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反滲透膜行業進入發展快車道

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/5/20     瀏覽次數:    
反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的、具有一定特性的人工半透膜,是反滲透技術(Reverse Osmosis,簡稱RO)的核心構件。半透膜對透過的物質具有選擇性,由于半透膜兩側液體濃度不同,自然的滲透作用使得水從低濃度一側滲透到高濃度一側。

反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的、具有一定特性的人工半透膜,是反滲透技術(Reverse Osmosis,簡稱RO)的核心構件。半透膜對透過的物質具有選擇性,由于半透膜兩側液體濃度不同,自然的滲透作用使得水從低濃度一側滲透到高濃度一側。反滲透利用壓力泵來提高半透膜液體濃度較高一側的壓力來使得水通過半透膜反滲透到濃度較低的一側,將溶解在水中的鹽分留在被過濾掉的水中。反滲透膜可以使水分子通過,但會過濾掉絕大部分溶解鹽、有機物、病毒、細菌等。在施加超過自然滲透壓的外界壓力情況下,水可以透過半透膜滲透到另一側,將污染物過濾掉。需要外界施加的壓力取決于反滲透膜兩側水的濃度差,需要被過濾的水濃度越高,反滲透需要的壓力越大。

反滲透原理示意圖

來源:反滲透膜設備廠家

反滲透膜按材質可分類為醋酸纖維素膜(CA膜)、芳香族聚酰胺膜(PA膜)、殼聚糖類膜(Cs膜)、聚苯類反滲透膜、其它復合反滲透膜等。根據脫鹽需要,科學家經過大量的研究試驗,從大量高分子材料中篩選出了多種材料制造反滲膜,其中醋酸纖維素和芳香族聚酰胺兩大類膜材料最適合制造反滲透膜,因此這兩類滲透膜應用最廣,但其他材料也各具特色,在一定情況下有使用價值。

反滲透膜分類與簡介

來源:沙利文研究院繪制

國內研發起步較晚,但行業市場規模增長迅速

反滲透膜技術最初由美國研發。20世紀60年代,美國科學家為了解決宇航員登上月球的飲水問題從而仿照海鷗原理成功制造出了反滲透膜,反滲透膜制水技術也在當時被美國宇航局列為絕密等級專利。之后反滲透膜進入民用范圍,到20世紀80年代,美國海水淡化用復合膜及其卷式元件已經實現大面積商用。而中國的反滲透膜技術研發相對滯后,且政府早期重視程度不足,導致中國市場中反滲透膜市場長期被國外壟斷。2001年前,中國反滲透膜技術主要處于研發追趕階段,2001年之后,隨著國產反滲透膜的出現,以及國內膜企業的技術不斷增強,反滲透膜開始應用于國內多個領域,行業走上發展快車道。

中國反滲透膜行業發展歷程

來源:沙利文研究院繪制

反滲透膜作為反滲透技術的核心組件,可以應用在水處理、家用凈水器、海水淡化等多個領域,市場前景廣闊。近年來,受益于下游需求的快速增長和膜技術進步導致的成本下降,中國反滲透膜市場規模增長迅速。加之政府對膜產業高度重視,持續出臺政策推動膜產業發展,中國反滲透膜市場規模從2014年的25.4億元增長到2018年的59.6億元,年復合增長率達到了23.8%。沙利文預測,在政府持續的政策扶持以及下游需求的持續增長的情況下,中國反滲透膜市場仍將保持快速增長。

中國反滲透膜市場規模,2014-2023預測

來源:fsTEAM軟件采編,沙利文數據中心編制

下游應用領域需求增長迅速,推動行業快速發展

在水處理領域,隨著中國經濟持續發展,中國城鎮化的推進和工業化水平提升,導致用水量、污水排放量不斷上升。反滲透技術作為凈水、污水處理的重要手段,得以持續發展。2017年中國居民生活用水達到838.1億立方米,較2013年增長了11.7%,工業用水量也始終保持在1,300億立方米左右。根據生態環境部數據,中國城鎮污水排放量從2011年427.9萬噸上升到2015年的535.2萬噸,增長了25.1%,工業廢水排放量則穩定在200萬噸左右。未來,隨著中國經濟的持續發展和城鎮化的推進,預計生活用水、工業用水量將繼續保持增長,凈水、污水處理需求將繼續提升,從而推動中國反滲透膜行業的發展。

在海水淡化領域,由于中國人均水資源占有量僅為2074.5立方米,遠低于全球人均水平,且水資源地理分布不均,因此海水淡化作為解決水資源問題的重要方式受到政府大力支持。根據國家海洋局的數據,2017年中國累計建成投產的海水淡工程項目數量達到136個,產水能力也從2013年的90.1萬噸/日增長到2017年的118.9萬噸/日。反滲透技術作為海水淡化最有效的手段,如今在國內海水淡化項目的應用率已超過60%。同時,隨著海水淡化工程的規模化運營和技術進步,以及政府的政策支持和資金補貼,海水淡化水成本持續降低。未來,隨著海水淡化工程的持續建設,以及成本的持續降低,反滲透膜行業將得到進一步發展。

中國海水淡化工程建成規模,2013-2017年

來源:國家海洋局,沙利文數據中心編制

在家用凈水領域,隨著居民飲水安全意識提升,反滲透膜家用需求日益增長。居民日常使用的自來水容易因水廠氯化殘留、運輸管道老舊、社區水箱未清洗等原因而受污染,使得居民對凈水器的需求日益提升。加之水污染事件頻發,居民對自來水質量的信心不斷下降,進一步推動了家用凈化水器的發展。中國凈水器總零售額從2013年的472億元增長到2017年的1033億元,年復合增長率達到21.6%。反滲透膜作為過濾精度最高的膜種類,受到廠家和消費者的認可,已廣泛應用于凈水器產品中。因此,在居民生活水平提高,飲水安全的意識逐漸提高的情況下,凈水器市場將繼續保持增長,推動反滲透膜行業持續發展。

突出重圍,國內企業打破國外企業壟斷

反滲透膜研發難度大,技術要求高,僅有少數公司掌握反滲透膜制造技術,因此反滲透膜行業技術壁壘較高,中國市場曾長期被國外企業壟斷。但2001年國產反滲透膜產品出現之后,這一壟斷局面被國內企業徹底打破。在現階段的國內市場中,雖然國外品牌依舊處于主導地位,市場份額超過80%,但國內企業的競爭力在逐漸提高,市場份額已接近20%。

國外企業中,陶氏化學、海德能、東麗、GE、熊津豪威、LG化學處于領先地位,其中陶氏化學、GE是美國品牌,美國海德能的母公司是日本的日東電工,東麗是日本品牌,熊津豪威、LG化學是韓國品牌。國外企業的技術實力雄厚,產品性能優異,產品線豐富;而且企業發展悠久,銷售渠道廣,項目經驗豐富,品牌知名度高。因此國外品牌在市場中更受客戶信賴,尤其在工業水處理、海水淡化等大型工程項目中。目前國外品牌在高端市場中領先優勢明顯。這六大品牌不僅是國內市場的領先品牌,在國際市場中也處于行業領先地位。

國內企業中,多家企業已掌握反滲透制造技術,其中時代沃頓是國產品牌中的佼佼者。中國一批知名膜企業,如南方匯通、碧水源、津膜科技等,均已登陸資本市場,借助資本市場的力量進一步提升其競爭力。相比于國外企業,中國企業產品性價比高,且本土領先企業的技術水平并不亞于國外企業,國內企業憑借性價比優勢在市場中與國外企業展開競爭。目前國內企業憑借價格優勢已占據了較多的反滲透低端市場份額。而在反滲透膜高端市場中,國內企業市場份額較低,但目前領先的國產企業的技術水平已不亞于國外企業。未來,隨著國內企業的技術實力不斷提升,以及政府的持續扶持下,反滲透膜國產化水平及市場占有率將繼續提升。

應用成本和污染問題制約行業發展,高性能產品成未來發展趨勢

反滲透膜在實際使用過程中,其性能容易受到保養情況、溶質性質、溶液pH值、離子強度、溫度、操作壓力等因素的影響而受到污染,對運行環境,操作流程有較高的要求。而且反滲透膜的日常清洗維護工作十分繁瑣,條件苛刻。此外,反滲透膜產品技術含量高,產品價格高昂,在應用過程中還需相關配套設備和工藝技術配合,并消耗大量能源,加之容易受污染,導致在應用過程中更換頻繁,進一步推高了應用成本。因此反滲透膜的污染問題、應用成本問題一直影響著行業發展。

為了解決反滲透膜的污染問題、應用成本問題,行業中企業也加大了相關產品研發,努力生產低壓、低能耗、抗污染、抗高壓的高性能產品。如今大型反滲透裝置的能量利用效率雖然較以往有所提高,但是所消耗的電能仍然占近一半的成本,所以通過降低能耗來控制成本至關重要。如今超低壓膜由于具備節省電耗和降低相關機械部件的壓力等級從而引起材料費下降等優點,應用比重日益增大;多種抗污染性能強、使用壽命長、清洗頻度低且易清洗的低污染膜也相繼問世;由于普通水處理用反滲透膜的使用溫度在0-45℃,但存在需要耐90℃高溫殺菌的特殊場合,因此耐高溫、耐化學藥品的反滲透膜逐漸出現在市場中;各種有特殊膜元件結構的食品級或衛生級的反滲透膜也開始在國內市場中得到應用。

沙利文全球合伙人、全球市場戰略規劃副總裁兼中華區總裁王昕博士指出,反滲透技術應用廣泛,在污水處理、海水淡化、家庭凈水等多個領域有廣泛使用,擁有廣闊的市場前景,隨著行業的技術進步和政府的大力支持,中國反滲透行業已經進入發展快車道。但反滲透膜行業是一個高技術壁壘的行業,技術研發的滯后導致本土企業在市場中處于弱勢地位。未來,本土企業需要不斷增強技術實力,努力研發抗污染、低能耗的高性能產品,才能在市場競爭中彎道超車。

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