懷柔區(qū)三菱中央空調(diào)售后維修服務(wù)(懷柔區(qū)三菱中央空調(diào)售后維修服務(wù)點(diǎn))

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前沿拓展：

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一、高性能分離膜材料的基本情況

1.高性能分離膜材料定義

國際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）給出的膜的定義為：膜是一種單位結(jié)構(gòu)，其三維中的一個(gè)維度尺寸比另2個(gè)維度要小很多，并可在推動(dòng)力下進(jìn)行質(zhì)量傳遞。因此，不論是固相、氣相還是液相的膜，都可以符合上述定義，其中，最常見的為固相。

分離膜是具有選擇性透過功能的特殊的膜，其特殊通透性，可起到濃縮和分離純化特定一種或幾種物質(zhì)的作用。高性能分離膜材料具有高分離性能、高穩(wěn)定性、低成本和長(zhǎng)壽命等特征，是新型高效分離技術(shù)的核心材料，在解決水資源、環(huán)境問題、能源問題等方面發(fā)揮著重大的作用。

2.戰(zhàn)略意義

膜技術(shù)與傳統(tǒng)的過濾、精餾、萃取等分離技術(shù)相比，是一種新型高效的分離技術(shù)，具有能耗低、分離效率高、無污染等特點(diǎn)。在當(dāng)代多數(shù)工業(yè)中，膜技術(shù)將扮演重要角色，在水資源、能源、環(huán)境、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造等領(lǐng)域都將膜技術(shù)提升到了戰(zhàn)略高度。膜技術(shù)廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景，促使其在新材料和資源綜合利用領(lǐng)域中的位置更加重要?！吨袊圃?025》路線圖（2015年版）中，明確指出了作為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料的高性能分離膜材料的發(fā)展重點(diǎn)方向，包括海水淡化反滲透膜、陶瓷膜、離子交換膜、滲透汽化膜等產(chǎn)品，并明確了各自產(chǎn)品的戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)。

二、國內(nèi)外分離膜技術(shù)的現(xiàn)狀及分析

1.分離膜技術(shù)現(xiàn)狀

由于目前全球面臨的水資源不足和污染嚴(yán)重問題制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水處理與凈化已經(jīng)成為世界各國在政策、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、技術(shù)方面都十分重視的領(lǐng)域。2015年中國專利技術(shù)開發(fā)公司的全球水處理膜材料相關(guān)調(diào)研顯示，在全球布局的水處理膜材料專利申請(qǐng)中，有超過1/3的專利申請(qǐng)來自于日本，有接近1/3的專利申請(qǐng)來自于美國，來自于中國的專利申請(qǐng)占全球總量的11%，位列第3，之后是德國和韓國，專利申請(qǐng)數(shù)量分別占全球總量的6%和5%。此次統(tǒng)計(jì)主要研究對(duì)象是以壓力差為分離驅(qū)動(dòng)力的過濾式膜材料，包括微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）以及反滲透（RO）等膜片材料。專利數(shù)據(jù)來自于歐洲專利檢索系統(tǒng)（EPOQUE）?？梢钥闯觯毡竞兔绹髽I(yè)幾乎壟斷了全球水處理膜材料的國際市場(chǎng)。

我國從20世紀(jì)50年代起開始發(fā)展膜技術(shù)，近年來我國的膜產(chǎn)業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展與持續(xù)的增長(zhǎng)?！陡咝阅苣げ牧峡萍及l(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》等文件的發(fā)布，極大地推動(dòng)了我國高性能分離膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中也將高性能膜材料定為重點(diǎn)研究方向之一。我國近年來對(duì)高性能膜材料予以持續(xù)支持，從事分離膜研究的高校和科研機(jī)構(gòu)超過120家，生產(chǎn)企業(yè)超過400余家，工程公司近2 000家，在文章、專利等方面也處于國際前列。

我國水處理膜領(lǐng)域?qū)＠倲?shù)量已達(dá)9 080件；2001年以前，每年的專利申請(qǐng)數(shù)量不超過20件，增長(zhǎng)緩慢；2001年之后，專利的申請(qǐng)數(shù)量開始逐漸增長(zhǎng)，20032009年呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)，年平均增長(zhǎng)率達(dá)50%以上；2010年后，平均年增幅仍保持30%以上；2015年，我國水處理膜領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量2 326件（此統(tǒng)計(jì)主要面向超濾膜和微濾膜、納濾膜、反滲透膜和膜生物反應(yīng)器等）。

氣體分離膜技術(shù)憑借其高效、低能以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)分離領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。從我國氣體分離膜領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量來看，截至2015年底，我國氣體分離膜領(lǐng)域?qū)＠倲?shù)量已達(dá)9 219件；從專利數(shù)量申請(qǐng)態(tài)勢(shì)來看，2003年以前，我國氣體分離領(lǐng)域每年專利申請(qǐng)數(shù)量不足100件；自2006年以來，我國氣體分離膜領(lǐng)域迎來高速增長(zhǎng)期，保持30%以上的年增長(zhǎng)率，2007年達(dá)到44%以上；2015年我國氣體分離膜領(lǐng)域?qū)＠l(fā)表數(shù)量1921件（此統(tǒng)計(jì)主要面向氫氣分離、氧氣分離、二氧化碳分離、有機(jī)蒸汽回收、高溫氣固分離等應(yīng)用領(lǐng)域）。

特種分離膜以其優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等材料特性而成為高效節(jié)能、對(duì)環(huán)境友好的分離材料，特別適用于苛刻環(huán)境下過程工業(yè)的物質(zhì)分離，對(duì)于提高過程工業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)、綠色化生產(chǎn)等具有重要意義。從我國特種分離膜領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量來看，截至2015年底，我國特種分離膜領(lǐng)域?qū)＠倲?shù)量達(dá)到6 584件；2004年前，年專利申請(qǐng)數(shù)量不足100件；20052012年呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2012年增幅達(dá)到54%；2012年后，保持年增幅20%以上；2015年我國特種分離膜領(lǐng)域?qū)＠l(fā)表數(shù)量1 324件（此統(tǒng)計(jì)主要面向陶瓷膜、滲透汽化、膜反應(yīng)器等）。

2.主流技術(shù)

（1）反滲透膜

反滲透膜是一種人工半透膜，它是反滲透技術(shù)的核心構(gòu)件。反滲透膜能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。具有耗能低、無污染、工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

反滲透膜具有高效的脫鹽率、較高的機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命、可耐受化學(xué)或生物化學(xué)作用的影響，受pH值、溫度等因素影響較小等特點(diǎn)。這些特性使反滲透技術(shù)成為最經(jīng)濟(jì)的海水淡化技術(shù)，應(yīng)用于絕大多數(shù)膜法海水淡化工程。目前反滲透膜的研究主要是通過對(duì)界面聚合的單體進(jìn)行篩選和優(yōu)化，進(jìn)一步提高反滲透特性。雖然眾多的反滲透膜材料單體層出不窮，但研究還停留在試驗(yàn)篩選階段，無法根據(jù)理論設(shè)計(jì)獲得符合預(yù)測(cè)的膜材料單體。

近年來，我國以反滲透膜技術(shù)為核心，在工業(yè)廢水處理、市政污水處理等方面都有1萬m3/d以上規(guī)模的示范工程完成，成為膜法水資源再利用的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

（2）納濾膜

納濾膜是一種功能性半透膜，孔徑一般在1～2 nm，它可以允許溶劑分子或特定的低分子量溶質(zhì)或低價(jià)離子透過。它截留物質(zhì)的大小約為納米尺度，截留的有機(jī)物分子量約為150～500。納濾膜分為有機(jī)膜和無機(jī)膜。有機(jī)納濾膜主要采用界面聚合方法制備，其微結(jié)構(gòu)調(diào)控方法也與反滲透膜相近。無機(jī)材質(zhì)的納濾膜具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐溶劑特性，是當(dāng)前納濾膜發(fā)展的一個(gè)重要方向。

目前，已商品化的納濾膜大多數(shù)是以界面聚合制得的芳香聚酰胺復(fù)合膜，膜上荷電基團(tuán)多為負(fù)電荷，羧基、酰胺基，帶磺酸基等，如美、日等國已近年相繼研制開發(fā)了芳香聚酰胺類、聚哌嗪酰胺類、磺化聚(醚)砜類等商業(yè)化復(fù)合型平板或卷式納濾膜。

飲用水的軟化和有機(jī)物的脫除是納濾膜最主要的應(yīng)用范圍，在脫鹽和濃縮方面，納濾膜逐漸取代了傳統(tǒng)的離心分離、加熱蒸發(fā)等方式；納濾膜也可用于污水廢水的處理再生水回用。我國的納濾膜市場(chǎng)規(guī)模只相當(dāng)于反滲透膜的1/10，能生產(chǎn)納濾膜的國內(nèi)企業(yè)極少，缺乏批量生產(chǎn)高質(zhì)量納濾膜能力，納濾膜的應(yīng)用領(lǐng)域和使用規(guī)模也還有拓展空間。

（3）超濾膜和微濾膜

超濾和微濾膜都是多孔膜，由于工作壓力較低，所以也統(tǒng)稱為低壓膜，用于水體除菌除濁，或流體中的固/液分離，有用物質(zhì)回收等。

超濾膜的材質(zhì)主要為聚砜（PSu）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）等。而微濾膜材質(zhì)主要為醋酸纖維素（CA）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯（PTFE）等。但目前只有聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）使用量較大，而由于其良好的物理性能、強(qiáng)度和耐腐蝕性，聚偏二氟乙烯（PVDF）的使用量在全球范圍均為第1。

（4）氣體分離膜

氣體分離膜是一種選擇性膜，其對(duì)不同種類的氣體分子具有不同的透過率和選擇性，因此氣體分離膜可以從氣體混合物中選擇性分離某種特殊氣體。如合成氨尾氣中收集氫氣、從空氣中富集氧氣、從石油裂解混合其中分離氫氣、一氧化碳等氣體。目前，富氧膜是氣體分離膜的主要研究對(duì)象。制作富氧膜的高分子材料，要求兼具高透過性和高選擇性。我國目前在二氧化碳分離膜、有機(jī)蒸汽分離膜方面與國外先進(jìn)水平相當(dāng)，富氧分離膜和氫分離膜領(lǐng)域與國外先進(jìn)水平還有一定差距。

三、北京地區(qū)分離膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向

北京屬資源型重度缺水地區(qū)，總量不足和過度開發(fā)造成水資源供需矛盾日益突出。面對(duì)水環(huán)境惡化和水資源短缺的嚴(yán)峻形勢(shì)，充分利用“污水資源”成為北京解決水資源緊缺的重要舉措。北京市政府要求市區(qū)全部污水處理后達(dá)到地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)城市第２水源，實(shí)現(xiàn)北京市國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。按照北京市再生水利用計(jì)劃，由于現(xiàn)有污水處理廠均位于城區(qū)，用地緊張，新建再生水廠只能在原污水處理廠內(nèi)建設(shè)，不能新征用地，且出水水質(zhì)要求高，活性污泥法增加深度處理工藝因需新增用地，因此相比之下膜生物反應(yīng)器(MBR)有望成為北京污水再生的主流技術(shù)。

MBR技術(shù)的核心是膜材料，膜材料約占工程投資成本的30%，技術(shù)水平直接決定了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。MBR采用的是高強(qiáng)度、耐氧化和抗污染的超、微濾膜材料。目前，我國生產(chǎn)微、超濾膜代表性企業(yè)有天津膜天膜科技股份有限公司、海南立昇凈水科技有限公司、北京碧水源科技股份有限公司、北京格蘭特膜分離設(shè)備有限公司、山東招金膜天股份有限公司等，但國產(chǎn)污水處理用膜材料與國外產(chǎn)品相比仍有較大的差距，目前市場(chǎng)基本被德國西門子股份公司、美國通用電氣公司(General Electric Company，簡(jiǎn)稱“GE”)、美國科氏工業(yè)集團(tuán)和日本三菱麗陽株式會(huì)社、旭化成株式會(huì)社等國外產(chǎn)品壟斷。

四、北京發(fā)展污水處理用膜材料方面的基礎(chǔ)

１.研發(fā)方面

（1）清華大學(xué)

清華大學(xué)在北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目的支持下攻破國際最先進(jìn)的熱致相分離法（TIPS）生產(chǎn)PVDF膜技術(shù)，目前該項(xiàng)技術(shù)只有日本旭化成掌握；2008年2月與北京碧水源公司聯(lián)合成立“清華碧水源環(huán)境膜技術(shù)研發(fā)中心”，其主要任務(wù)是在膜法水處理領(lǐng)域，特別是MBR領(lǐng)域展開前沿性研究。

（2）中國科學(xué)院

中國科學(xué)院化學(xué)研究所是我國最早從事分離膜及相應(yīng)膜過程的單位之一，研究?jī)?nèi)容涉及幾乎所有材料及膜過程，目前該所熱致相法制備超高分子量聚乙醚微濾膜有所突破，近期可能會(huì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心在北京自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目研究成果的基礎(chǔ)上研發(fā)了高通量、耐污染的PVDF超/微濾膜，目前已形成3萬m3/a的中試能力，并開始在食品、醫(yī)藥廢水處理方面進(jìn)行應(yīng)用研究，效果良好。

（3）北京化工大學(xué)

北京化工大學(xué)擁有化工行業(yè)膜工程技術(shù)研究中心，從事膜材料及其應(yīng)用研究，目前主要致力于制備高通量膜材料、膜反應(yīng)器及膜污染的在線檢測(cè)研究，目前以開始準(zhǔn)備進(jìn)入中試規(guī)模試驗(yàn)階段 。

２.產(chǎn)業(yè)方面

（1）北京碧水源科技有限公司

作為專業(yè)從事水資源再生利用的工程公司，成立于2001年，經(jīng)過自主研發(fā)和創(chuàng)新，已發(fā)展成為我國MBR領(lǐng)域?qū)嵙ψ顝?qiáng)的企業(yè)之一，并承擔(dān)了引溫入潮工程、密云再生水廠及懷柔再生水廠等多項(xiàng)MBR工程，目前國內(nèi)市場(chǎng)大中型MBR工程中，碧水源公司占領(lǐng)了60%的市場(chǎng)份額。該企業(yè)2005年開始自主研發(fā)污水處理膜材料，并取得突破性進(jìn)展，目前60萬m2/a的PVDF超、微濾膜生產(chǎn)線已正式投產(chǎn)。

（2）北京格蘭特膜分離設(shè)備有限公司

格蘭特公司是超、微濾膜的生產(chǎn)企業(yè)，于2006年開展高性能PVDF膜材料的研發(fā)工作，并計(jì)劃在污水處理行業(yè)進(jìn)行示范應(yīng)用。2007年5月北京格蘭特公司開始以MBR為核心的污水處理技術(shù)的研發(fā)，并已經(jīng)在多個(gè)工程中獲得成功。在北京的航空博物館生活污水處理項(xiàng)目中采用生物膜反應(yīng)器與浸沒式MBR膜過濾相結(jié)合，出水化學(xué)需氧量（COD）長(zhǎng)期保持在15mg/L以下，污水得到100%再利用。

（3）時(shí)代沃頓科技有限公司

時(shí)代沃頓科技有限公司原為貴陽時(shí)代匯通膜科技有限公司，致力于反滲透膜、納濾膜、超濾膜等產(chǎn)品的研發(fā)、制造和服務(wù)，擁有膜片制造的核心技術(shù)和年產(chǎn)3000萬m2膜片的生產(chǎn)能力。2007年該公司將總部及研發(fā)中心搬遷至北京昌平。

（4）藍(lán)星集團(tuán)

藍(lán)星集團(tuán)是國內(nèi)較早采用膜技術(shù)進(jìn)行水處理的企業(yè)，曾承建了國內(nèi)鋼鐵業(yè)最大的反滲透膜法水處理工程項(xiàng)目。目前，中國藍(lán)星集團(tuán)計(jì)劃在順義空港與日本東麗合資建設(shè)全國最大反滲透膜生產(chǎn)和應(yīng)用基地，已完成技術(shù)合作協(xié)議的簽訂。同時(shí)，中國工業(yè)清洗協(xié)會(huì)、中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)和中國海水淡化與資源綜合利用學(xué)會(huì)等全國性行業(yè)組織和協(xié)會(huì)均以藍(lán)星集團(tuán)為依托 。

五、結(jié)語

分離膜技術(shù)是一種高效的分離技術(shù)，隨著膜分離技術(shù)的廣泛運(yùn)用，膜材料越來越受到人們的重視，當(dāng)前膜材料研究的主流方向是高分子膜材料和無機(jī)膜材料。針對(duì)現(xiàn)階段我國膜材料發(fā)展問題，筆者提出以下發(fā)展建議：

1.持續(xù)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究

膜分離過程不可避免地會(huì)面臨著膜污染、劣化等問題，這些問題都會(huì)極大地影響分離效率和使用壽命。建議國家部委和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和宏觀管理，持續(xù)穩(wěn)定地支持相關(guān)基礎(chǔ)研究，推動(dòng)我國高性能分離膜產(chǎn)業(yè)在“十三五”末期獲得一定的技術(shù)突破。

2.鼓勵(lì)協(xié)同創(chuàng)新，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步

依托分離膜產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀科研團(tuán)隊(duì)和龍頭企業(yè)，建設(shè)一批高水平的技術(shù)中心、工程中心，推動(dòng)高校與企業(yè)協(xié)同開發(fā)與聯(lián)合攻關(guān)模式，促進(jìn)科技成果的快速轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化工作。

3.建立標(biāo)準(zhǔn)體系和評(píng)價(jià)中心

建立健全膜產(chǎn)品（包括膜、膜組件和膜裝置）的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)建立膜工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；推動(dòng)膜產(chǎn)品性能檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，完善膜產(chǎn)品的市場(chǎng)準(zhǔn)入制度。

4.建立多元投資機(jī)制

推動(dòng)膜產(chǎn)業(yè)多元化投資機(jī)制的形成，促進(jìn)我國膜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，提升國際競(jìng)爭(zhēng)力。積極利用各專項(xiàng)資金、優(yōu)惠政策，充分挖掘市場(chǎng)潛力，鼓勵(lì)和引導(dǎo)社會(huì)資本進(jìn)入，探索產(chǎn)業(yè)基金等形式，大力推動(dòng)我國向著膜產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

作者：鄭萌 馬曉璇（北京新材料發(fā)展中心）

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