1 概述
無機(jī)陶瓷膜是高性能膜材料的重要組成部分,屬于國家重點(diǎn)大力發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),是新材料領(lǐng)域的重要組成部分。
無機(jī)陶瓷膜是由無機(jī)金屬氧化物制備而成的具有高效分離功能的薄膜材料耐高溫、耐化學(xué)侵蝕、機(jī)械強(qiáng)度好、抗微生物能力強(qiáng)、滲透通量大、可清洗性強(qiáng)、孔徑分布窄、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),使得陶瓷膜的發(fā)展十分迅速,銷售量已占整個(gè)膜市場(chǎng)的10%-20%,并以年增長(zhǎng)35%的速度發(fā)展著,現(xiàn)已在化學(xué)與石油化工、食品、生物、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域獲得成功的應(yīng)用。
2 國家政策導(dǎo)向
膜材料與膜技術(shù)一直是國家鼓勵(lì)發(fā)展和重點(diǎn)支持的領(lǐng)域,《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》。在優(yōu)先主題“海水淡化”中明確提出重點(diǎn)研究開發(fā)“膜法低成本淡化技術(shù)及關(guān)鍵材料”,在優(yōu)先主題“基礎(chǔ)原材料”中提出要重點(diǎn)研究開發(fā)“分離材料”,陶瓷膜是分離材料的重要組成部分,從九五開始一直得到國家相關(guān)部委的重點(diǎn)支持。
從國家“綱要”、國務(wù)院決定到各部委的“十二五”規(guī)劃,都涉及到與膜技術(shù)相關(guān)的描述,尤其是科技部將高性能膜材料作為新材料領(lǐng)域六個(gè)專項(xiàng)之一,給予重點(diǎn)支持,支撐了膜行業(yè)的快速發(fā)展。
3 陶瓷膜材料的發(fā)展趨勢(shì)
近年來,由于陶瓷納濾膜可截留多價(jià)離子或小分子量物質(zhì)且具有獨(dú)特的材料性能,可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、過程工業(yè)及水處理領(lǐng)域,尤其在高溫、酸堿、有機(jī)溶劑等有機(jī)膜無法承受的苛刻環(huán)境下具有很好的競(jìng)爭(zhēng)力。目前,國外在陶瓷納濾膜方面的研究較多,膜材料種類豐富且性能優(yōu)異,并已有部分公司具有生產(chǎn)陶瓷納濾膜的技術(shù)及實(shí)力。
因此,陶瓷膜材料的發(fā)展趨勢(shì)主要集中在制備低成本高性能的微濾超濾膜和孔徑小于10nm在苛刻環(huán)境體系中性能穩(wěn)定的納濾膜兩個(gè)方面。
4 陶瓷膜的應(yīng)用及市場(chǎng)
無機(jī)陶瓷膜將在人類面臨的能源、資源、環(huán)境和健康等重要領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用,其市場(chǎng)涉及到生物醫(yī)藥、食品與保健、化工與石油化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。
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4.1 在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用
無機(jī)陶瓷膜因其獨(dú)特的耐化學(xué)腐蝕性、耐高溫、分離精度高等性能已成為生物醫(yī)藥行業(yè)優(yōu)先選擇的分離技術(shù),可廣泛應(yīng)用于發(fā)酵氨基酸谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、抗生素如青霉素、紅霉素等、有機(jī)酸如檸檬酸、乳酸、衣康酸等等發(fā)酵液的處理,去除其中的菌絲體、大分子蛋白、酵母細(xì)菌壁碎片、細(xì)胞纖維等,降低下游處理工藝等。
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4.2 在化工行業(yè)的應(yīng)用
化工過程工業(yè)領(lǐng)域中,80%的過程涉及溶劑和高溫等苛刻環(huán)境,膜技術(shù)的普及程度反映一個(gè)國家工業(yè)過程的能耗水平過程工業(yè)裝備年投資在萬億元以上,原有裝備改造和新建裝備為陶瓷膜技術(shù)帶來巨大的發(fā)展空間。
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4.3 在食品與中藥保健品行業(yè)中的應(yīng)用
無機(jī)陶瓷膜技術(shù)可高溫殺菌、低溫操作、分離效率高、不必添加化學(xué)試劑、不破壞熱敏物質(zhì)等,對(duì)食品與保健行業(yè)中高熱敏性、易揮發(fā)和對(duì)化學(xué)試劑敏感的體系非常適用天然提取物和食品飲料工業(yè),是無機(jī)陶瓷膜最值得發(fā)展的市場(chǎng),可應(yīng)用各類酒、果汁飲料、明膠和葡萄糖的過濾,以及牛奶過濾、啤酒渣回收,食用醬油和醋的過濾除菌和澄清等許多領(lǐng)域。
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4.4 在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用
我國陸上油田已經(jīng)大部分進(jìn)人高含水的后期開采階段,平均綜合含水率已達(dá)80%以上,每年有十幾億噸的采出污水需要處理回用,加上開采過程中的鉆井廢液、壓裂廢水,每年產(chǎn)生的廢水量超過20億噸,采用陶瓷膜處理油田采出水,可以達(dá)到低滲透油田回注水質(zhì)指標(biāo),目前已在遼河油田等建立了多套中試現(xiàn)場(chǎng)考核裝置,預(yù)期形成數(shù)億元的市場(chǎng)。
5 結(jié)束語
無機(jī)陶瓷膜分離技術(shù)以其綠色、高效分離的特點(diǎn),在苛刻的過程工業(yè)體系中應(yīng)用越來越廣泛,將在國家“十二五”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造、節(jié)能減排中發(fā)揮重要作用國家出臺(tái)了系列政策對(duì)高性能膜材料等新興產(chǎn)業(yè)給予重點(diǎn)支持,為膜行業(yè)帶來了巨大發(fā)展機(jī)遇,這將推動(dòng)我國陶瓷膜、PVDF中空纖維膜、反滲透膜、納濾膜等快速發(fā)展,顯著提升這些重要膜品種在國內(nèi)外市場(chǎng)的占有率,到“十二五”末將形成千億元的市場(chǎng)規(guī)。
隨著面向應(yīng)用過程的陶瓷膜設(shè)計(jì)與制備的理論體系的進(jìn)一步完善,陶瓷膜的應(yīng)用技術(shù)將得到進(jìn)一步提高,在生物醫(yī)藥、食品與保健、化工與石油化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用量顯著提升,預(yù)期在“十二五”末,無機(jī)陶瓷膜將形成百億元以上的市場(chǎng)規(guī)模。