我國高性能膜材料科技創新能力應進一步提升
近日《海水淡化產業發展“十二五”規劃》印發，明確到2015年，我國每天海水淡化產能將達到220萬立方米以上。逐漸進入成熟期的海水淡化市場，將反滲透膜材料一并引入了發展的快車道。不僅海水需要淡化，還有日常飲用水需要凈化，城市以及工業污水需要處理，這些因水資源短缺而日益增長的水處理需求，一道成為了高性能膜材料發展的“添柴者”。
我國是淡水資源缺乏的國家，人均水資源擁有量低，且時空分布不均。數據顯示，中國目前年用水總量已突破6000億立方米，全國年平均缺水量500多億立方米，2/3的城市缺水，且人均水資源量只有2100立方米，僅為世界人均水平的28%。
“高性能膜材料是新型高效分離技術的核心材料，已經成為解決水資源等領域重大問題的共性技術之一。”南京工業大學國家材料化學工程重點實驗室常務副主任金萬勤教授說。
據金萬勤介紹，高性能膜材料的發展得到了全球范圍的高度重視，多國政府將膜技術作為21世紀高新技術進行研究和開發。目前全球膜材料市場出現強勁的增長勢頭，年銷售額已經超過400億美元。我國則是世界膜技術發展最活躍、膜市場增長最快的地區之一。“在我國，高性能膜材料主要用于水處理領域。膜法海水淡化是解決沿海地區缺水的有效手段，膜法凈水技術是保障我國飲用水安全的先進技術，膜生物反應器技術則是實現市政污水回用的重要保證。”金萬勤說。
據了解，海水淡化主要應用反滲透膜材料。在國際上，反滲透膜材料已經趨向成熟，醋酸纖維素、聚酰胺等是主要產業化的膜材料。膜法海水淡化和苦咸水淡化的大規模應用，推動了反滲透膜組件的大型化及反滲透膜材料快速發展。目前單個反滲透膜材料海水淡化工程已達日產淡水33萬立方米，反滲透膜苦咸水淡化工程已達日產淡水37萬立方米。
但金萬勤告訴記者，我國海水淡化反滲透膜才初步實現產業化，關鍵膜原材料需要進口，也尚未用于大型海水淡化工程和苦咸水淡化工程。國內的反滲透膜主要用于純水生產和家用凈水器等領域，國內市場份額也僅占10%左右。剛剛出臺的我國海水淡化領域的第一個專項規劃《海水淡化產業發展“十二五”規劃》必將對國內海水淡化產業產生明顯的提振效果。《規劃》提出，到2015年，我國海水淡化產能達到220萬立方米/日以上，同時建立我國自主技術研發、裝備制造、工程設計建設和應用、原材料生產等完整的海水淡化產業體系，海水淡化原材料、裝備制造自主創新率達到70%以上。
水質凈化是膜在水處理方面的又一重要應用領域。用于水質凈化的膜材料主要是微濾、超濾和納濾膜材料。微濾和超濾主要用于去除水中的顆粒懸浮物、大分子等污染物，技術相對成熟。但納濾膜可以去除水中小分子有機物、砷、硝酸鹽和重金屬等有害物質，同時保留大多數人體必需的無機鹽離子，更能滿足社會的需求。
金萬勤說，國外已采用納濾膜技術建立了日產14萬立方米的飲用水凈化裝置。我國超微濾膜研制和產業化也取得了長足的進步，建立起來日產30萬立方米的雙膜法飲用水深度凈化工程，產品具有一定的國際競爭力。但用于自來水深度凈化的納濾膜材料尚只有中試產品進入市場，與國際產品的質量還有一定差距。隨著水質的惡化和人們對水質要求的提高，納濾膜凈化水質將成為一種重要的發展方向，我國企業在此領域有一定基礎也有很大進步空間。
對廢水的處理同樣離不開高性能膜材料。“膜生物反應器（MBR）已經在城市污水、工業廢水處理和回用方面實現了大規模應用。”金萬勤說。聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯（PVDF）等都是已經商業化的MBR專用膜材料，其中增強型PVDF在MBR市場份額不斷增大，已經成為全球范圍內最可靠的MBR工程專用膜。國際上大型MBR工程已達到22萬立方米/日。
數據顯示，生活污水已成為我國污水的主要來源。中國一年洗衣污水量就將近22億噸，相當于34個十三陵水庫，76個昆明湖。金萬勤表示，我國MBR市場已經是世界增長最快的地區之一，已建成10萬噸級MBR工業廢水和市政污水處理工程，但其中的膜材料主要采用進口產品。我國雖然已經具備了PVDF中空纖維膜的大規模生產能力，但產品應用到MBR工程中，抗污染性和強度性能仍與國際產品存在一定差距。隨著新型城鎮化建設的提速和工業節能減排需求的增長，我國市政和污水產生量還將進一步增長，這將成為MBR專用膜大展拳腳的舞臺。
開辟新的淡水來源和提高用水效率必將成為我國社會生活用水的主題。金萬勤認為，我國高性能膜材料的科技創新能力和產業的國際競爭力還應進一步提升，使其在緩解水資源短缺、節能減排和資源高效利用等領域發揮更大的作用。
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