膜产业前景光明 高端化任重道远
□ 中国膜工业协会秘书长 王继文
水资源不足已成为制约我国社会经济持续发展的重要因素之一，特别是沿海地区，水资源不足已给城镇居民供水安全和工农业用水保障带来巨大的威胁。目前，我国660余座城市中有420多座不同程度缺水，约110座城市严重缺水。据统计，正常年份我国缺水总量约在400亿立方米左右。“水危机”如何化解已迫在眉睫。对此，本刊特组织本专题，为读者展示化学工业在化解水危机中的重要角色。
为提高我国的水资源开发利用程度，无论是切实加强流域水资源管理，实施以水资源时空转移为目标的引水调水，大力提倡节约用水，加强工业和城市污水处理等措施，还是利用高科技手段进行“开源”，提高水资源的保障能力，都缺一不可。而要实现这些目标，各种膜技术的应用功不可没。例如，膜法海水淡化与苦咸水淡化是提高我国水资源保障能力的重要举措：膜法海水淡化可以提高沿海地区水资源保障能力，而膜法苦咸水淡化可以提高西部地区水资源保障能力。
今年4月16日，国家正式颁布实施《水污染防治行动计划》（以下简称“水十条”）。环保部人士表示，“水十条”通过加大治污投资力度，将带动环保产业新增产值约1.9万亿元，所带动的市场体量十分可观。其中重头戏之一便是工业污水处理厂及城镇污水处理厂的提标改造，据研究，仅这两项的投资可达万亿元。“水十条”为我国水处理市场带来巨大的发展机遇。水处理领域的老牌军——朗盛不失时机地推出了包括离子交换树脂和反渗透膜在内的水处理解决方案，以帮助企业解决工业废水处理问题。
根据“水十条”，我国工业废水治理方面主要以工业园区治理为主。“水十条”中明确提出，2017年底前，工业集聚区应按规定建成污水集中处理设施，并安装自动在线监控装置，逾期未完成的将撤销其园区资格。为加强水污染防治，我国各大石化园区在加紧行动，宁波石化经济技术开发区铁腕治水，为全国各大石化园区及企业起到了积极的示范作用。
采用绿色、环保的水处理化学品，对水资源的保护也将起到积极的作用。近年各种灾害频发，对消毒剂、杀菌剂、聚丙烯酰胺等水处理化学品的需求大增。据统计，2014年全球消费杀菌剂约135万吨，销售额约65亿美元。2003年“非典”和之后的禽流感、汶川地震等灾害使我国的漂粉精生产和消费显著增加。漂粉精产品的用途十分广泛，在使用过程中不会对人类和环境造成不良的影响，是一种很有发展前途的精细化工产品。虽然目前国内消费市场尚没有发育成熟，但随着我国经济的持续快速增长和人民生活水平的提高，漂粉精的需求量将会有较大的增长。
近年我国经济进入了发展的新常态，国家鼓励创新发展、科学发展，尤其高度重视节能环保治理、传统工艺升级改造、水资源开发应用等。膜分离技术作为21世纪的高新技术，目前已广泛应用于水资源再生、新能源开发、环境保护，以及传统工业的升级改造和现代高新产业领域。“十二五”期间，中国膜工业产值以年均20%以上的速度增长。全国分离膜产业产值2010年约300亿元，而2014年达到735亿元，4年翻了一番多，加上光电膜产业，2014年膜行业产值首次突破千亿元大关。一批企业迅速成长，环渤海地区成为我国规模最大的反渗透膜、中空纤维膜生产基地；长三角地区则形成了膜应用最大的产业集群。由于质量不断提高、性能良好、价格低廉服务到位，大批产品和工程化技术被国外客户采用，中国膜产品纷纷进入国际市场。
一、技术水平和产业化进程突飞猛进
膜产业是近十年来才在我国得到飞速发展的，膜材料产品每年都以20%～25%的增速前进。目前我国膜产业产值已从2000年的60亿元飙升至2014年的1000亿元，提高了十倍以上，预计至2015年将突破千亿元大关。
1．发展增速稍有减缓，企业表现参差不齐
根据中国膜工业协会初步对全国部分重点膜企业（不包括光电膜企业）的调查，2014年我国膜产品总收入比2013年增长26.9%，其中北京碧水源科技股份有限公司、天津膜天膜工程技术有限公司、南京久吾高科股份有限公司、浙江开创环保科技有限公司、北京赛诺膜技术有限公司、江西金达莱环保股份有限公司等增幅较大，增长幅度都在30%以上。
但当前我国膜行业企业规模还比较小，研发能力相对较弱。在整个膜行业中，年销售额在1000万元以下的中小企业占多数，年产值千万元以上的企业不到总体的20%，年销售上亿元的企业更是屈指可数。这与我国膜产业的发展阶段有关，当前我国应该根据形势的发展，引导企业做强做大。
2．技术成果显著，在高端市场崭露头角
在市场需求推动、国家政策的支持下，近年我国膜科学技术进步迅猛。目前从事分离膜研究的院所和大学约100家，膜制品生产企业有300多家，工程公司超过1000家，已初步建立了较完整的高性能膜材料产业链。在高性能水处理膜材料、气体分离膜材料、离子交换膜材料、光电膜材料等方面，开发出一批具有自主知识产权的产品，部分产品实现了规模化生产，制备和应用技术水平显著提高。此外，一些特种分离膜及功能膜，例如双极膜、渗透汽化膜、医用膜及光电膜等研究都有不同程度的突破。
部分技术成果达到世界领先水平
如江苏省南京工业大学膜科学技术研究所的陶瓷膜基础研究和应用技术研究达到了世界先进水平，久吾高科技股份有限公司建成国内规模最大的陶瓷膜生产基地；在中国科技大学和山东天维膜技术有限公司共同承担的国家“863”项目中，酸碱回收膜的研究实现突破性进展；上海交通大学与山东东岳集团合作，攻克了离子膜生产的难题，从原材料开发、配方研究直至产品生产，打破了美国和日本的垄断。
微滤膜、超滤膜完全实现规模化生产
海南立昇生产的PVC超滤膜，天津膜天膜工程技术有限公司、山东招金膜天有限责任公司、北京赛诺膜技术有限公司、浙江开创环保科技有限公司、北京碧水源科技股份有限公司、北京科泰兴达高新技术有限公司、厦门三达膜科技有限公司等单位生产的微滤膜、超滤膜性能完全满足城乡用水改造及工业污水处理的要求。
反渗透膜（RO）取得突破性进展
蓝星东丽膜科技有限公司、杭州水处理中心生产的RO膜已在海水淡化工程中得到成功应用；时代沃顿公司的RO膜生产能力达到900万平方米，脱盐率达到99.75%，正准备在万吨级海水淡化工程中进行应用。
二氧化碳膜装置已达到国际水平
大连化物所、大连天邦生产的各种气体分离膜在国内外都有较高的知名度。最近，马来西亚石油公司与大连物化所合作，将大连物化所研制的二氧化碳膜采集装置大规模使用在马来西亚海岸油气开发中。
应用技术不断创新和提高
在推广应用中，许多膜企业不断推出新的膜产品和应用技术，拓展应用领域。如江西金达莱环保股份有限公司提出了“傻瓜相机式设计”、汽车“4S”店管理模式的新型FMBR污水处理系统，采用远程监控和巡检，不需要铺设长距离管路，实现了无人值守、没有污泥和臭气产生，极大地提高了运行的质量和效果，在全国推广2000余套，成为膜应用的一个亮点。
3．国内企业走出去，产品进入世界市场
近年来，国产微滤膜、超滤膜，还有部分反渗透膜，由于质量不断提高、性能良好，并且价格低廉、服务及时，大批产品和工程进入了国际市场。如海南立昇的PVC超滤膜、天津膜天膜、山东招金膜天、杭州水处理中心、北京格兰特、厦门三达、上海斯纳普等单位的膜产品已远销日本、韩国、印尼、马来西亚、印度、巴西、俄罗斯、欧洲和美国等数十个国家和地区。哈尔滨乐普生产的膜壳装置，更是在国际上畅销。
二、巨大市场需求展现美好前景
1．水务市场
市政污水处理 根据《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施规划》，国家计划投资4300亿元，预计到2015年达到污水处理1.67亿吨/日。其中以膜法水处理占30%计算，需要膜约2024万平方米，可实现膜行业产值160亿元。
工业废水处理 据中国环保产业协会预测，“十二五”期间我国工业废水治理需投入1250亿元，若其中30%用膜技术完成，可实现膜行业产值达400亿元。
饮用水处理 国家饮用水标准已由过去的35项指标提升到106项，这样原来的处理方法已无法达到要求。根据“十二五”规划，国家将投入465亿元改造老水厂，新建水厂总投资940亿元，两项投资共计1405亿元。膜法处理是主流技术，预计占总投资额的20%，可实现产值280亿元。
海水淡化 根据国家规划，“十二五”期间将新增海水淡化约为190万吨/日（总计划实现220万～260万吨/日），若70%采用膜法进行处理，预计实现产值44亿元。
苦咸水淡化 全国具有开采价值的微咸水资源约200亿立方米/年，保守估计，苦咸水淡化规模将达到10亿吨/年，将为行业带来100多亿元的收入。
综上所述，我国膜产业在以上五项水务市场合计约有1000亿元的产值规模。
2．离子交换膜及双极膜市场
离子交换膜及双极膜市场应用广泛。以全氟离子交换膜在氯碱行业应用为例，目前全国拥有离子膜烧碱规模大约4000万吨/年。按照3000万吨/年运行，每三年更换一次膜计，每年需全氟离子膜约20万平方米。不计算带动装备费用，仅更换膜就将产生10亿元的收入。再以双极膜应用于化纤行业工艺改造为例，现在全国有2000万吨硫酸钠废水。若采用双极膜进行回收，一方面可直接为化纤企业带来巨大的经济效益，另一方面将为双极膜市场带来30亿元左右的产值收入。
3．气体分离膜市场
近年来，气体膜分离发展异常迅猛，已形成了一个相当大规模的产业。膜分离回收氢气是目前应用最多、最成熟的领域，已广泛应用于合成氨、炼油、能源等工业。气体膜在富氧、富氮、天然气中酸性气体的脱湿等方面也得到成功应用。用二氧化碳膜提纯天然气、石油气、窑炉气、页岩气、沼气等效益巨大。
在高温气体分离膜方面，由西北有色金属研究院牵头开发的金属微滤膜和纯致碳化硅微滤膜可广泛应用于煤化工、石油化工、有机化学行业的气固、液固分离，例如己内酰胺钯炭催化剂回收、多晶硅合成还原气体粉尘过滤、煤气化粉煤过滤等。预计我国市场金属膜元件需求每年可高达十多亿元。
4．光电膜市场
据预测，我国光电膜行业有200亿～300亿元的产值。目前国内已有数十家企业开发光电膜并形成规模化，其中以乐凯、南阳科技、苏州SKC等公司的规模较大；锂离子电池隔膜生产企业有20多家，主要企业有深圳星源材料、新乡中科科技、佛山金辉、南通天丰、天津东皋膜技术公司等。
5．特种分离膜市场
酸碱回收膜在冶金行业应用广泛，国内有50万平方米/年的需求，产值达到20亿元以上。其中分子筛渗透汽化膜可广泛应用于有机溶剂生产和回用，例如醇类、酯类、酮类的提纯脱水，改造了传统工艺，达到了节能增效的作用。
医用血液透析膜被市场青睐。2013年美国、日本、欧盟血液透析量最大，所占比例最高，今后的应用还将大大增加。目前国内用量为1000万支，市值人民币15亿元，预计今后每年将有10%的增长。
渗透汽化膜在油气回收中的应用市场效益可观。据统计，目前我国每年有近150万吨的有机物挥发到大气中，是影响PM2.5的主要因素之一。若用第三代先进的膜技术回收，可大大节约成本和增加安全可靠性，市场潜力巨大，预计具有500亿～600亿元的市场产值。目前由清华大学牵头开发的膜技术油气回收装置已在油库和加油站使用。
三、“十三五”将建设膜技术强国
“十三五”期间，中国膜产业的发展目标是，年均增长率将达到或超过20%，到“十三五”末产值规模再翻番，达到2500亿~3000亿元，膜产品出口产值每年超过100亿元。中国膜工业将形成“龙头企业引领、骨干企业支撑、中小企业配套”格局。其中龙头企业将实现“5、10、20”的目标：培育5家年产值50亿~100亿元的企业；培育10家年产值10亿~50亿元的企业；培育20家年产值5亿~10亿元的企业。
膜技术创新要有新的突破，实现由膜应用大国向膜技术强国的转变。其中反渗透膜技术达到国际先进水平，海水淡化用反渗透膜国产率达到60%；微滤膜及超滤膜质量实现新突破，国内市场占有率达60%～80%。
在离子交换膜方面，开发出面向化工、冶金、生物工程等领域的高性能分离膜。其中氯碱工业用的离子膜要实现产业化，电压等性能达到世界先进水平，国内市场占有率实现30%～50%；燃料电池膜研究实现新突破，形成产业化并大面积推广应用；开发工业用高性能双极膜装备，并大面积推广应用；针对酸碱回收，开发低成本高性能的电渗析酸碱膜设备并实现产业化应用。
在光电膜方面，实现锂电池膜生产升级改造，改变目前只能生产低端锂电池膜的现状，尽快实现中高端市场需求的隔膜材料国产化；围绕太阳能光伏产业需求，开发双向薄膜，提升EVA膜性能。在气体分离膜方面，重点是开发二氧化碳收集膜，解决空气中PM2.5的膜技术，实现氨、氮、氢等气体收集膜的产业化等。
在膜生产技术创新的同时，还应重视膜原料及配方的研究。从膜材料的基础研究入手，在“十三五”期间实现新的突破，力争研制出5~6种新型膜基础材料，使其中2~3种实现产业化；研制出功能膜材料的高性能、抗污染、新型膜配方5~6种，使其中2~3种实现产业化；PVDF国产化率超过60%。
四、高端化、规范化发展任重道远
1．加大高端产品的研发力度
目前我国开发生产出来的膜产品大部分属于中低端级别，产品性能、品质与国外知名品牌还存在差距，高性能的高端产品生产技术仍然被少数发达国家掌控。今后，对于高端高性能膜技术，国家要加大、加快攻关力量；对影响深远的前沿膜技术，要从基础理论研究入手集中力量攻关，争取不久的将来有所突破；对于目前已有相当基础，但距世界先进水平仍有差距的膜技术，要加大扶持力度，鼓励科学界与生产企业相结合，限期攻关解决，实现规模化应用；对于前沿技术成熟、性能优秀的膜产品，要打破对国外产品的迷信，鼓励应用国产先进产品。
同时，中低端膜产品生产过剩也应引起足够的重视。今后，无特殊功能的超滤、微滤膜不支持上新项目；反渗透膜目前已有十多家企业在生产，不应该再盲目建立新的生产线；新能源用的锂电池隔膜，要限制一般性能生产线的建立。目前国内锂电池隔膜产能已达8亿平方米，超过国内需求（约3亿平方米），甚至超过全球的需量（约5亿～6亿平方米），而高性能的锂电池隔膜尚不能满足需求。
2．加强膜应用特别是各类特种膜的研发
在对水处理膜集中攻关的同时，要重视适用于新能源开发、传统工艺升级改造的膜应用开发研究。一种新式膜的应用往往会大大改变原来的生产工艺过程，提高经济效益，如全氟离子膜彻底改变了传统的制碱工艺。今后，分子筛膜、渗透汽化膜、二氧化碳分离膜的应用，也将大大改进传统生产工艺，达到节能降耗、减少环境污染的作用。
3．加强规范膜行业市场
我国膜产业属于新兴产业，产量标准的管理目前还没有统一归口，国家海洋局、水利部、住建部、环保部等部门只有行业的膜装备标准。所以，要积极推动制定完善膜行业标准，健全膜产业市场准入制度，完善膜产品和工程企业资质认定和特许经营权制度。膜产品涉及人民生活安全，包括水、食品、医药等领域，所以加强膜产品的质量监管已是迫在眉睫。中国膜工业协会正在实施的膜产品登记备案制度及膜企业诚信自律建设评价工作，以加强膜产品销售管理制度的建立，从而保证膜产品的质量，建立良好的市场秩序。