陶瓷膜行业多种技术的耦合分析

陶瓷膜行业多种技术的耦合分析一、 陶瓷膜行业多种技术的耦合为满足在不同领域的应用需求，需要在陶瓷膜技术之上进行多种技术的耦合，主要体现为：陶瓷膜与其他膜材料的集成应用；膜分离技术与其他技术的集成应用。二、 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。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。三、 无机陶瓷膜未来行业发展前景无机陶瓷膜是一种具有特殊选择性分离功能的无机高分子材料，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薄膜材料。无机陶瓷膜是高性能膜材料的重要组成部分，也是国家重点大力发展的战略新兴产业，近年来，随着国家政策持续利好，以及相关技术不断突破，我国无机陶瓷膜市场规模逐渐扩大。无机陶瓷膜优势突出，具有耐高温、化学稳定性好、机械强度高、使用寿命长、抗微生物能力强等特点，在化工、食品、医药、生物制品以及污水处理等领域应用广泛。近年来，得益于市场需求不断释放，全球无机陶瓷膜市场发展态势较好，2019年，全球无机陶瓷膜行业市场规模接近52亿美元。与欧美等发达国家相比，我国无机陶瓷膜行业研究和应用起步较晚，受技术、资金等因素限制，早期我国无机陶瓷膜企业的竞争优势不足，国内市场由外资企业占据主导。后随着国内企业自主研发能力提升，以及国家扶持力度加大，我国无机陶瓷膜行业取得了一定的成就，本土企业凭借价格优势、本土优势、渠道优势等抢占国内无机陶瓷膜市场份额，在此背景下，无机陶瓷膜开始逐步实现。2019年，我国无机陶瓷膜市场规模达到58亿元，行业产能接近134万平方米，同比增加129%。从产能分布来看，我国无机陶瓷膜产能主要集中在长三角、珠三角以及环渤海等地区，三大地区合计产能占比达到624%，由此来看，我国无机陶瓷膜产能较为集中。从细分市场来看，根据孔径不同，无机陶瓷膜可分为微滤膜、超滤膜和纳滤膜三大类，目前微滤膜、超滤膜的生产和应用较为成熟，相比之下，纳滤膜在无机陶瓷膜市场的占比较小。纳滤膜的分离精度更高，未来随着相关技术不断突破，以及市场需求升级，纳滤膜市场发展前景较好。无机陶瓷膜是高性能膜材料的重要组成部分，近年来，随着国家政策持续利好，以及相关技术不断突破，我国无机陶瓷膜行业发展态势较好。经过多年发展，我国无机陶瓷膜基本实现了，但与国际先进企业相比，我国无机陶瓷膜企业仍存在一定的发展空间。四、 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。五、 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-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。六、 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。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。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。八、 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。