我国膜分离技术发展迅速.

1、我国膜分离技术发展迅速导读：膜分离技术起步于本世纪六十年代，至今不过三十多年，但由 于它具有分离过程无相态变化，基本在常温下进行，特别适用对热敏感物质的 分离过程属物理变化或物化变化，分离范围可以从小分子到大分 子 膜分离技术起步于本世纪六十年代，至今不过三十多年，但由 于它具有分离过程无相态变化，基本在常温下进行，特别适用对热敏感物质的 分离过程属物理变化或物化变化，分离范围可以从小分子到大分子；从细菌到 病毒；从蛋白质、胶体到多糖；分离过程仅仅是简单的加压输送，易自控、占 地面积小等特点，特别是与其它如蒸馏、冷冻、萃取等分离方法比较，节能效 果显著，因此受到各工业发达国家的高度重视。不少国

2、家把膜分离技术纳入国 家计划和关键技术。19 9 1 年世界膜市场总产值约 19. . 4 1亿美元，膜装置产值约 8 09 0 亿美元，1 9 9 6 年估计膜产值达 3 0亿、膜装置产值可达 13 014 0亿美元，如果进一步推算到膜工程，产值将比膜装置增进 3 5 倍，由此而带来巨大的经济效益。我国膜技术研究起步于 1 9 6 6年，70 年代末开始步入工业化，并不断扩大研究应用领域，目前已形成一支相当规模 的膜及膜应用技术的研究队伍和膜产业基地。1996年估算，膜分离技术产 业，总产值约 3 . . 54 亿人民币，与国家市场相比仍然有很大差距。与国际市场的差距主要在于：一是对膜技术这

3、一高新技术的认识，二是膜技术推 广应用领域亟待进一步扩大，并建立相应的示范工程，三是面临一些国外膜及 膜装置，膜工程的大企业进入我国， 以独资或合资企业形式加大竞争， 四是国 内膜技术膜产品质量、品种与国外尚存在较大差距。从总体水平上约落后发达 国家 510 年。 膜技术快速发展引来巨大商机随着全球水资源短缺情况的加剧，水资源开发、工业和饮水处理、废水处理及再利用成为 各国研究开发的热点，而膜分离技术正是目前国内外普遍采用的净化技术。有 专家预言，膜技术及与其它技术集成的技术将在很大程度上取代目前采用的传 统分离技术。现在，膜技术已与光纤、超导技术等一起成为2121 世纪十大高科技产业之一。膜

4、分离技术是指利用具有特殊选择分离性的有机高分子材料或无机材料，制成不同形态结构的膜，在一定驱动力作用下，使双元或多元 组份的特定组份因透过膜的速率不同而达到分离或密集的目的。由于这种技术 是采用物理方法分离组份，因而清洁无污染、操作及设备简单、能量损耗少，并可广泛应用于石油、化工、电子电力、食品、医疗、环保等领域，因此近年 来发展十分迅速。作为一门新兴的高技术产业，膜分离产业在全球都保持了超过 8 8的增长率，在我国也有着相当广阔的应用前景。据预测，20302030年中国人口将达到 1616 亿，届时人均水资源量仅有 17501750 立方米，预计用水总量 为 70007000亿 800080

5、00 亿立方米，要求供水能力比现在增长 13001300 亿 23002300 亿立方 米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，因此开发新的水资源如 进行海水淡化势在必行，而目前采用反渗透膜进行海水淡化是最经济而又清洁 的方法。另外，近年来我国废水、污水排放量以每年 1818 亿吨的速度增加，全国工业废水和生活污水每天的排放量近 1 16464 亿吨，其中约 8080未经处 理直接排入水域。可见，我国环保水处理方面对膜应用的量将很大，这一领域 也被业界认为是增长潜力最大的领域。在生物医药和食品生产过程中，微滤膜 发挥了重要作用。目前全球以血液渗析膜的市场最大，约占总销售额的5050。近

6、几年来，膜技术在生物工程、医疗和血液渗析治疗领域的应用增速惊人，仅美国的年增速就超过了 1313。由于其广泛的用途及极好的市场应用前景，膜技术及膜材料的开发应用在全球范围内受到了前所未有的高度重视， 谁掌握了膜技术，谁就掌握了化学工业的未来已成为业界的共识。各发达 国家都在积极部署，投巨资发展该技术及产业，抢夺制高点。一直以来，美、 日、欧始终处于世界膜技术的前沿，主导世界膜技术发展的方向，基本上垄断 了世界膜市场。他们的特点是研发实力强、产品品种多、系列化。目前我国的 膜材料以进口产品为主，拥有自主知识产权的产品很少， 8080以上为引进产品 及技术，膜产业整体处于技术水平较低、研发实力较弱

7、的阶段，与发达国家相 比有较大的差距。 尽管如此，我国膜市场的量增长却很快，业内专家预计 到 20152015 年，我国的膜市场可望超过 200200 亿元，届时将占世界膜市场总量的 1010%1515%。在意识到了巨大的市场与研发的差距后，国家已投资建设了多个 膜产业示范基地，如废水处理用膜组件及系统处理装置产业化示范工程、建立 复合反渗透膜国产化及水工业成套技术装备生产基地等，这对于促进我国膜材料、膜技术的国产化，提高我国膜产业的整体水平有着重要的推动作用，为我 国的膜行业在世界膜行业占有一席之地打下了良好的基础。令人瞩目的膜分离技术膜分离技术是一项新兴的分离技术，自 6060 年代逐渐开

8、始大量工业化应用之后发展十分迅速，其品种日益丰富，应用领域不断扩展，每 年的销售额以 1 1 4 4 % 3030 %的速度增长，被专家认为是 2020 世纪末到 2121 世纪最有 发展前途的高科技之一。据有关文献估计，目前膜分离技术世界市场规模已达 到每年 20200 0亿美元以上。除了透析膜主要用于医疗用途以外，几乎所有的膜分 离技术均可用于石油、天然气及石油化工和环保行业中。反渗透膜和纳滤膜作 为主要用于水及其他液体分离膜，在分离膜领域占有重要地位。膜材料从初期单一的醋酸纤维素非对称膜发展到表面聚合技术制成的交联芳香族聚酰胺 复合膜，操作压力也扩展到高压（海水淡化）膜、中压（醋酸纤维素

9、）膜、低 压（复合）膜和超低压（复合）膜， 8080 年代以来又开发出多种材质的纳滤膜。 膜组件的形式近年来也呈现出多样化的趋势，除了传统的中空纤维式、卷式、 管式及板框式以外，又开发出回转平膜式和浸渍平膜式等。工业上应用最多的 是卷式膜，它占据了绝大多数陆地水脱盐和越来越多的海水淡化市场，中空纤 维膜在海水淡化应用中仍占有很高的份额。膜分离技术除了目前已普遍应用于化工、电子、纺织、轻工、冶金、石油等工业领域外，还将在节能技术、 环保技术、清洁生产等领域发挥重要作用。例如，高效的膜分离技术可以取代 传统的能耗较高的技术，在我国可持续发展战略中具有重要意义，也是工业技 术的主要措施之一。我国水资

10、源十分紧张，水污染极为严重，随着对环境的要 求不断提高，膜分离技术在工业废水处理方面将进一步发挥更大的作用。由于 膜技术能在治理污染的同时回收有用的物质，变废为宝，甚至可以实现闭路循 环，因此在清洁生产工艺中也具有广阔的应用前景。此外，在饮用水净化中膜 分离技术的应用更是十分普遍。一、在制定我国膜分离技术及产业发展规划时，应充分重视膜分离技术在环保产业中的应用。二、加强膜产业与环保产业的有机结合。三、通过多种形式，大力宣传膜分离技术在环保产业中大有作为的应用前景，要使领导部门、科研单位、膜产业部门和潜在用户都 有所了解和认识。四、大力支持和推动科研设计部门开展深入的应用研究，建立膜分离技术在环

11、保产业中的各项生产性示范设备与工程。五、将引进国外先进技术和设备与国内自己研究开发的技术和设备相结合；科研、设 计、生产部门与环保部门相结合；注意多种技术的组合运用。六、制定生产标准，加强行业自律，规范行业行为，引进竞争机制，推荐先进技术和优质 产品，坚决淘汰落后技术和劣质产品。 膜市场空间大 据中国 膜工业协会根据近几年膜工业发展速度和经济建设的预测： 20052005 年，我国膜市 场将达 5050 亿元以上， 20152015 年，膜市场可望超过 200200 亿元，将占到世界总量的 10101515%我们无法去追究是工业文明还是人口无休止的增长，还是我们对自然资源索取的贪婪，反正我们已

12、面临着水的危机：早在 7070 年代中期， 由于众多的河流遭到严重污染，全世界有 7070%的人无法保证卫生、安全地用 水。淡水资源的日益匮乏，使人们一再把目光投向浩瀚的海洋，地中海中部的 马耳他，成功地去除导致海水又苦又咸的盐类物质，从中获得了淡水，为岛上 的 3 3 万居民和前来观光的旅游者提供忠实的服务。是什么迫使海水在这里乖乖 的缴械投降了？是膜！在这里，马耳他利用反渗透膜建设了世界上最大的反渗 透海水淡化厂。有资料说，反渗透技术已成为海水、苦咸水淡化和纯水、超纯 水制造最经济的手段，采用此技术改造的海水已为世界上 1 1 亿多人口解决了吃 水问题。2121 世纪的“魔” 有人在谈到膜

13、的时候，根本不说膜，而是直接用“魔”来称呼。膜真的有那么神气吗？就让我们先认识一下什么是膜？ 其实膜就存在于我们的生活里，理论上讲，膜就是利用具有特殊选择分离性的 有机高分子材料或无机材料，制成的不同形态结构的膜，在一定驱动力的作用 下，使双元或多元组分的特定组分因透过膜的速率不同，而达到分离或特定组 分密集的目的。浅显地说，大家所知道的肾透析、饮用的纯净水都是膜的功 绩。生物体内，膜是不同组织间的屏障。物质交换时，它只允许其中的某些物 质通过，而排斥其他物质。用形象一点的话来讲，任何肮脏不堪的水，经过膜 技术的处理，流淌出来的就是可以饮用的清洁水。从材料上分，可分为有机膜 和无机膜；按功能分

14、，可分为分离膜和反应膜。有研究说，仅可用作有机膜材 料的就有几百种。由于它的种类繁多，组合的多变，在环保、医药、化工、食 品、电子、冶金、纺织等众多领域里都身手不凡，被公认为是当代最有前途的 高新技术之一。 有专家预言， 2121 世纪，膜技术及其与其他技术集成的技 术将在很大程度上取代目前采用的传统分离技术，达到节能降耗，提高产品质 量之目的。对推动人类科学技术进步，促进社会发展，将起到极大的作用。 有关机构也指出：膜技术与光纤、超导等技术将成为主导未来工业的六大高新 技术之一，也将是新世纪十大高科技产业之一。目前，膜技术在全球范围内受到了前所未有的高度重视，特别是“谁掌握了膜技术，谁就掌握

15、了化学工 业的未来”已成为大家的共识。 世界有膜已“成长”2020 世纪 5050 年代末，以离子交换膜为代表的渗析和电渗析技术，率先创建了膜工业，在脱盐 和浓缩等方面得到了普遍应用，尤其是离子交换膜技术的发展，使制碱工业发 生了革命性变化。2020 世纪 8080 年代中期以来，膜技术进入全面发展阶段，研究开发出了以空气为气源的膜法富氧技术； 用于低分子切割的纳滤膜技术；高通量、高脱盐率的反渗透复合膜技术；用于有机溶剂分离的渗透汽化技术和 用于微滤和超滤的无机膜分离技术等，这一切为膜分离技术产业发展奠定了坚 实基础。 随着膜分离技术研究的不断深入，应用市场的不断扩大，新的膜 分离技术也正不断

16、推出。如工业气体膜法脱湿技术、工业气体酸性组分（二氧 化硫、二氧化碳）膜法脱除有机蒸汽脱除与回收、天然气膜法净化、膜法废水 资源化、城市中水回用、水中溶解气体脱除等技术已陆续投入中试和工业试 验。而以有机物分子切割为目标的膜分离技术，以膜反应和反应分离为目的的 膜技术，以高温、耐腐蚀、高强度的无机膜、生物膜技术将成为 2121 世纪的主流高新技术。因此，可以说膜分离技术是对社会发展有着长远持久影响的高新战 略性技术，是环境保护的最佳“拍档”。 打造自己的“膜航空母舰” 那么，我国在膜技术方面处于什么状况呢？据中国膜工业协会秘书长郭有智介 绍：应该说，我们在膜技术领域的研究和开发是有显著成就的。

17、中国膜技术至 今已走过近 4040 年历程，作为一项高新技术，我国在研究方面并不落后，制作水 平和工业化能力也正在前进之中，与国际基本同步，成为仅次于欧美、日本的 膜技术大国，其市场化的工业体系已经形成，并成功地建立了一批示范工程。 形成大、中、小相关企业的技术梯队，并组成了中国膜工业协会，已从投入期 走向成长期，我国膜工业迎来了一个新的发展时代。 但是，由于我国的膜 工业是在科研院所成果自身转化和原乡镇企业基础上发展起来的，存在经济实 力不强、技术创新能力弱、产业化水平不高、经营规模小等问题。再加上企业分属于不同地区、部门管辖，行业内在的技术经济联系容易受到损害，出现了 “行业前景看好，企业

18、举步为艰”的被动局面。因此，进入成长期后，急需按 市场经济规律进行整合，达到技术、资产、人力等资源的优化配置，提升产业 水平和规范市场，加快与国际接轨的步伐。否则，国外发达国家的厂商就会凭 着他们的技术优势、产品质量、规模经营，抢滩中国的膜市场。 整合国内 具有一定技术优势和规模的企业、研究单位以及其他一切优势资源，形成合 力。去年 3 3 月，国有重点骨干企业中国蓝星（集团）总公司通过收购、兼并、 控股、联营、重组和改制等方式投资组建了中蓝膜技术有限公司。拟组建“中 蓝膜技术有限公司杭州膜科技工业园”，北方以蓝星水处理公司为核心的“中 蓝膜技术有限公司北京空港科技园膜产业基地”南北两个基地。

19、从整体上形成 科研开发、新产品制造、水处理工程、产业化项目和商贸五位一体的经营格 局，并通过资本运作和引入风险投资等方式，最终实现膜技术科技板块上市的 目标，从而推动我国膜技术产业化进程。 广阔的市场前景 作为一项 高新清洁生产技术，膜正广泛应用于环保及人们的日常生活等诸多领域，受到 各国的高度重视和支持，成为许多国家优先发展的产业。 据统计， 19981998 年，全球膜产品销售额达 4444 亿美元，由此形成的膜工业总产值约 120120 亿美元； 19991999 年，我国膜工业总产值约 2828 亿元。但遗憾的是，这 2828 亿元中，仅有 4 4 亿 元是纯粹的国产货，而 1010

20、亿元是用进口膜元件进行成套组合的，而另外的 1414 亿元则完全是“舶来品”。 据中国工程院 2121 世纪中国可持续发展水资 源战略研究报告，到 20102010 年，我国需水量 73007300 亿立方米，可供水量 62006200 65006500 立方米，缺水量 10001000 亿立方米。缺水最严重的当属沿海地区、内陆苦咸 水地区和内陆大中型城市。海水淡化、苦咸水淡化以及污水淡化，正是膜技术 的强项。此外，分质供水也将是未来几年里国内饮用水发展的方向。无论是家 庭过滤系统、城市饮水、工艺水处理，还是污水处理系统以及相应的维护、技 术支持，都是推动膜科学与技术的产业化进步和提高竞争力的

21、契机，给膜的应 用与发展创造了前所未有的良机。对解决水处理和水回用的问题，我国高层领导十分重视，国务院副总理 * *就曾对城市污水回用问题做过批示：“污水处 理和回用， 不仅是城市环境建设的基础性工程， 而且是水资源综合利用和节水 的重要措施。必须把污水处理和回用作为城市建设的重点，立足当前，着眼长 远，统筹规划，分布实行，从我国具体实际出发，借鉴国外经验。首先，要研 究制定污水处理和回用的技术规范和技术政策。其次，要通过改革建立合理的 价格形成机制。第三要搞好试点示范工程。”我国是一个发展中的大国，经济建设正处于全面发展时期，国家将可持续发展、高新技术产业发展、传统产业改造与提升、西部大开发

22、、海洋经济发展等作为发展的重点，这就意味着 膜工业不仅拥有广阔的现有市场，更存在着巨大的潜在市场。据中国膜工业协 会根据近几年膜工业发展速度和经济建设的预测： 20052005 年，我国膜市场在 5050 亿元以上，年均增速继续保持在 1515左右， 20152015 年，膜市场可望超过 200200 亿 元，将占到世界总量的10101515%。应该指出的是，目前，我国一些地区和部 门，在水处理技术的使用方面，仍沿袭着传统方法。已经没有太多的时间来供 我们走弯路了，新技术在前，此时如不抓住，造成的后果将是整体落后。 为了推动我国膜工业的进一步发展，促进中外学者与企业间的交流合作，中国 膜工业协

23、会将于 20022002 年 9 9 月 2727 2929 日在北京举办“第二届膜技术应用国际会 议”，届时，“届国际膜与水处理技术暨设备展览会”也将同期举 行。膜技术是清洁生产的理想载体访湖北工业大学膜技术研究所所长万端极教授日前，记者采访了多年来致力于采用膜技术、生物技术、化学技术集成工艺的湖北工业大学膜技术研究所所长万端极 教授。万教授认为，通过科学地使用膜技术技术能够实现源头治污，膜技术是 清洁生产的理想载体。万端极教授指出，工业“三废”治理与生态环保的落脚点在工业企业的源头预防，在工艺设计或工艺改造中不产生污 染，企业就不需要再建污水处理厂，这是源头治污的最佳选择。社会进步到今 天

24、，特别是先进技术的广泛应用，人们已经有能力把污水的产生消灭在工艺设 计之中，解决始终困扰我们的环境问题。而这也对企业提出更高的要求：废料 最小化，污染预防，能源削减，无废工艺。膜分离技术由于具有设备易于放 大、操作方便、常温无相变、无化学变化、处理效率高、省能、“三废”少等 优点，从而使其能在工业企业产品分离、提纯和纯化过程中发挥重大作用，成 为实施源头治污清洁生产的理想载体。 他介绍说，清洁生产的方法就是采用先进的技术对企业按照清洁生产的原则实施工艺改造，达到清洁生 产的目的。而“先进”的概念是一个宏观的具有时间性和空间性的大概念，对 企业来讲是实用程度，先进的技术包括一切适用本企业工艺改造

25、的技术。膜分 离技术集成工艺是实施工业企业工艺改造、完成清洁生产的支撑技术，适用于 几乎所有的工业企业，尤其是食品饮料、发酵、化工、制药、中成药等行业的 工艺改造，从而降低成本、减少能耗、提高质量、减少或杜绝污染。这些其实 就是现今社会追求的可持续发展的具体实践。膜集成技术完成的工艺革命万端极教授介绍说，膜技术是全球公认的绿色、节能的高新科技产业技术，它在涉及分离及其相关领域所带来的革命堪与计算机对人 类的影响相媲美。尤其是无机膜耐高温、耐生物污染的特点，日益受到产业界 和科技界的瞩目，在广大工业企业实施清洁生产的工艺改造中更是大有用武之 地。膜的应用，几乎涉及所有的工业领域，将带来一次工业企

26、业的工艺革命。 万端极教授指出，膜技术集成工艺改造对每个企业都是个性化的过程，由于每 一个行业、每一个企业乃至每一个产品应用膜时，配套选型、工艺参数及维护 方法都不一样，采用生物技术、化学技术的结合也不一样，而且应用膜技术的 工艺改造绝不是在原有工艺上的小修小补，需要对原有工艺流程进行再造，这 就需多学科、多专业的技术支持才能完成。因此，也对膜技术的应用人员知识 面提出了近乎苛刻的要求，通俗地讲，从源头解决企业污染问题，绝不能简单 地“脚疼治脚”，而可能需要“脚疼治头”，从工艺的关键部位入手，才能达 到既提高企业效益，又解决污染的目的。实际上，对传统工业企业而言，膜分离过程是一个高效的过程，膜

27、技术集成的应用是一场工艺革命。 膜技术成为可持续发展技术保证 谈到国内对 膜技术应用的问题上，万端极教授深有感触。膜技术在发达国家已经得到广泛 应用并取得巨大效益，而国内特别是内地不少企业对膜技术的认识则还停留在 单纯的技术层面，较少从企业长远利益角度来认识，甚至无法从企业找到一位 膜技术专业工程师。因此，让企业领导了解膜技术应用的好处往往就不是一件 容易的事，因为这需要企业领导具有长远眼光，并从企业、社会可持续发展的 角度来考虑问题。 万端极教授指出，工业企业的不同车间排出废 水的化学成分往往是不一样的，当它们混杂一起发生化学反应又会生成其它的 物质，必然给末端治理带来困难，尤其是制药类的企

28、业的污水中含有大量杀灭 微生物的药物，采用末端生化法治理是非常困难的。如果我们在各个车间就把 它回收成为产品，不但提高了经济效益，重要的是污水没有了。事实上，大多 数情况下，产生污染的，往往是混杂在生产用水中的产品或者说其它有用的物 质。我们采取生物技术、化学技术和膜技术集成工艺，用于工序之中，企业效 益提高了，污水也在创新工艺改造中悄无声息的消失了。 膜分离技术 的后起之秀 纳滤 纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技 术，其截留分子量在 200-1000200-1000 的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳 滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广 阔的

29、应用前景。 1 1 、水处理：众所周知，用反渗透技术可生产出纯净 水，但反渗透技术耗能高，产水量低，且去掉了几乎所有对人体有效力的微量 元素。而纳滤技术则只脱除掉形成水硬度的 CaCa MgMg 离子，而保留了部分盐类和 微量元素。此外，纳滤还可以脱除掉绝大部分农药、化肥、清洗剂等化工产品 残留物，避免其对人体的危害。美国、日本等国已有效地采用纳滤技术脱除了 水中 87%9887%98 的 THMTHM 勺前驱物。2 2、 浓缩乳清及牛奶：日本最早将纳滤用于乳清和牛奶的浓缩。用纳滤技术浓缩牛奶，不但可脱除牛奶中的盐分，而 且可脱除一些水分子的杂味物质，使得这种浓缩牛奶口感较好。3 3 、调味脱色：将纳滤用于调味液的脱色。调味液中的动物水解蛋白和植物水解蛋白 通常用离子交换树脂和活性碳进行脱色，一是影响植物水解蛋白的香气，二是 使产品的成本加大。而纳滤只截留分子量较大的色素，使植物蛋白、动物蛋白 中的氨基酸和香气成分较好地保留住。纳滤还可脱除掉焦糖色素中的亚铵盐和 不良气味。4 4 、分离单糖、双糖：目前功能性甜味剂低聚糖的发展速度非