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化工新型材NEWCHEMICALMATERIAL

June中國膜工業發展研郭有智(中國膜工業,摘要本文歸納了中國膜工業的發展歷史,介紹了我國膜技術取得的成就和存在的不足,并提膜,膜技術,反滲透,超濾,微濾,納濾,電滲析,氣體分離,滲透汽化SuggestondevelopmentofmembraneindustryinGuo(TheMembraneIndustryAssociationofChina,ThehistoryofdevelopmentformembraneindustryinChinawereinducedinthisreviewpaper.Theachievementanddefectformembranetechniquefieldwereintroduced,andthecountemeasureandmeasureondevdopmentofmembraneindustryinChinaareputfworward.membrane,membranetechnique,reverseosmotic,ultrafitration,microfiltration,nanofiltration,electrodialysis,gasseparation,pervaporation概膜工業是一門嶄新的工業,在世界上只有50年的歷史30多年前才起步。經過近半個世紀的發展,膜技術已成為高效節能的單元操作,對相關產業的發展具有很大的推動作用。已經反應及控制釋放等技術正在廣泛應用于各行業,產生了很大的經濟和社會效益。誰掌握了膜技術,誰就掌握了化學工業的未來0已成為大家的共識因此各發達國家都在積極部署投巨資發展該技術及產業,搶奪制高點。中國在膜工業方面雖作了大量的工作,也取得了較大的進展,但與發達國家相比,還有較大的差距,的形勢是嚴峻的,因此,研究制定中國膜工業發展,積極部署,力爭在最短的時從1967年異相離子交換膜在化工廠正

投產算起30余年的歷史。中國膜工業的發展,大致可分為三個階段:第一階段206080年代中這一性成果是:1異相離子交換膜正式投產,開創了中國的膜工業;o異相離子交換膜年產量達30萬m2,占世界市場容量的1/3,成為離子交換膜生產大國;成功建立了以西沙群島日產200t電滲析海水淡化為代表的一批示范工程,有力地推動了電滲析技術的應用,至1989年,運行的電滲析器總臺數達4000多臺套。第二階段208090年代中階段的主要特點是面向市場,齊頭并進,初具規模。主要標志性成果是:1醋酸纖維素反滲透膜、超濾膜、微濾膜組器及氣體分離膜組器等相繼投產從根本上扭轉了這類膜完全依賴進口的局面;o成功建立了以集成電路用超純水為代表的一大批示范工程,并迅速推廣社會對膜技術的認知度有實質性的提高,從而初步確立了膜技術在國民經濟建設中的作用和地位;?產業初成規模。第三階段2090年代中至現在作者簡介郭有智,男 95年生,現任中國膜工 長的主要特點是產業規?；?市場 ,管理規范化。主要標志性成果是:1中國膜工業正式成立,標志著中國膜工業進入規有序、快速發展的階段。o反滲透復合膜等一批高性新膜組器逐步實現,滲透汽化,膜蒸反應等一批新膜技術取得突。?成功建立了以反滲透海淡化為代表的一批示范工程,倍受和社會關。?對外開放初見成效,中國的膜工業市場已融入全球市場。21211反滲透反滲透膜的研制始于1965年,70年代進行醋酸纖維素(CA)中空纖維和卷式反滲透膜組器的研究,80年代中實現工業化,其工藝技術接近國外同90年代國外新一代性能優異的反滲透復合膜已工業化并銷入中國,國產反滲透復合膜雖經/九五0科技攻關后,已具備條件但性能仍比國外低。近幾年我國反滲透膜市場國內反滲透膜市場的90%以上。90年代中期遼寧興城的8271廠和無錫海洋膜工程公司等單位從美國引進了兩套反滲透復合膜生產裝置,目前均已試車成功,但因種種原因尚不能大批量供應產品。相對而言,我國的反滲透膜應用技術優于膜組器技術,已接近國際先進水平。在海水苦咸水淡化方面,我國已成功建成了日產千噸級反滲透海水淡化工程和日產118萬噸級反滲透高鹽度苦咸水淡化工程,在國家計委支持下,萬噸級反滲透海水淡化項目和萬噸級高硬度苦咸水淡化項目即將啟動;在飲用純凈水方面,反滲透膜技術支撐并形成了一個頗具規模的新興水工業。在工業用水、純水超純水及物料濃縮等方面也得到大面積推廣并迅速向廢21212超濾U我國從上世紀70年代初開始研究超濾膜,80年代進入工業化生產和應用。超濾是我國發展最幾種商品膜,復合膜、荷電膜等新膜研究也有較大進展。近年來,陶瓷超濾膜研制有可喜進展,目前已相繼完成了C-Al2O3TiO2ZrO2超濾膜的研究工業放大的準備工作正在進行中。從總體看,我國在超濾研究方面并不比國外落

后,有些品種的性能與國外的相近。但國內膜生產線的制作水平相對較低,環境條件不夠穩定,不能滿足超濾膜的成膜工藝和制膜條件,致使某些產品孔徑分布較廣,均一性差,造成膜的綜合性能較低,而國外如的旭化成公司生產的超濾膜品種可在 MW之間人為控制。國內研制中空纖維UF組件的廠家很多,但規模都不大。21213微濾80年代盡管起步較晚,但發展速度非常之快,目前已形成商品生產的微10幾種我國微濾技術已在應用。無機微濾膜也已開始進入。與國外水平相比我國有些微孔濾膜產品的性能和國外同類產品的性能相近有的產品已替代進口產品有的微孔膜如聚烯烴類PPPE中空纖維膜其生產工藝控制拉伸致孔方面也有突破,但仍不完善,不能很好地控制平均孔徑、孔徑分布這方面缺乏深入的工作產品質量也有待穩定和提高。國內有引進和自己開發的MF濾芯生產線多條,效益也不很明顯。了其總體水平的提高,國內應用領域的開發還很不夠。目前國外微濾膜市場份額占整個膜市場的40%21214納濾80年代末現已開有的已投入應用,其中以CA為材質的納濾膜已有系列化產品,NaCl1090%。目前,已在水軟化和藥物中除鹽及特殊分離等方面取得初步成效但組器技術和應用等尚有較大差距,我國納濾技術的開發和應用還處于初始階段。21215電滲析(ED)1967年,10年來,年產異相膜穩定在35萬~40m2。80年代中,開發成功了頻繁倒極電滲析技術(EDR使我國90年代后,與電滲析ED相關的一項新技術引起世界的關注,即EDI(Electrodedeionization,離子交換樹脂填充床電滲析)也稱做CDI(Continuousdeionization,連續脫離子),即將離子交換樹脂填充到電滲析隔室中,將電滲析-離子交換-電化學再生結合為一體,不用酸堿再生可直接15~17M8#cm的高純水,該項數年內將在我國獲得推廣,該項技術我國也已開發成功。與國際水平相比,我國的ED工藝水平已接近世界先進水平,但均相離子交換膜雖然已中試成功,卻20多年仍沒有工業化。對氯堿工業用的全氟離子交換膜這一重大技術15年的科技攻關,受到業界的高度重視,但未繼續進行下去,目前主要靠進口解決?？偟膩碚f,我國的電滲析膜品種較少差,難以進行高濃度濃縮和不同離子的分離。21216氣體分離膜(GS)我國氣體分離膜研究始于1982年,現已建成中空纖維氮/氫膜生產線和卷式富氧膜生產線。我國氣體分離膜技術與國外差距相對較小,80年發的中空纖維氣體分離膜的性能已達到當時Prism分離器水平,已在上百家化肥廠采用,其氫的回收率和純度均在85%以上,經二級膜法處理,可使氫的純度提高到99取得了良好的經濟效益和社會效益。最近在煉油廠建成了尾氣提氫示范工程,不同尾氣的氫氣回收率在65%~95%之間,回收氫氣濃度在90%以上,成為世界上少數幾個可以生產氣體分離富氧膜技術已投入應用,并在高分子膜材料領域進行了成功的探索,國產螺旋卷式富氧器富氧濃28~30%,已在20家玻璃窯爐上推廣應用,節油率6%~8%。醫療用富氧樣機也投入了應用富氧濃度為28~31。富氧制硫酸、催在膜法富氮方面,第一臺國產車載膜法富氮裝置已在現場投入應用,不久可大面積推廣。在膜法有機蒸汽脫除方面,已建成了處理能力為100m3/h的含烯烴氣體的裝置,乙烯回收率約68%,丁烯回收率約70%。發工作,取得了一些進展。21217無機膜的研究盡管起步較晚但發展很快在國家重點科技攻關項目的支持下,我國已開發出陶瓷管式多通道微濾膜裝置,超濾膜研制也有大的進展,成套化能力,單臺裝置的規模已達240m2。國產陶瓷膜裝置已在多個工業過程中獲得成功的應用,取

得明顯的經濟與社會較小,其基礎研究和應用技術均達到或接近國際先研究等還暫時于其技術水平。 滲透汽化(10年來,滲透汽化是國內外膜分離研究的熱點,它將成為21世紀膜產業和膜市場的新增長點。80年代中期開始的在國家自然科學基金和科技攻關計劃的支持下,國內許多單位進行了滲透汽化膜材料的研究,出滲透汽化均質膜和復合膜,取得了良好的工藝參數和理論依據,試驗的平板膜技術指標已與國外十分接近。90年代中我國研制的首套醇水共沸物分離提純用的滲透汽化裝置已通過50ta規模的中試鑒定。20世紀末,突破了膜放大的關鍵技術,在此基礎上,完成了1000t/a苯脫水的中試和4000t/aC6溶劑油脫水的工業實驗。建起了幅寬600mm膜的連續生產裝置,已具備了工業化生產的條件。當域及解決應用中出現的問題,使該項技術盡早在國內大面積推廣,膜工業新的增長點。我國的膜工業還很年輕基礎薄弱工業化程度不高,當前存在的主要問題有以下幾方面:(1)技術水平較低。一方面是膜材料研究力量薄弱,有相當的膜用原材料還需要依靠進口另一方面是膜組器性能低。80年代中期國家科技攻關研制的醋酸纖維素反滲透膜因性能上差異無法與國外反滲透復合膜競爭而目前我國開發的反滲透復合膜尚未批量生產引進的幾條反滲透復合膜生產線由于種種原因產品尚不能大量投放市場超濾、微濾等膜產品,雖能占據一定的市場,但多居中低檔產品。微濾膜拉伸致孔技術尚有待提高超濾膜孔徑分布均一性差;氣體分離膜的富氧濃度僅28%~40造成這種狀況的根本原因主要是我國整體工(2)膜品種少。膜品種少是我國膜技術較國外膜技術的具體表現之一。目前,我國能生產的反滲透膜只有醋酸纖維素膜,引進的幾條反滲透復型及抗污染型等一批高性能反滲透復合膜還不能生有40多個,10多個品種,高檔產品還需要進口;氣體分離膜產品也單一;無機膜僅限于陶瓷微濾膜,大量的膜品種還不能生產;尚處于中試或關鍵技術的攻關階段。電滲析離子交換膜雖開發最早但目前僅有聚酸離子交換膜,海水濃縮制鹽用均相膜等均不能生產。目前,國際最先進的電滲析技術)))離子交換樹脂填充床電滲析(EDI)還處于開發階段。膜品種少,以少數幾種膜來應付日益增長的多種多樣的需求,顯然已到了力不從心的地步。3)產業規模小。我國膜工業產值低,約占全球115左右現有企業規模都較小。多家,但從企業規?？?年產值在一千萬元以上的有40家左右3~4家而小型企業右企業規模小人力、財力有限難以開發和應用新技術,只能在低水平上重復,無特色,競爭力弱。10幾萬支膜甚至幾十萬支膜元件而國內只以千計。如此小的規模成本自然高在關稅逐步下調進口膜產品大幅度降價的情況下,競爭力就很弱。(4)應用領域窄。到目前為止,國內液體分離膜技術應用仍集中在/水處理0等少數幾個領域,且應處理等眾多應用還處在市場開發階段,氣體分離膜技術應用也沒有全面展開;無機膜技術應用也剛起步,這種狀況除因膜組器技術水平及發展速度所限外,工程技術能力弱,成套裝備率低,是造成(5)行業管理較弱。膜技術是一項多學科交叉的邊緣技術。由于歷史的原因目前中國的膜工業企業分屬于各行各業,這給膜工業管理帶來很大的工業成立后,做了大量的行業管理工作,但有些工作是行業所不能及的,還需要從多方面進行為使中國膜工業在本世紀初有更大的發展,

議采用的對策和措施如下加強技術創新,膜科學技術的是制約膜工業發展的關鍵因中之重來抓,確保/跨躍式0發展的實施。(1)/自主開發和引進0并重。應站在國際競爭力,強化開發力度,重點突破。開發基礎的膜技術項目,要通過國際合作或引進方式,從而提高我國在這方面的發展起點。對國內外起步都較晚,差距不大的新膜技術,應自主開發,實現同步發展并趕超國外。(2)突出重點,尋優前進。堅持有所為有所不為的原則,從實際出發,突出重點,納入國家科技發展計劃,以取得國家的有力支持。調整產業布局,優化產業結構,(1)加強產業建設,形成產業。建議國家有關部門通過相關的計劃引導,對技術水地,形成產業,以此帶動中國膜工業的發展。企業,改變小而散的產業格局,使中國的膜工業(3)自力更生為主,外援為輔,提升膜組器生產水平。在自力更生的同時,還應引進國外先進膜組器生產關鍵設備和生產線,建立幾條高水平的膜組器生產線,從而提高的水平。(4)加強示范工程建設推動膜技術的應用。建能力的有效。建議國家大力加強急需領域的示范工程建設,重點在海水苦咸水淡化,污水處理、廢等一批大中型示范工程,以推動膜技術的應用。5加強工程中心建設促進科技成果轉化。由于我國沒有大型企業直接參與膜技術的研究與開發,成果轉化問題一直比較突出,即使有的企業需要膜技術,大都直接從國外引進,或采用國內相當成熟的膜技術。另外即使企業參加的聯合開發也是針對本企業當前生產的急需,不可能從中國膜工業的因此,建議國家進一步加強國家工程中心的建設工作在已有的工程中心基礎上建議建立國家無機膜工程技術中心,保持和提高我國在這一領域的先進技術和水平。要提高投資力度,使工程中心真正成為膜材料和膜過程的創新,膜技術成果的孵化,加快高新技術的實現。加強行業管理,國膜工業已經成立5年多,初步摸清了行業情況也積累了一些行業管理經驗膜行業的廣大科技和企業人員經過幾十年具體工作的實踐和近20年方向發展,但應進一步加強管理。(1)調控指導,規范運行。加強行業管理,首先要規范市場不僅要有行業標準還必須建立行之有效的監督和檢測機構完善檢測方法和檢測制度大張旗鼓地向市場推薦名牌企業和名牌產品,以有效打擊偽劣產品上市。要引導市場,有計劃地推動膜

(2)廣泛開展國內外科技交流與合作。加強國際合作,充分利用國外先進的技術資源和管理模式,可起到趨利避害