“水文章”激活高性能膜材料市場
近日《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》印發(fā)，明確到2015年，我國每天海水淡化產(chǎn)能將達到220萬立方米以上。逐漸進入成熟期的海水淡化市場，將反滲透膜材料一并引入了發(fā)展的快車道。不僅海水需要淡化，還有日常飲用水需要凈化，城市以及工業(yè)污水需要處理，這些因水資源短缺而日益增長的水處理需求，一道成為了高性能膜材料發(fā)展的“添柴者”。
我國是淡水資源缺乏的國家，人均水資源擁有量低，且時空分布不均。數(shù)據(jù)顯示，中國目前年用水總量已突破6000億立方米，全國年平均缺水量500多億立方米，2/3的城市缺水，且人均水資源量只有2100立方米，僅為世界人均水平的28%。
“高性能膜材料是新型高效分離技術(shù)的核心材料，已經(jīng)成為解決水資源等領(lǐng)域重大問題的共性技術(shù)之一。”南京工業(yè)大學國家材料化學工程重點實驗室常務(wù)副主任金萬勤教授說。
據(jù)金萬勤介紹，高性能膜材料的發(fā)展得到了全球范圍的高度重視，多國政府將膜技術(shù)作為21世紀高新技術(shù)進行研究和開發(fā)。目前全球膜材料市場出現(xiàn)強勁的增長勢頭，年銷售額已經(jīng)超過400億美元。我國則是世界膜技術(shù)發(fā)展最活躍、膜市場增長最快的地區(qū)之一。“在我國，高性能膜材料主要用于水處理領(lǐng)域。膜法海水淡化是解決沿海地區(qū)缺水的有效手段，膜法凈水技術(shù)是保障我國飲用水安全的先進技術(shù)，膜生物反應器技術(shù)則是實現(xiàn)市政污水回用的重要保證。”金萬勤說。
據(jù)了解，海水淡化主要應用反滲透膜材料。在國際上，反滲透膜材料已經(jīng)趨向成熟，醋酸纖維素、聚酰胺等是主要產(chǎn)業(yè)化的膜材料。膜法海水淡化和苦咸水淡化的大規(guī)模應用，推動了反滲透膜組件的大型化及反滲透膜材料快速發(fā)展。目前單個反滲透膜材料海水淡化工程已達日產(chǎn)淡水33萬立方米，反滲透膜苦咸水淡化工程已達日產(chǎn)淡水37萬立方米。
但金萬勤告訴記者，我國海水淡化反滲透膜才初步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，關(guān)鍵膜原材料需要進口，也尚未用于大型海水淡化工程和苦咸水淡化工程。國內(nèi)的反滲透膜主要用于純水生產(chǎn)和家用凈水器等領(lǐng)域，國內(nèi)市場份額也僅占10%左右。剛剛出臺的我國海水淡化領(lǐng)域的第一個專項規(guī)劃《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》必將對國內(nèi)海水淡化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生明顯的提振效果！兑(guī)劃》提出，到2015年，我國海水淡化產(chǎn)能達到220萬立方米/日以上，同時建立我國自主技術(shù)研發(fā)、裝備制造、工程設(shè)計建設(shè)和應用、原材料生產(chǎn)等完整的海水淡化產(chǎn)業(yè)體系，海水淡化原材料、裝備制造自主創(chuàng)新率達到70%以上。
水質(zhì)凈化是膜在水處理方面的又一重要應用領(lǐng)域。用于水質(zhì)凈化的膜材料主要是微濾、超濾和納濾膜材料。微濾和超濾主要用于去除水中的顆粒懸浮物、大分子等污染物，技術(shù)相對成熟。但納濾膜可以去除水中小分子有機物、砷、硝酸鹽和重金屬等有害物質(zhì)，同時保留大多數(shù)人體必需的無機鹽離子，更能滿足社會的需求。
金萬勤說，國外已采用納濾膜技術(shù)建立了日產(chǎn)14萬立方米的飲用水凈化裝置。我國超微濾膜研制和產(chǎn)業(yè)化也取得了長足的進步，建立起來日產(chǎn)30萬立方米的雙膜法飲用水深度凈化工程，產(chǎn)品具有一定的國際競爭力。但用于自來水深度凈化的納濾膜材料尚只有中試產(chǎn)品進入市場，與國際產(chǎn)品的質(zhì)量還有一定差距。隨著水質(zhì)的惡化和人們對水質(zhì)要求的提高，納濾膜凈化水質(zhì)將成為一種重要的發(fā)展方向，我國企業(yè)在此領(lǐng)域有一定基礎(chǔ)也有很大進步空間。
對廢水的處理同樣離不開高性能膜材料。“膜生物反應器（MBR）已經(jīng)在城市污水、工業(yè)廢水處理和回用方面實現(xiàn)了大規(guī)模應用。”金萬勤說。聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯（PVDF）等都是已經(jīng)商業(yè)化的MBR專用膜材料，其中增強型PVDF在MBR市場份額不斷增大，已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最可靠的MBR工程專用膜。國際上大型MBR工程已達到22萬立方米/日。
數(shù)據(jù)顯示，生活污水已成為我國污水的主要來源。中國一年洗衣污水量就將近22億噸，相當于34個十三陵水庫，76個昆明湖。金萬勤表示，我國MBR市場已經(jīng)是世界增長最快的地區(qū)之一，已建成10萬噸級MBR工業(yè)廢水和市政污水處理工程，但其中的膜材料主要采用進口產(chǎn)品。我國雖然已經(jīng)具備了PVDF中空纖維膜的大規(guī)模生產(chǎn)能力，但產(chǎn)品應用到MBR工程中，抗污染性和強度性能仍與國際產(chǎn)品存在一定差距。隨著新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的提速和工業(yè)節(jié)能減排需求的增長，我國市政和污水產(chǎn)生量還將進一步增長，這將成為MBR專用膜大展拳腳的舞臺。
開辟新的淡水來源和提高用水效率必將成為我國社會生活用水的主題。金萬勤認為，我國高性能膜材料的科技創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)的國際競爭力還應進一步提升，使其在緩解水資源短缺、節(jié)能減排和資源高效利用等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
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