陶瓷膜行业分析.doc

我国陶瓷膜（CT膜）行业投资分析 主要观点：1） 市场规模：2008年膜制品市场为60亿人民币，加上相关工程市场规模达200亿人民币；工业膜市场的主导技术仍是反渗透膜为主（50%），无机陶瓷膜占9%左右（20亿），市场预计将以每年35%的速度发展。2） 市场竞争状况：陶瓷膜市场国外厂商具备技术、人才和先入优势，在市场上已经占有领导地位，产品范围覆盖微滤、超滤、纳滤和反渗透几大领域。国内厂商产品的稳定性和适应性正在逐步提高，产品主要覆盖微滤和超滤，仍存在众多产品质量较差的小厂商。3） 价格优势：目前国内产品价格优势较为明显，中小工业项目应用较多，未来随着国外产品价格的下降，优势在减弱。4） 陶瓷膜未来发展：技术上：多孔膜研究方面发展具有分子筛分功能的纳滤膜、反渗透膜、气体分离膜和渗透汽化膜；致密膜研究中，超薄金属及其合金膜和具有离子电子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。市场上：扩大应用领域，特别是在废水处理、各类预处理等领域。5） 个人观点：陶瓷膜产品优势明显，发展潜力大，目前行业的高毛利仍可以维持；技术领先（膜芯和模具等）、产品可靠、价格合理我认为是陶瓷膜产品获得市场的关键；未来在节能环保等政策的促进下，该行业将继续快速发展，国内企业能否快速发展将取决于技术的领先和政策的支持，存在较大挑战。 本文目录：一、 膜分离技术及无机膜介绍二、 陶瓷膜介绍三、 陶瓷膜市场状况四、 陶瓷膜未来的发展机会与挑战五、 陶瓷膜主要生产厂商六、 目前市场动态一、膜分离技术及无机膜介绍膜分离技术是在20世纪初出现、60年代后迅速崛起的一门分离新技术。与传统的分离技术如蒸馏、吸附、吸收、萃取、深冷分离等相比，膜分离技术具有以下特点：高效的分离过程、低能耗、接近室温的工作温度、品质稳定性好、连续化操作、灵活性强、纯物理过程、环保。选择适当的膜分离技术，可替代传统的分离与过滤方法。中国膜工业“十一五”投资分析报告 P301、根据分离精度和驱动力的不同，膜分离的种类可分为以下几种/forum/d_462264.html?page=2：膜的种类膜的功能 分离驱动力 透过物质 被截流物质 孔径操作压力微滤（MF）多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂和溶解物悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物大约0.110m0.01-0.2MPa左右超滤（UF）脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子0.0020.1m，截留分子量大约为5005000000.07-0.7MPa左右反渗透（RO）和纳滤（NF）脱除溶液中的盐类及低分子物质压力差水和溶剂无机盐、糖类、氨基酸、有机物等NF截流分子量介于反渗透膜和超滤膜之间，为2002000不详透析脱除溶液中的盐类及低分子物质浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、糖类、氨基酸、有机物等不详不详电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子不详不详渗透气化溶液中的低分子及溶剂间的分离压力差、浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液不详不详气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过液体不详不详 下图显示了水中各种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法。反渗透（RO）主要用来去除水中溶解的无机盐；而超滤（UF）则可以去除病毒、大分子物质、胶体等；微滤（MF）一般能够去除水中的细菌、灰尘，具有很好的除浊效果。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法实现的。几种膜工艺分离尺径比较如图：各种技术的应用如图所示膜过程应用领域用途举例离子交换膜电渗析浓缩海水浓缩制盐脱盐从海水或咸水制饮用水和工业用水电解食盐电解烧碱反渗透（RO）制水海水淡化化学工业石化废水处理医药无菌水制造农畜水产蛋白质回收食品加工鱼油废水处理等水处理下水的脱氮、脱磷、脱盐，水回收利用超滤(UF)化学工业胶乳回收等生物化工发酵产品分离浓缩精制医药生理活性物质浓缩，分离，精制水处理超纯水，无菌水制造废水处理高浓度活性污泥处理水中取出悬浮物，细菌去除微滤(MF)化学工业水、溶剂、酸，碱等化学品过滤，澄清生物化工菌体浓缩分离电子工业超纯水制备医疗无热源纯净水制备食品饮料中酵母和霉菌去除水处理水中悬浮物，微小粒子和细菌去除气体分离富氧膜提高燃烧效率而节能氢分离膜含氢气体中浓缩分离氢气CO 2 分离膜天然气和沼气中CO分离氦分离膜天然气中氦分离脱湿膜空气去湿扩散渗析碱性型膜各种溶液、废液，副产品中硫酸、酸盐的去除，精制，回收其他膜糖类、醇，有机酸等脱盐生物传感器氧传感器乙二醇等测定微生物传感器甲醇、乙醇、氨，标识免疫传感器乙型肝炎疫苗微量激素非标识免疫传感器糖，梅毒菌，血型 2、根据材料的不同，膜可分为无机膜和有机膜：有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素。芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。无机膜主要还是微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜，具体分类如下： 无机膜按照表层结构，可以分为：致密膜和多孔膜两大类。应工业化生产的需要，目前，多孔陶瓷膜应用较为成熟和广泛。 无机膜按照制膜材料，可以分为：陶瓷膜、金属膜、合金膜、高分子金属络和物膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。 无机膜按照结构特点，可以分为：非担载膜（主要在实验室和科研工作中居多）和担载膜（主要应用于工业化生产居多）。 无机膜按照孔径不同，可以分为：无机陶瓷微滤膜管、无机陶瓷复合膜管和无机陶瓷超滤膜管。我国从事膜研发的机构、大学有30余家，从事膜生产的企业大约300多家。在膜的总销售中，50%的市场被反渗透膜占据，超滤与微滤、电渗析各占10%，剩下20%被气体分离膜、无机陶瓷膜、透气膜及其他类型所占据。二、陶瓷膜介绍1、无机陶瓷膜介绍无机陶瓷膜是以氧化铝、氧化钛、氧化锆等经高温烧结而成的具有多孔结构的精密陶瓷过滤材料，多孔支撑层、过渡层及微孔膜层呈非对称分布，过滤精度涵盖微滤、超滤甚至纳滤。陶瓷膜过滤是一种“错流过滤”形式的流体分离过程：原料液在膜管内高速流动，在压力驱动下含小分子组分的澄清渗透液沿与之垂直方向向外透过膜，含大分子组分的混浊浓缩液被膜截留，从而使流体达到分离、浓缩、纯化的目的。陶瓷膜的过滤精度涵盖微滤和超滤，微滤膜的过滤孔径范围在0.05m至1.4m之间，超滤膜的过滤精度范围可在10KDa-50KDa之间；可根据物料的粘度、悬浮物含量选择不同孔径的膜，以达到澄清分离的目的。2、陶瓷膜优缺点：建立于无机材料科学基础上的无机陶瓷膜具有比板框、离心机、硅藻土及聚合物膜等传统分离介质所无法比拟的一些优点，目前已在多个领域的分离工艺上获得成功应用，可用于除菌过滤、气体分离、渗透汽化、催化反应、废水处理等。其优点如下：优点缺点陶瓷膜热稳定好,适用于高温、高压体系；化学稳定性好，能耐酸和弱碱，pH值试用范围宽；抗微生物能力强，与一般微生物不发生生化及化学反应； 清洁状态好，本身无毒，不会使被分离体系受到污染；容易再生和清洗，当膜污染被堵塞后,可以进行反吹及冲洗，也可以在高温下进行化学清洗；无机膜的孔分布窄，分离性能好。没有弹性，比较脆；不易加工；成本比较昂贵；强碱条件下容易受到污染和侵蚀。有机膜工艺简单、成本低，分离效率高，能耗低，操作方便。性能不稳定，易老化，耐侯性不好，使用寿命短，污染和结垢的性能较差。然而陶瓷膜高昂的成本、高要求的配套设备阻碍了其全范围的普及推广，对于资金困难的中小企业而言很难一次性购买一台昂贵的陶瓷膜系统设备。另外陶瓷膜分离系统运行过程中的膜污染、清洗和再生以及膜的使用寿命、运行能耗等均需要在实践中做进一步地摸索，以使其更高效率地达到用户要求。3、陶瓷膜的应用陶瓷膜已经在环保、化工和生物工程等领域起到了非常重要的作用，而且表现出其他产品无法替代的优势。不仅如此，陶瓷膜还将在能源、资源和健康等领域的分离工艺中发挥重要作用。因此，无机陶瓷滤膜将成为前景十分广阔的一种材料，对解决我国资源短缺、环境污染等问题，都起着十分重要的作用。1） 除菌过滤：膜技术在食品废水治理、果蔬汁饮料浓缩、混合植物油分离等方面已经成功地得到了应用，在绿色食品生产中具有重要意义。2） 气体分离：利用毛细冷凝机理进行原料气脱湿、有机溶剂回收以及强腐蚀性气体干燥等。3） 催化反应：将薄壁耙膜用于乙烯加氢精制以及加氢选择性要求特别高的香料、医药行业。4） 废水处理：膜生物反应器(MBR)是一种由陶瓷膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。具有处理效率高，出水水质好，设备紧凑，占地面积小，易实现自动控制，运行管理简单等优点，该技术愈来愈受到重视，成为水处理技术研究的一个热点。无机陶瓷膜处理废水必须解决成本问题，一方面必须开发低价高性能的膜材料，另一方面需克服膜污染并提高膜的过滤通量，这样才能真正推广应用到油田回注水等领域。目前陶瓷膜运行压力高，成本不划算，中水回用工程用的可能性很小，而污水处理上，用于MBR还比较合适，但清洗方法方式还有待进一步研究。陶瓷膜用于原料回收还比较合适，但用于污水上技术还不成熟。5） 生物化工：涉及领域包括细胞脱除、无菌水生产以及低分子有机物的澄清和生物膜反应器等。三、陶瓷膜市场状况1、膜市场规模：2005年国内膜制品市场份额为30亿人民币，加上相关工程市场规模达100亿人民币，市场增长率为25%-30%，到2008年为止膜制品市场份额约为60亿人民币，加上相关工程市场规模约200亿人民币。各种膜产品的市场份额如下：RO/NF 56.1%、UF/MF 37.4%、离子交换膜2.3%、气体分离膜2.75%、其它1.54%。由于中国潜在的巨大市场，国际著名膜企业的产品和工程公司都纷纷进入中国市场，2005年国际知名品牌占据中国市场的97%，国内品牌仅占3%，但是随着国产膜品质的提高，2008年时，国产品牌已占10%的市场份额，这充分说明我们民族品牌的在迅速的发展成长。2、无机分离膜市场规模：无机分离膜领域所占的市场份额还比较小，1997年美国无机膜市场销售额为1亿美元，其中陶瓷膜占80%左右，仅占膜市场的9%。另据估计，2004年世界陶瓷膜的市场销售额约超过100亿美元，无机膜的市场占有率占12%。由于陶瓷膜在精密过滤分离中的成功应用，其市场销售额以35%的年增长率发展。 3、陶瓷膜目前市场格局我国的陶瓷膜经过陶瓷微滤膜和超滤膜从无到有，已经实现了工业化生产，膜材料的技术指标和膜装置的规模与自控水平均已达到国际先进水平。根据有关部门预测，到2010年仅无机盐生产中结晶母液过滤、超细粒子回收等对陶瓷膜装备的需求量就在亿元人民币以上。特种油水体系分离净化，如钢厂大型轧机冷轧乳液净化、金属清洗液净化、油田回注水处理等过程所需的无机膜装备亦在亿元人民币左右。本人估计2010年国内陶瓷膜市场规模在6亿元，加上相关工程市场规模在20亿元左右。我国无机陶瓷膜总体产量如下图：（单位：平方米）跟发达国家相比，陶瓷膜在我国还处于一个发展初期，主要的应用领域是在苛刻条件下精密过滤分离的场所，如化工、医药、石油、钢铁等领域，由于价格高昂，暂时还无法进入常规有机膜应用的领域，在整个膜市场所占比例还比较小。目前的行业格局如下：1）国内以久吾高科为代表的国内老牌厂商。由徐南平院士带领的团队堪称国内陶瓷膜的技术先锋，是突破国外技术上的封锁和垄断的先头兵。进入行业早且局限于国内，相对与国外的陶瓷膜发展，国内陶瓷膜制造技术起步还不能用与国外“同步”这个词。 总体技术水平相对国外企业较差，但基本合格陶瓷膜制造技术具备较大的进入壁垒，技术上电子控制和膜组件可以复制，但是里面的膜芯是技术核心，较难以复制。在技术上讲，国外的陶瓷膜制造厂家，在制造设备和成本上比较用心，大都实现了制造的机械自动化，基本实现了产品质量的稳定性和可控性，人为干扰对产品的合格率比较小，更大程度上反映的是产品的配方适应性。国内先头兵企业，在制造过程中的机械自动化程度无法与国外一致，制造支撑体过程中，为了能够使泥料能够顺利挤出，加了不少的黏结料，油性防裂剂，增塑剂，使得支撑体在刚挤出到烘干，烧结过程中，都有较国外支撑体更低的合格率，对人员素质依赖性高的成型工艺，更使得每批产品的重复性，稳定性被降低，比如挤出过程中的接坯技术，烘干工艺等等。 挤出模具较国外厂商较差国外厂商产品的泥料会普遍偏硬，优点是变形小、产品表皮能够光滑、合格率好，甚至抽完真空的泥料，可以用机械吸盘手柄直接吸附起来。国内如果采用这种方法，对模具就是一个很大的考验，由于纯氧化铝硬度高，磨损就比较严重，几十批挤下来，外套变大，模芯变小，就会带来产品尺寸上的变化，而直接在挤出过程中能看到的就是，“硬”料容易开裂，对大规模大批量产品，其中的内部蚯蚓状“隐裂纹”，局部环状裂，都对效率上有不小的影响。2）国内一些散落在各地的生产后起厂家在一些地区，出现了一些比九思、久吾还年轻的企业，它们可能从项目筹划到小批生产，到现在也不过5年左右。虽然起步晚，但是随着研究陶瓷膜的人员的增加，一些技术也初步被掌握，当然绝大多数还是以老厂牌的技术为基础。可以说，也拥有着一定的市场份额。比如早期以技术型的厦门三达，三达陶瓷号称与国外Itn（德）合作，有着自己的生产线，在近一两年的工程应用，旧芯替换中，借助集团的膜方案解决的投放，按上了自己的陶瓷膜。还有一些别的厂家，如凯能，合肥世杰膜等。这些雨后春笋般出现的后起厂家，也不能说没有市场竞争力。虽然在外观、通量和过滤精度，都无法和国外水平相对比，但是由于陶瓷膜制造成本不高，通过价格战来求生存，也是其能出现的一个重要原因。3）国外厂商国外的陶瓷膜起步早，且研究的系统性，深度远好于国内，一些响当当的名字在业界也是经常出现，TAMI（法）、PALL（美）、atech（德）等。强大的研究后盾、系统性的研究，使得这些厂家在支撑体制作、涂膜的方法和膜的种类比国内丰富了很多。使陶瓷膜有了更多的施展天地，市政自来水、发酵液、牛奶、油水分离等领域，越来越多的发现了陶瓷膜应用的方案。在技术上来讲，在支撑体的抗折强度（承载着膜芯的强度）、耐腐蚀后的强度损失和通量的持续性，国外的这些厂家都做的比较好。具体点讲，就是拿到手上，国外的这些厂家，表皮都是非常光滑，平直度好，而且过滤同种料液情况下，通量下降的比较少，耐酸缄腐蚀后的强度也能够保持一定的水平，使用寿命也就相对长些。国外的支撑体的成型技术，窑炉的烧结技术，涂膜技术，都比国内厂商水平要高。 从成型技术上来说：国外的自动化程度高，配料，练泥，挤出都可以由很少的人员来进行。但是由于国内的人力资源价值远远低于国外，国内企业也没必要追求机械的高度自动化。国外企业的模具制造水平，在工艺过程中对人员和环境的依赖较低，使产品有的更好的重复性和质量合格率稳定性。 从烧结上来讲：对于烧结高纯的氧化铝陶瓷膜、烧结助剂的选择和均匀分散、窑炉的烧结能力上都比国内来的要高。国外的配料，一些都是采用高压冲气混合粉体材料，而国内的太多厂家，使用捏合机捏合。 从窑炉上来说：国内一般使用的梭式窑炉，只能烧到1700左右的温度，且保温时间不能过长，一般也就是保温数个小时。而国外，能在更高温度下保温几十个小时之久。另外窑炉的温度均匀性，国内窑炉不同位置最高温度，相差数十度甚至是50、60度是常见的。 从涂膜上来讲，国外企业膜层与支撑体的黏结能力，在通含缄或是酸的料液一段时间后，膜层出现脱落的几率也小于国内。支撑体和膜层孔径的过渡，支撑体的孔隙率高，通量大，但是强度受影响；孔隙率低，通量又太小。做到多低才不至于涂膜后整体通量下降，从膜层的厚度研究和膜层种类的选择，国外都可以说做的比国内会好些。四、陶瓷膜未来的发展机会与挑战1、陶瓷膜未来发展机会1） 从技术发展趋势来看，膜制备技术的发展主要在以下两方面：一是在多孔膜研究方面，进一步完善已商品化的无机超滤和微滤膜，发展具有分子筛分功能的纳滤膜、气体分离膜和渗透汽化膜；二是在致密膜研究中，超薄金属及其合金膜和具有离子电子混合传导能力的固体电解质膜是研究的热点。2） 从应用领域来看，提纯用陶瓷过滤膜、镀陶瓷包装膜、燃料电池陶瓷膜、琥珀陶瓷隔热膜等新领域均具有较好的发展前景。2、陶瓷膜未来面临挑战1） 传统分类技术：膜分离技术将替代传统分离技术或两者复迭应用。2） 其他膜分离材料：如何降低无机陶瓷膜的成本是关键。3） 陶瓷膜技术瓶颈：如何在膜芯和模具等关键领域如何突破国外技术垄断并取得领先。五、陶瓷膜主要企业介绍下面列举了部分陶瓷膜生产的重点企业：公司名称主要产品描 述江苏久吾高科技股份有限公司多通道管式无机陶瓷微滤、超滤膜系列产品国内最大的无机陶瓷膜及成套设备的专业化生产企业，公司研制开发的多通道管式无机陶瓷微滤、超滤膜系列产品填补了国内空白，产品先后被列入国家“火炬计划”、国家重点成果推广计划和国家发改委批准的膜专项计划。目前单台陶瓷膜设备的膜面积已达到650平方米。在陶瓷膜生产和应用开发方面，已建成年产三万只陶瓷膜生产线，2008年的陶瓷膜产量达到10万支，实现销售收入1.01亿元。国内陶瓷膜产量的95出自这里。他们所开发的陶瓷膜产品占国内市场的2/3以上。南京天亚膜分离技术有限公司无机陶瓷膜膜管，膜组件及膜设备等国内最早从事专业研究及生产无机陶瓷膜膜管，膜组件及膜设备的高科技公司。公司拥有多名海内外陶瓷膜领域的专家，具有很强的技术研发能力和完善的质量保障体系。产品已广泛的应用与食品、医药、环保、化工等行业。 三达陶瓷技术（厦门）有限公司无机陶瓷微滤、超滤膜产品引进完整的德国陶瓷膜生产线，生产与德国同品质的陶瓷膜产品。凯能高科技工程（上海）有限公司不锈钢管式膜、陶瓷中空纤维膜、高分子中空纤维膜作为凯发集团在中国的全资子公司，为市政及工业用户提供清洁生产、资源综合利用、水循环利用的综合解决方案及先进的水处理技术、设备与运行管理服务。公司拥有研究、中试、制造安装、调试、运营、维护、保养等完善的技术服务和工程服务体系。合肥世杰膜工程有限责任公司陶瓷膜、陶瓷复合膜、微滤、超滤、纳滤及反渗透膜技术占领了全国96%以上的茶叶深加工和约75%生物发酵的膜应用市场兰州长城新元膜科技有限公司微滤、超滤陶瓷膜产品由兰州长城电工股份有限公司(证券代码600192)与中国科学技术大学实行产学结合、合资组建的高科技创新型公司。拥有膜生产技术专利和陶瓷膜的规模化的生产基地，达到年产12001500平方米陶瓷膜的生产能力，目前应用主要集中在纳米粉体洗涤，油水分离，食品饮料，生物制药等方面。美国陶氏化学、美国海德能、日本东丽、韩国世韩等国际巨头产品覆盖面广，包括有机和无机膜产品，产品范围涉及微滤、超滤、纳滤和反渗透。国外