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化工新型材NEWCHEMICALMATERIAL

June中國膜工業(yè)發(fā)展研郭有智(中國膜工業(yè),摘要本文歸納了中國膜工業(yè)的發(fā)展歷史,介紹了我國膜技術(shù)取得的成就和存在的不足,并提膜,膜技術(shù),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(yè)是一門嶄新的工業(yè),在世界上只有50年的歷史30多年前才起步。經(jīng)過近半個世紀(jì)的發(fā)展,膜技術(shù)已成為高效節(jié)能的單元操作,對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有很大的推動作用。已經(jīng)反應(yīng)及控制釋放等技術(shù)正在廣泛應(yīng)用于各行業(yè),產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。誰掌握了膜技術(shù),誰就掌握了化學(xué)工業(yè)的未來0已成為大家的共識因此各發(fā)達(dá)國家都在積極部署投巨資發(fā)展該技術(shù)及產(chǎn)業(yè),搶奪制高點。中國在膜工業(yè)方面雖作了大量的工作,也取得了較大的進(jìn)展,但與發(fā)達(dá)國家相比,還有較大的差距,的形勢是嚴(yán)峻的,因此,研究制定中國膜工業(yè)發(fā)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(chǎn)算起30余年的歷史。中國膜工業(yè)的發(fā)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(chǎn),開創(chuàng)了中國的膜工業(yè);o異相離子交換膜年產(chǎn)量達(dá)30萬m2,占世界市場容量的1/3,成為離子交換膜生產(chǎn)大國;成功建立了以西沙群島日產(chǎn)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(shù)的應(yīng)用,至1989年,運行的電滲析器總臺數(shù)達(dá)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(jìn),初具規(guī)模。主要標(biāo)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(chǎn)從根本上扭轉(zhuǎn)了這類膜完全依賴進(jìn)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(shù)的認(rèn)知度有實質(zhì)性的提高,從而初步確立了膜技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用和地位;?產(chǎn)業(yè)初成規(guī)模。第三階段2090年代中至現(xiàn)在作者簡介郭有智,男 95年生,現(xiàn)任中國膜工 長的主要特點是產(chǎn)業(yè)規(guī)模化,市場 ,管理規(guī)范化。主要標(biāo)志性成果是:1中國膜工業(yè)正式成立,標(biāo)志著中國膜工業(yè)進(jìn)入規(guī)有序、快速發(fā)展的階段。o反滲透復(fù)合膜等一批高性新膜組器逐步實現(xiàn),滲透汽化,膜蒸反應(yīng)等一批新膜技術(shù)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(guān)。?對外開放初見成效,中國的膜工業(yè)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(jìn)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(xiàn)工業(yè)化,其工藝技術(shù)接近國外同90年代國外新一代性能優(yōu)異的反滲透復(fù)合膜已工業(yè)化并銷入中國,國產(chǎn)反滲透復(fù)合膜雖經(jīng)/九五0科技攻關(guān)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(nèi)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(jìn)了兩套反滲透復(fù)合膜生產(chǎn)裝置,目前均已試車成功,但因種種原因尚不能大批量供應(yīng)產(chǎn)品。相對而言,我國的反滲透膜應(yīng)用技術(shù)優(yōu)于膜組器技術(shù),已接近國際先進(jìn)水平。在海水苦咸水淡化方面,我國已成功建成了日產(chǎn)千噸級反滲透海水淡化工程和日產(chǎn)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(shù)支撐并形成了一個頗具規(guī)模的新興水工業(yè)。在工業(yè)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(jì)70年代初開始研究超濾膜,80年代進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。超濾是我國發(fā)展最幾種商品膜,復(fù)合膜、荷電膜等新膜研究也有較大進(jìn)展。近年來,陶瓷超濾膜研制有可喜進(jìn)展,目前已相繼完成了C-Al2O3TiO2ZrO2超濾膜的研究工業(yè)放大的準(zhǔn)備工作正在進(jìn)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(nèi)膜生產(chǎn)線的制作水平相對較低,環(huán)境條件不夠穩(wěn)定,不能滿足超濾膜的成膜工藝和制膜條件,致使某些產(chǎn)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(chǎn)的超濾膜品種可在 MW之間人為控制。國內(nèi)研制中空纖維UF組件的廠家很多,但規(guī)模都不大。21213微濾80年代盡管起步較晚,但發(fā)展速度非常之快,目前已形成商品生產(chǎn)的微10幾種我國微濾技術(shù)已在應(yīng)用。無機微濾膜也已開始進(jìn)入。與國外水平相比我國有些微孔濾膜產(chǎn)品的性能和國外同類產(chǎn)品的性能相近有的產(chǎn)品已替代進(jìn)口產(chǎn)品有的微孔膜如聚烯烴類PPPE中空纖維膜其生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)量也有待穩(wěn)定和提高。國內(nèi)有引進(jìn)和自己開發(fā)的MF濾芯生產(chǎn)線多條,效益也不很明顯。了其總體水平的提高,國內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)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(xiàn)已開有的已投入應(yīng)用,其中以CA為材質(zhì)的納濾膜已有系列化產(chǎn)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(shù)和應(yīng)用等尚有較大差距,我國納濾技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用還處于初始階段。21215電滲析(ED)1967年,10年來,年產(chǎn)異相膜穩(wěn)定在35萬~40m2。80年代中,開發(fā)成功了頻繁倒極電滲析技術(shù)(EDR使我國90年代后,與電滲析ED相關(guān)的一項新技術(shù)引起世界的關(guān)注,即EDI(Electrodedeionization,離子交換樹脂填充床電滲析)也稱做CDI(Continuousdeionization,連續(xù)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(xué)再生結(jié)合為一體,不用酸堿再生可直接15~17M8#cm的高純水,該項數(shù)年內(nèi)將在我國獲得推廣,該項技術(shù)我國也已開發(fā)成功。與國際水平相比,我國的ED工藝水平已接近世界先進(jìn)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(yè)化。對氯堿工業(yè)用的全氟離子交換膜這一重大技術(shù)15年的科技攻關(guān),受到業(yè)界的高度重視,但未繼續(xù)進(jìn)行下去,目前主要靠進(jìn)口解決?？偟膩碚f,我國的電滲析膜品種較少差,難以進(jìn)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(xiàn)已建成中空纖維氮/氫膜生產(chǎn)線和卷式富氧膜生產(chǎn)線。我國氣體分離膜技術(shù)與國外差距相對較小,80年發(fā)的中空纖維氣體分離膜的性能已達(dá)到當(dāng)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(jīng)二級膜法處理,可使氫的純度提高到99取得了良好的經(jīng)濟(jì)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(shù)幾個可以生產(chǎn)氣體分離富氧膜技術(shù)已投入應(yīng)用,并在高分子膜材料領(lǐng)域進(jìn)行了成功的探索,國產(chǎn)螺旋卷式富氧器富氧濃28~30%,已在20家玻璃窯爐上推廣應(yīng)用,節(jié)油率6%~8%。醫(yī)療用富氧樣機也投入了應(yīng)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(chǎn)車載膜法富氮裝置已在現(xiàn)場投入應(yīng)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(fā)工作,取得了一些進(jìn)展。21217無機膜的研究盡管起步較晚但發(fā)展很快在國家重點科技攻關(guān)項目的支持下,我國已開發(fā)出陶瓷管式多通道微濾膜裝置,超濾膜研制也有大的進(jìn)展,成套化能力,單臺裝置的規(guī)模已達(dá)240m2。國產(chǎn)陶瓷膜裝置已在多個工業(yè)過程中獲得成功的應(yīng)用,取

得明顯的經(jīng)濟(jì)與社會較小,其基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)均達(dá)到或接近國際先研究等還暫時于其技術(shù)水平。 滲透汽化(10年來,滲透汽化是國內(nèi)外膜分離研究的熱點,它將成為21世紀(jì)膜產(chǎn)業(yè)和膜市場的新增長點。80年代中期開始的在國家自然科學(xué)基金和科技攻關(guān)計劃的支持下,國內(nèi)許多單位進(jìn)行了滲透汽化膜材料的研究,出滲透汽化均質(zhì)膜和復(fù)合膜,取得了良好的工藝參數(shù)和理論依據(jù),試驗的平板膜技術(shù)指標(biāo)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(guī)模的中試鑒定。20世紀(jì)末,突破了膜放大的關(guān)鍵技術(shù),在此基礎(chǔ)上,完成了1000t/a苯脫水的中試和4000t/aC6溶劑油脫水的工業(yè)實驗。建起了幅寬600mm膜的連續(xù)生產(chǎn)裝置,已具備了工業(yè)化生產(chǎn)的條件。當(dāng)域及解決應(yīng)用中出現(xiàn)的問題,使該項技術(shù)盡早在國內(nèi)大面積推廣,膜工業(yè)新的增長點。我國的膜工業(yè)還很年輕基礎(chǔ)薄弱工業(yè)化程度不高,當(dāng)前存在的主要問題有以下幾方面:(1)技術(shù)水平較低。一方面是膜材料研究力量薄弱,有相當(dāng)?shù)哪び迷牧线€需要依靠進(jìn)口另一方面是膜組器性能低。80年代中期國家科技攻關(guān)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(fù)合膜競爭而目前我國開發(fā)的反滲透復(fù)合膜尚未批量生產(chǎn)引進(jìn)的幾條反滲透復(fù)合膜生產(chǎn)線由于種種原因產(chǎn)品尚不能大量投放市場超濾、微濾等膜產(chǎn)品,雖能占據(jù)一定的市場,但多居中低檔產(chǎn)品。微濾膜拉伸致孔技術(shù)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(shù)較國外膜技術(shù)的具體表現(xiàn)之一。目前,我國能生產(chǎn)的反滲透膜只有醋酸纖維素膜,引進(jìn)的幾條反滲透復(fù)型及抗污染型等一批高性能反滲透復(fù)合膜還不能生有40多個,10多個品種,高檔產(chǎn)品還需要進(jìn)口;氣體分離膜產(chǎn)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(chǎn);尚處于中試或關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)階段。電滲析離子交換膜雖開發(fā)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(chǎn)。目前,國際最先進(jìn)的電滲析技術(shù))))離子交換樹脂填充床電滲析(EDI)還處于開發(fā)階段。膜品種少,以少數(shù)幾種膜來應(yīng)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(chǎn)業(yè)規(guī)模小。我國膜工業(yè)產(chǎn)值低,約占全球115左右現(xiàn)有企業(yè)規(guī)模都較小。多家,但從企業(yè)規(guī)?？?年產(chǎn)值在一千萬元以上的有40家左右3~4家而小型企業(yè)右企業(yè)規(guī)模小人力、財力有限難以開發(fā)和應(yīng)用新技術(shù),只能在低水平上重復(fù),無特色,競爭力弱。10幾萬支膜甚至幾十萬支膜元件而國內(nèi)只以千計。如此小的規(guī)模成本自然高在關(guān)稅逐步下調(diào)進(jìn)口膜產(chǎn)品大幅度降價的情況下,競爭力就很弱。(4)應(yīng)用領(lǐng)域窄。到目前為止,國內(nèi)液體分離膜技術(shù)應(yīng)用仍集中在/水處理0等少數(shù)幾個領(lǐng)域,且應(yīng)處理等眾多應(yīng)用還處在市場開發(fā)階段,氣體分離膜技術(shù)應(yīng)用也沒有全面展開;無機膜技術(shù)應(yīng)用也剛起步,這種狀況除因膜組器技術(shù)水平及發(fā)展速度所限外,工程技術(shù)能力弱,成套裝備率低,是造成(5)行業(yè)管理較弱。膜技術(shù)是一項多學(xué)科交叉的邊緣技術(shù)。由于歷史的原因目前中國的膜工業(yè)企業(yè)分屬于各行各業(yè),這給膜工業(yè)管理帶來很大的工業(yè)成立后,做了大量的行業(yè)管理工作,但有些工作是行業(yè)所不能及的,還需要從多方面進(jìn)行為使中國膜工業(yè)在本世紀(jì)初有更大的發(fā)展,

議采用的對策和措施如下加強技術(shù)創(chuàng)新,膜科學(xué)技術(shù)的是制約膜工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因中之重來抓,確保/跨躍式0發(fā)展的實施。(1)/自主開發(fā)和引進(jìn)0并重。應(yīng)站在國際競爭力,強化開發(fā)力度,重點突破。開發(fā)基礎(chǔ)的膜技術(shù)項目,要通過國際合作或引進(jìn)方式,從而提高我國在這方面的發(fā)展起點。對國內(nèi)外起步都較晚,差距不大的新膜技術(shù),應(yīng)自主開發(fā),實現(xiàn)同步發(fā)展并趕超國外。(2)突出重點,尋優(yōu)前進(jìn)。堅持有所為有所不為的原則,從實際出發(fā),突出重點,納入國家科技發(fā)展計劃,以取得國家的有力支持。調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),(1)加強產(chǎn)業(yè)建設(shè),形成產(chǎn)業(yè)。建議國家有關(guān)部門通過相關(guān)的計劃引導(dǎo),對技術(shù)水地,形成產(chǎn)業(yè),以此帶動中國膜工業(yè)的發(fā)展。企業(yè),改變小而散的產(chǎn)業(yè)格局,使中國的膜工業(yè)(3)自力更生為主,外援為輔,提升膜組器生產(chǎn)水平。在自力更生的同時,還應(yīng)引進(jìn)國外先進(jìn)膜組器生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)線,建立幾條高水平的膜組器生產(chǎn)線,從而提高的水平。(4)加強示范工程建設(shè)推動膜技術(shù)的應(yīng)用。建能力的有效。建議國家大力加強急需領(lǐng)域的示范工程建設(shè),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(shù)的應(yīng)用。5加強工程中心建設(shè)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化。由于我國沒有大型企業(yè)直接參與膜技術(shù)的研究與開發(fā),成果轉(zhuǎn)化問題一直比較突出,即使有的企業(yè)需要膜技術(shù),大都直接從國外引進(jìn),或采用國內(nèi)相當(dāng)成熟的膜技術(shù)。另外即使企業(yè)參加的聯(lián)合開發(fā)也是針對本企業(yè)當(dāng)前生產(chǎn)的急需,不可能從中國膜工業(yè)的因此,建議國家進(jìn)一步加強國家工程中心的建設(shè)工作在已有的工程中心基礎(chǔ)上建議建立國家無機膜工程技術(shù)中心,保持和提高我國在這一領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)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(chuàng)新,膜技術(shù)成果的孵化,加快高新技術(shù)的實現(xiàn)。加強行業(yè)管理,國膜工業(yè)已經(jīng)成立5年多,初步摸清了行業(yè)情況也積累了一些行業(yè)管理經(jīng)驗?zāi)ば袠I(yè)的廣大科技和企業(yè)人員經(jīng)過幾十年具體工作的實踐和近20年方向發(fā)展,但應(yīng)進(jìn)一步加強管理。(1)調(diào)控指導(dǎo),規(guī)范運行。加強行業(yè)管理,首先要規(guī)范市場不僅要有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還必須建立行之有效的監(jiān)督和檢測機構(gòu)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(yè)和名牌產(chǎn)品,以有效打擊偽劣產(chǎn)品上市。要引導(dǎo)市場,有計劃地推動膜

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