陶瓷膜行业技术壁垒分析

陶瓷膜行业技术壁垒分析一、 陶瓷膜行业技术壁垒以膜分离技术为基础的膜集成技术整体解决方案涉及材料科学、分离工程、过程工艺、环境科学、自动控制技术等多学科领域，属于技术密集型产品。为满足应用领域多元化、工艺条件多样化、运营服务专业化的要求以及保证整体解决方案稳定运行的需要，陶瓷膜企业需全面掌握陶瓷膜材料制备、膜组件与成套设备开发以及膜分离技术应用工艺设计等各个环节的关键核心技术，并具备较强的系统集成和运营服务能力。由于各方面的关键核心技术及相关系统集成和运营服务能力需要企业经过长期实践与技术研究的积累方可掌握，涉及多项专利及非专利技术，存在较高的技术壁垒。目前，具备陶瓷膜技术自主研发和综合创新能力的国内企业仍较少，仅有极少数企业能够自主掌握包括陶瓷膜材料制备技术、膜组件与成套设备开发技术、膜分离技术应用工艺及相关耦合技术在内的全面技术体系。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、 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、 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。五、 陶瓷膜行业应用领域现阶段我国对于以陶瓷膜为核心的膜分离技术主要应用在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。且该技术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。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；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；陶瓷膜材料的机械强度高，能在高温高压下使用和清洗；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。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。六、 陶瓷膜简介陶瓷膜（ceramicmembrane）又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。请注意，CT膜并非陶瓷膜的别名，该称谓实为非专业人士对陶瓷膜英文简称的一种错误表述。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体）被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根据在一定的膜孔径范围内，渗透的物质分子直径不同则渗透率不同，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当料液流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶和微生物等大分子物质通过。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势，已经成功应用于食品、饮料、植（药）物深加工、生物医药、发酵、精细化工等众多领域，可用于工艺过程中的分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等。七、 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。