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【干货】一文看懂陶瓷膜市场、应用与突破点

来源: 时间:2019-05-31 00:24:27 次数:

自2016年末开始,陶瓷膜似是迎来了市场的暖春:先是巴安水务收购德国平板陶瓷膜公司ItN、再是国内陶瓷膜领军企业久吾高科成功上市。 陶瓷膜因性能优异而受到了越来越多的关注。而在如今油气行业复苏、海淡领域寻求突破、成本节省渐成趋势的大背景下,陶瓷膜又将如何进军市场呢?

自2016年末开始,陶瓷膜似是迎来了市场的暖春:先是巴安水务收购德国平板陶瓷膜公司ItN、再是国内陶瓷膜领军企业久吾高科成功上市。

陶瓷膜因性能优异而受到了越来越多的关注。而在如今油气行业复苏、海淡领域寻求突破、成本节省渐成趋势的大背景下,陶瓷膜又将如何进军市场呢?

本次关于陶瓷膜的介绍,将为大家着重介绍陶瓷膜的市场概况、陶瓷膜在市政、工业、海淡领域的应用现状、以及陶瓷膜未来发展的创新与突破点。

六合宝典 ◤ ?什么是陶瓷膜?

?与传统的有机膜相比,陶瓷膜具有耐高温、耐酸碱和高机械强度等多种优秀的材料性能,已成为膜领域发展迅速且具应用前景的膜材料之一。

然而,除了在日本自来水处理领域被大量使用,高成本一直是陶瓷膜在商业化上的一大阻碍。

近几年来,随着制造业规模经济的发展,陶瓷膜的生命周期成本也逐渐达到了增长的零界点,在保有高性能的前提下进一步降低成本将成为这一领域的未来发展趋势。

工业终端用户对水的再利用的重视和推动为陶瓷膜创造了有利的发展环境。

在海水淡化领域,陶瓷膜作为预处理单元,能去除胶体悬浮物和大分子有机物等,从而保证出水水质的稳定,并使其更好地用于反渗透;

在油气领域,陶瓷膜对油脂废水也能有较好的去除效果。而随着油价的回升,许多企业也逐渐对这一市场的新机遇更有信心;

而陶瓷膜在市政领域的应用,则需尽早地证明这一方法的有效性,从而促使相关市政部门进一步对其开放市场。

陶瓷膜在海水淡化领域的应用已经经过多年的工厂测试,有了较为成熟的发展。

◤ 陶瓷膜的应用领域

1。 海水淡化领域

?自2017年开年以来,陶瓷膜在海水淡化领域的市场发展可谓喜讯不断。

新加坡对陶瓷膜在反渗透预处理单元中的应用进行了长时间的研究,最近终于中标第个大型商业规模的海水淡化项目。


六合宝典 陶瓷膜很适合海水淡化领域,比有机膜更能抵抗赤潮和藻类的影响。

虽然臭氧发生器对赤潮和藻类有很好的去除效果,但它的价格比传统的化学CIP清洗系统要贵得多,因此经济适用性较差。而在ItN即将部署的两个产品系统中,都将采用溶解气体浮选法(DAF)的装置代替臭氧发生器来对藻类进行去除。

2. 市政领域

?在过去的十年里,陶瓷膜逐步开始拓展日本的自来水处理市场。日本水处理技术公司Metawater已在国内市场安装了数十种陶瓷过滤系统,但对于日本以外的陶瓷膜供应商而言,在市政领域却鲜有如此大规模的项目应用。


作为反渗透系统的预处理单元,可以用来去除高温进水中的铁和镭。虽然这些地下水处理水厂中也设有有机膜的处理单元,但它们并不适合这种类型的进水条件,这使得陶瓷膜在中东地区拥有了占据主导地位的细分市场。

陶瓷膜在北美的市场进展相对缓慢,之前仅加拿大净水技术公司Purifics开发了碳化硅的小型装置。直至2015年起,陶瓷膜市场逐渐诞生了一些大规模的项目。


六合宝典 如果这些项目都能正常投入运营且不出现任何重大问题,将可能预示着北美的陶瓷膜市场即将进入飞速发展阶段,这主要是由于三方面的原因:

首先,终端用户开始更加关注膜的使用寿命。而陶瓷膜具有更好的机械强度,可以克服有机膜易断裂的劣势;

第二,随着更大规模的标准化模式开始形成。北美三大有机膜供应商Pall,GE Water和Evoqua所占的市场份额逐渐减小。无论是通过Nanostone所运用的商业模式,还是依靠市场对陶瓷膜产品价值的越来越高的认可,陶瓷膜在市政领域都将获得更多的市场机会;

第三,项目的总体拥有成本(又称Total Costs of Ownership,指运营、检查、维护等过程消耗的成本总和)正受到越来越多的重视。在Basin Creek污水处理厂膜组件系统的项目招标中,不再仅考虑固定成本投入,而更多地注重20年内的价值。

这意味着,陶瓷膜可凭借其较低的运营成本而展现更大的竞争潜力。此次招标中,Metawater比一家有机膜供应商的报价低了近100万美元,而另一个有机膜供应商更便宜,但由于未能满足20年价值评估体系的要求而被取消资格。

“可以发现,越来越多的市政项目开始从总体拥有成本的角度进行考虑,这是人们现在更愿意采用的前瞻性思维方式。

3。 工业领域

?许多陶瓷膜的供应商为了增加自己在市政项目招标时的竞争力,会选择接很多工业项目以丰富自身经验。

陶瓷膜在工业领域的应用和增长点主要有以下几方面:

3.1 采油废水

陶瓷膜对乳化油具有很好的耐受性,无需像有机膜一样频繁地更换膜片,因此也非常适用于含油废水的处理。

而近几年来,因油价下跌而使油气行业项目机遇遇冷,这不制了陶瓷膜更大范围的市场化应用,也使得一些供应商陷入经济困境。


六合宝典 那么陶瓷膜在工业领域的市场是否即将复苏呢?

对此,许多供应商都持有乐观的态度。

3.2 石油化工行业难处理废水

六合宝典 石油化工行业的难处理含油废水也是陶瓷膜未来发展的一大增长点。

LiqTech在处理电力行业的高温冷凝水方面拥有丰富的经验,并开始探索陶瓷膜在船舶废气洗涤器中的应用,以满足国际海事组织将于2020年生效的全球船舶0.5%的限硫要求。

六合宝典 另一方面,Cembrane正与北美的水处理技术与设备提供商Ovivo合作,将陶瓷膜应用于北美地区的半导体行业废水处理和污泥浓缩领域。

六合宝典 目前,Cembrane已经建有两个处理设施对来自半导体晶圆制造厂的含有氢氟酸或过氧化氢的废水进行处理;

而在污泥浓缩方面,陶瓷膜则将与带式重力浓缩技术相竞争,“Cembrane的产品可以将污泥浓度从1%提升至4%。”Andreassen表示:“当地没有其他的陶瓷膜供应商,我们已经成功安装了一个陶瓷膜污泥浓缩设施,后续还计划安装更多。”

3.3 在MBR中的应用

?陶瓷膜市场的另一个增长点是在膜生物反应器(MBR)中的应用。在这一领域做得比较好的主要有日本明电舍、Cembrane和ItN Nanovation的陶瓷平板膜。


◤ ?创新与突破

1。 增加陶瓷膜表面积

?这是有机膜市场较常用的降低成本的方法,但同时会使膜变得脆弱易断而较难处理。

“我们需要提出一个更加先进的方法来扩展膜组件。”Aquatech International的膜技术专家QUA集团运营官Ravi Chidambaran评论道,“如果只是简单地减小管道的尺寸以增加膜组件面积,可能会影响膜性能的稳定性。”

2。 开发膜表面功能层

?通过在陶瓷膜表面开发功能层可以增强膜的选择性分离性能,并进一步保护膜的表面。比如通过臭氧-陶瓷膜的组合工艺提高供应商们最为关注的耐污染性能。

“随着臭氧和氧化成本逐渐降低,我认为未来陶瓷膜和臭氧的组合工艺将非常强大,

另一方面,PWNT也在荷兰的韦尔弗斯霍夫试运行了一个臭氧和陶瓷膜的组合净水装置,通过臭氧清除废水中的药用化合物。

3. 利用DNA生成纳滤陶瓷膜孔隙

?除微滤(MF)和超滤(UF)之外,陶瓷膜也被用于纳滤(NF)。其在这一市场的驱动力和低压膜市场一样,纳滤陶瓷膜主要被用于纳滤有机膜无法使用的领域。


◤ 技术发展现状

根据膜组件的结构类型,陶瓷膜一般可分为卷式膜、管式膜、平板膜和中空纤维膜。此外,陶瓷膜还可以根据所用支撑体或涂层的材料类型进行分类。

应用于膜材料支撑体和涂层的主要氧化物有:氧化铝、二氧化钛、氧化锆、碳化硅以及二氧化硅等。材料优缺点如下图所示。

尽管所有的陶瓷膜制造商都在使用这些材料,但不同的供应商有自己独特的生产工艺对所制备陶瓷膜的孔径分布或表面电荷进行控制和协调,使其达到性能。


一些陶瓷膜产品在特定的应用领域性,能表现出更为优异的性能。


◤ ?市场化商业模式

?陶瓷膜的主要商业模式为向系统集成商、设备制造商或是膜处理系统的供应商提供膜产品。也有将陶瓷膜作为客户定制系统方案的一部分,直接出售给终端用户。

的碳化硅膜技术公司LiqTech International于2014年正式转型为系统供应商,因为他们发现若仅仅是将膜产品直接出售给用户,需要为整个流程和工艺支持提供额外且免费的资源及服务。


◤ ?陶瓷膜是否有竞争力?

陶瓷膜与有机膜相比竞争力究竟在哪里,这是现在广受关注的问题。


然而,这一成本的限制,于当项目投标以固定成本为主要考虑因素的情况。如果从生命周期成本的角度来考虑,陶瓷膜就非常具有竞争力。

六合宝典 这主要是因为,陶瓷膜的高机械强度使它可以承受高温以及强酸的处理条件,这免去了膜组件的高频率更换、同时延长了膜的使用寿命。

另一方面,尽管单位面积陶瓷膜的价格较高,但它的过水通量比普通的有机膜高出近五倍,具有极高的处理效率。所以,从膜产品整个生命周期来看,陶瓷膜的成本并不构成任何问题。


其CEO Jonathan Clement表示,这一产品的设计不仅显著减少了膜组件的占地面积,同时也将陶瓷膜的系统成本降低至行业竞争水平。其他的一些陶瓷膜供应商则认为现有的产品从高通量的角度来看,已经在成本上具备了市场竞争力。

Cembrane CEO Sebastian Andreassen表示:“在自来水处理领域,我们比有机膜更具成本竞争力。不仅固定成本水平相当,我们的产品还能显著降低运营成本,水通量可以达到670LMH,是普通有机膜产品的10倍左右。”他还补充道:“但陶瓷膜的使用成本在海水淡化和污水处理领域的竞争力仍然较弱,需要进一步削减固定成本的投入。”

尽管陶瓷膜现在已经表现出一定的成本竞争力,但对于它能否在自来水处理领域被大规模使用,市场态度仍不明朗。





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