接纳水体或水的用途等差异很大，需根据各项因素综合考虑选择合适的水处理方法。陶瓷膜因其耐酸碱、耐腐蚀、耐有机溶剂、抗微生物侵蚀等优点，在工业废水、油田回注水、垃圾渗滤液等中重度污（废）水处理方面具有突出优势。随着国家和社会对节能、减排和水资源保护重视程度的日益提高，陶瓷膜在特种水处理等水资源综合治理领域的应用近年来得到快速发展。1、陶瓷膜工业废水处理及回用市场规模我国工业废水的排放量在近年来始终保持高位，仅2020年我国工业废水处理量就达到2571亿吨，其中，黑色金属冶炼和加工业、造纸和纸制品业、化学原料和化学制品制造业废水处理量排名前三，分别占比为413%、66%、61%。工业废水中污染物质和有害物质含量高且成分复杂，常带有一定的腐蚀性或含有难处理的有机物，传统过滤净化或生化处理工艺很难达到排放标准。而以陶瓷膜为核心的膜分离技术可对工业废水进行深度处理并达到回用标准，在钢铁废水、造纸废水、纺织印染废水等工业废水处理领域已获得了成功应用及逐步推广。如陶瓷膜处理冷轧乳化液废水工艺技术已在我国多家大型钢铁企业得到应用。工业废水排放量大、污染重，我国一直将工业废水处理作为水污染治理工作的重点。2014年，我国废水治理设施运行费用1，1088亿元，其中工业废水治理设施费用6609亿元，占废水治理设施运行费用的600%。2019年，全国涉水工业企业共有78447家，废水治理设施共有69200套；2020年，全国涉水工业企业共有73152家，废水治理设施共有68150套。2019年，全国全年共处理工业废水2749亿吨，设计处理能力为17亿吨/日，年运行费用为8075亿元；2020年，全国全年共处理工业废水2571亿吨，设计处理能力为16亿吨/日。在国家日益重视环境保护、水资源保护的背景下，对工业废水的处理率及排放标准要求不断提高，传统水处理技术已难以满足工业废水处理的要求；同时，随着膜分离技术的发展，膜分离技术工艺成本有所降低，膜分离技术在工业废水处理及回用领域得到快速推广。根据中国膜工业协会的统计，2014年，国内用于工业废水处理及回用的陶瓷膜安装面积约为073万平方米，约占全年陶瓷膜安装面积的138%；预计该领域至少还将产生超过20万平方米的陶瓷膜市场空间。2、陶瓷膜市政污水处理市场规模随着生态文明建设的推进，污水处理行业将迎来战略性发展机遇。根据国家环保部环境规划院、国家信息中心的分析预测，十二五和十三五期间我国废水治理投入合计将分别达到10，583亿元和13，992亿元，污水处理市场发展空间巨大。与工业废水相比较，近年来，生活污水的排放量增长较快，随着城镇化的深入，未来仍将保持较高增速。根据国家统计局的数据显示，2016年至2020年，我国城市化率从5884%上升至6389%；与此同时，表征废水排放总量的主要指标，化学需氧量2020年达到256476万吨，氨氮排放量达984万吨，总磷排放量3367万吨，分别比2016年增长28972%、7333%、27411%；巨大的污水排放增长有力地推动了市政污水处理厂的新建和扩建，十三五期间，我国城镇生活污水处理实现跨越式发展，新增污水处理能力每日达到3，626万吨，城市污水处理率达9753%，城市排水管网长度达802721公里，较十二五末增长约488%。截止2020年，全国污水排放量达5713633万立方米，较十二五末增长2244%。污水年处理量达5572782立方米，较十二五增长30%。十三五期间，膜处理技术在我国废水处理领域得到较快发展；展望十四五，由于我国污水资源化利用尚处于起步阶段，我国膜产业仍然具有较广阔的发展前景。目前应用于我国市政污水处理及回用领域的膜法水资源化应用工艺主要是以超滤、微滤膜为核心的连续膜过滤（CMF）及膜生物反应器（MBR）。与传统活性污泥处理法相比，膜处理法具有出水水质高、占地面积小、适应能力强、剩余污泥少、运维管理易、系统能耗低等优点，膜处理在市政污水处理的市场占有率有望逐步提高，成为未来污水处理及回用的主流工艺之一。3、陶瓷膜油田回注水市场规模近年来我国原油产量保持平稳增长态势，2021年产量已达199亿吨。我国大部分油田开采已进入中后期二次或三次开采阶段，采出液含水量逐年递增，导致采油污水处理量增加较快，处理难度越来越大。随着环保标准要求提高、水资源日趋紧张，提高油田污水处理效率成为当务之急，而油田废水回注是目前循环利用水资源重要途径之一。以陶瓷膜为核心的膜分离工艺在油田采出水处理方面具有明显的优势：首先，陶瓷膜材料具有亲水憎油特性，有利于防止有机类物质的污染；其次，陶瓷膜材料具有良好的化学稳定性，可用强酸、强碱、强氧化剂等清洗剂进行清洗再生；再次，陶瓷膜材料的机械强度高，能在高温高压下使用和清洗；最后，陶瓷膜过滤出水的水质稳定，可完全满足油田回注用水的水质要求。十二五期间，中国石油采出膜处理系统规模不断扩大，采出水水质综合达标率为9408%，未来随着油田开发持续深入，采出液含水率将不断上升，采出水总量也将逐年增多。随着新环境保护法的实施，油田采出水处理尤为重要和迫切，鉴于陶瓷膜工艺在油田回注水处理中所具有的优势，其在油田回注水处理领域将具有广阔市场空间。（五）陶瓷膜其他应用领域市场规模除应用已逐步成熟的过程分离与特种水处理领域外，以陶瓷膜为核心的膜分离技术也在多个应用领域内得到创新应用，未来有望发展成为陶瓷膜应用的重要范围，主要包括家用水处理和气固分离等领域。1、陶瓷膜家用水处理市场规模随着居民生活水平的提高，净水器等家用水处理装置近年来得到快速发展。2015-2019年，我国净水器产量呈现波动增长的趋势。2019年，我国净水器产量达到18366万台，成为各类膜材料的重要应用市场。家用净水器中目前通常采用中空纤维膜等有机膜作为过滤滤芯，但有机膜存在易滋生细菌的局限，要求以相对较短的周期更换滤芯，一定程度上提高了消费者的使用成本，并影响了易用性。而陶瓷膜具有耐菌的优势，若陶瓷膜材料的成本能够进一步降低，将有望取代有机膜，在家用净水器滤芯市场得到广泛应用。2、陶瓷膜气固分离市场规模陶瓷膜在气固分离领域主要应用于高温烟气的处理领域。钢铁、水泥、化工、电力等行业在冶炼、焚烧、火力发电、燃煤锅炉、工业炉窑、余热回收利用等过程中均可能产生高温烟气，高温烟气净化已成为该等行业实现节能、减排的一项重要技术攻关课题。如一个年产100万吨钢的钢铁企业，仅在炼钢、炼铁、烧结三个生产过程中，每年约产生80亿立方米烟气和5-10万吨粉尘。高温气体除尘工艺技术主要有旋风除尘、静电除尘、颗粒床除尘及多孔材料除尘等。陶瓷膜即属于多孔材料的一种，陶瓷膜优良的耐高温性、较强的抗腐蚀能力和高效过滤等特点，在高温气体除尘工艺中体现了良好的适用性。环保部近年来陆续制订了5项有关工业废气排放的环保标准，随着环保要求的提高，给陶瓷膜在高温烟气净化的市场应用与推广提供了重要的市场机遇。二、 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66%，实现了65%左右的预期发展目标。分季度看，一季度同比增长68%，二季度增长67%，三季度增长65%，四季度增长64%。分产业看，第一产业增加值64734亿元，比上年增长35%；第二产业增加值366001亿元，增长58%；第三产业增加值469575亿元，增长76%。三、 全球膜材料行业发展趋势（一）技术方面膜材料技术未来发展的重点方向包括：推广应用领域包括海水淡化和苦咸水淡化；处理微污染水，保证饮水安全；实现工业废水和市政污水资源化；进军新能源电池隔膜挑战性领域；提升医疗用膜和医用检测膜水准；加强重大技术设备的核心膜开发。与此相适应，未来各国将开发适用于重点应用领域的高性能膜的规模化制造技术，实现膜组器的优化和革新，建设以膜技术为核心的处理工程。（二）产品方面膜材料产品种类繁多，应用领域极广，而目前全球各类膜材料组件产品中，反渗透膜主要用于海水脱盐及超纯水的制造，而主要用于污水、废水处理及循环利用、给水净化以及海水淡化预处理等领域的超滤、纳滤膜材料也占了较大比重，膜材料的诸多应用潜力尚未完全开发。未来，随着膜产品多元化及技术多元化，产品的应用领域也将变得越来越广泛。四、 膜组件及成套设备简介膜组件是膜材料的最小可用膜单元，通过将膜元件与壳体、内联接件、端板和密封圈等材料组装而成。根据应用环境的不同，膜组件中使用的支撑材料及外壳材料主要有碳钢、不锈钢、钛材等金属材料或聚氯乙烯等聚合物材料。膜组件设计和制造中通常要考虑在单位体积的壳体中装填更大膜面积的膜元件，以利于减小设备体积、提高成套设备处理能力。膜分离成套设备是将膜组件、泵及配套的机架、仪表、阀门、自控、清洗加药等设备组合构成的一套完整的膜分离设备。膜分离成套设备以膜分离技术为核心，结合不同应用环境下物料体系的特性和工艺要求进行设计，可实现对物料体系的连续化、自动化过滤和分离。五、 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。六、 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，适合于大规模应用，而成为工业应用的主要品种。单支（根）膜管称为膜元件。商品化的陶瓷膜元件根据其管长、管径、通道数以及通道直径等参数的不同，还可进一步区分为各种构型。七、 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、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，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。