01什么是陶瓷膜

陶瓷膜是以氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等粉體原料經(jīng)燒結工藝制備而成的膜。陶瓷膜管壁密布微孔，膜兩側的靜壓差作為過濾時的推動力，小分子物質(zhì)(或液體)透過膜，大分子物質(zhì)(或固體顆粒、液體液滴)被膜截留從而達到料液不同成分的分離、濃縮和純化目的。

管式陶瓷膜結構分解

陶瓷膜過濾機制包括錯流過濾與死端過濾，其中錯流過濾具有性能優(yōu)勢，大部分公司產(chǎn)品主要以錯流過濾為主。

錯流過濾：原料液流體以切線流過膜表面的方式高速循環(huán)流動，過濾液(或稱滲透液)在壓力作用下透過膜表面濾出，通過原料液的循環(huán)沖刷有效抑制了傳統(tǒng)終端過濾方式中過濾介質(zhì)易被阻塞的問題，保障分離過程的連續(xù)運行，提高了分離效率與分離精度，并有效降低了分離過程的能耗。

陶瓷膜滲透示意圖

陶瓷膜錯流過濾原理

死端過濾:在過濾濃度較高的料液時，容易使料液的大顆粒被截留在膜的表面形成膜污染，造成分離效率的快速下降，只適合處理固體含量非常低的液體。

02為何認為陶瓷膜有市場空間

高性能膜材料是國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，預計2025年我國膜產(chǎn)業(yè)總值達5000億元。

陶瓷膜具有優(yōu)異的機械性、耐化學性、過濾精度，上世紀40年代由頗爾博士于曼哈頓計劃發(fā)明，經(jīng)過 70余年發(fā)展，應用領域由核電、軍用、航空航天逐漸向半導體、新能源、生物醫(yī)藥等民用領域，2023 年全球市場規(guī)模達 68.3 億美元，中東地區(qū)水資源緊缺，2023年計劃或已在進行的海水淡化項目支出總計高達 393億美元，未來有望迎來長期高速擴張期，傳統(tǒng)熱法海水淡化單位立方米耗能約5kWh,而膜法耗能僅為2.5-3 kWh，“一帶一路”背景下膜法替代熱法有望持續(xù)打開國內(nèi)分離膜出口需求空間。

2020年中東和北非地區(qū)水資源壓力情況

03為什么陶瓷膜會成為中國膜產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展品類

膜材料廣泛應用于液體、氣體的選擇性分離，無機膜材料具有性能優(yōu)勢。膜是具有選擇性分離功能的材料，當膜兩側存在壓力差、濃度差、電位差等推動力時，原料組分選擇性地透過膜，實現(xiàn)不同液體或氣體組分的分離、分級、濃縮與提純。

從材質(zhì)上看，膜材料分為有機膜與無機膜，其中無機膜具有分離精度高、化學穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐高溫、耐有機溶劑、機械強度高等優(yōu)異性能。無機膜在高溫、溶劑反應體系等苛刻環(huán)境下的過程工業(yè)分離和強腐蝕性、高溫、高鹽、含油、高懸浮物等特種水處理領域體現(xiàn)了良好的適用性，成為膜材料中極具發(fā)展前景的重要品種，應用端也從傳統(tǒng)水處理向半導體、食品、醫(yī)藥、新能源等高附加值下游不斷延伸。

04 對比傳統(tǒng)過濾分離技術，陶瓷膜性能優(yōu)異，易于運行維護

(1)機械性能強：無機陶瓷膜機械強度高，可耐壓 3Mpa 以上，在高壓條件下不會變形，且耐高速沖刷、耐磨，便于反沖和清洗,長期運行產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定;

(2)化學穩(wěn)定性高: 陶瓷膜耐酸堿，耐強氧化劑，耐高溫，耐有機溶劑，耐清洗，在 800℃以下的工作環(huán)境中可穩(wěn)定使用，適用于高溫、高粘度流體;

(3)親水性高：陶瓷膜單只組件產(chǎn)水量大，有效降低投資和運行成本;

(4)過濾精度高：陶瓷膜可實現(xiàn)納米級過濾，能有效去除水中顆粒物、膠體、微生物、微量有機物等污染物質(zhì);

(5)壽命長：陶瓷膜全生命周期內(nèi)綜合投資成本低;

(6)抗污性能強：無機陶瓷膜抗污染性能好，長期運行通量穩(wěn)定，清洗頻率低;

(7)過濾效率高：陶瓷膜采用大直徑蜂窩狀一體式設計，水力分布均勻，運行效率高;

(8)支撐層孔率高：過濾和反洗通量高，過濾、反洗效率高;

(9)運行成本低：陶瓷膜系統(tǒng)預處理要求低，降低系統(tǒng)總投資和運行成本;

(10)安裝簡易：標準模塊化設計，降低系統(tǒng)管路投資成本;

(11)可用于食品級：陶瓷膜安全性能強，具有飲用水衛(wèi)生安全產(chǎn)品衛(wèi)生許可批件。

05 對比有機膜，陶瓷膜具備核心競爭優(yōu)勢，未來有望持續(xù)替代

分離膜材料主要包括有機膜與無機膜，其中有機膜中常用的材料包括聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等。有機膜開發(fā)應用較早，且孔徑更細、過濾精度更高，成本相對較低，目前滲透率遠高于無機陶瓷膜。

然而我們認為，未來趨勢下陶瓷膜將持續(xù)替代傳統(tǒng)有機膜。

主要原因包括:

(1)高分子膜易腐蝕，膜材料更換成本占比高達61%

在嚴苛的環(huán)境中，高分子膜材料表面易被料液腐蝕污染、被沖擊易發(fā)生形變，因此造成分離性能降低、需要頻繁更換等問題。根據(jù) SPRINGER 雜志 2023 年研究，膜材料替換費用占有機膜運行成本高達 61%。

而陶瓷膜克服了有機膜在耐高溫、耐酸堿、耐有機溶劑、機械強度等方面的不足，適用于各種苛刻環(huán)境或復雜條件下的膜分離應用。

(2)陶瓷膜結構更優(yōu)，運行中清洗便利、流量衰減慢

無機陶瓷膜組件一般是由多根或者多片單通道或者多通道單件膜組合而成，與有機高分子膜相比不易引起膜堵塞，因此陶瓷膜在提純或濃縮時可以獲得較高的濃度比例。陶瓷膜流量衰減速度慢，同時清洗簡單且效率高、成本低，膜組件內(nèi)積存物較少。

(3)適用于北方低溫環(huán)境

有機膜在低溫下通量會顯著降低，溫度每降低1攝氏度，通量會降低 2/100。而陶瓷膜具有優(yōu)異的耐高低溫性，在北方地區(qū)極具滲透前景。

陶瓷膜和有機膜成本拆分及價格曲線

06 降本疊加先進技術研發(fā) 陶瓷膜核心制約因素持續(xù)解除

成本、工藝壁壘是目前限制陶瓷膜大規(guī)模滲透的核心因素。成本上來看：根據(jù) SPRINGER 研究，40 LHM/bar 的有機膜組件價格約 100 美元/平米，而 40-120 LHM/bar 的陶瓷膜組件價格超 200 美元/平米。陶瓷膜組件價格雖高于有機膜，但后期運行過程膜清洗、替換等費用較低，同時目前國內(nèi)各大陶瓷膜廠商持續(xù)推進降本，陶瓷膜綜合性價比有望持續(xù)提升;工藝上來看：陶瓷本身脆性大且制備工藝相較高分子膜較難，同時其結構孔徑也難以控制，目前國內(nèi)已實現(xiàn)較為成熟的設計、生產(chǎn)能力，陶瓷膜工藝及技術壁壘持續(xù)弱化。

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編輯：趙凡