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行业研究*分离膜市场进口替代空间大,工业应用场景成长性可期*机械设备*王志杰 20220107
作者: 来源: 日期:2022-01-07 字号【

【内容摘要】

 

n  分离膜产品具有特定分离机制,过滤优势明显:分离膜的概念自18世纪就被提出,我国膜分离技术始于20世纪80年代。分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质,在一定浓度及压力下进行物质分离的膜,起到浓缩和分离纯化的作用。按材料性质,可以分为高分子膜、金属膜、无机膜。常用的膜分离方法主要有微滤(micro-filtrationMF)、纳滤(nano-filtrationNF)、超滤(ultra-filtrationUF)、反渗透(reverse-osmosisRO)。膜分离过程以选择性透过膜为分离介质。分离膜具有以下分离机制:1过筛分离机制:膜的孔径比物理过筛小得多,微滤膜和超滤膜的分离过程是由过筛机制起主导作用,分离膜和被分离物质的亲水性、相容性、电负性等性质也起着相当重要的作用。2溶解扩散机制:膜材料对待分离物质有一定溶解能力,在外力驱动下,该物质在膜材料内先溶解、后扩散(从膜的一侧扩散到另一侧)、再分离。3选择性吸附机制:当膜材料对混合物中的部分物质有选择性吸附时,吸附性高的成分将在表面富集,该成分通过膜的几率将加大。相反,不容易被吸附的成分将不易透过该分离膜。对膜分离起作用的吸附作用主要包括范德华力吸附和静电吸附。在反渗透膜用于水的纯化和脱盐过程中选择性吸附起重要作用。 

n  国内膜材料厂商研发力度积淀增加,技术进步不断加快,进口替代空间逐步打开:据《Membranes Market by Material, Technology, Application, Region- Global Forecast to 2024》披露,膜市场规模预计将从2019年的54亿美元增长到2024年的83亿美元,年复合增长率CAGR9.0%据中国膜工业协会统计,2019年我国反渗透膜及纳滤膜市场销售额分别为75亿元及6亿元,沃顿科技、唯赛勃、津膜科技膜产品销售额分别为6.69亿元、1.698亿元以及1.52亿元,市场占有率分别为8.26%/2.10%/1.87%,且沃顿科技已是我国膜产品方面的龙头,说明分离膜市场集中度较低。据华经产业研究院数据显示,我国反渗透膜市场上陶氏销售额约占比30%;海德能销售额约占比26%;我国膜行业龙头企业沃顿科技销售额仅占比9%,由此可见,未来进口替代将成为我国膜市场发展的主要趋势。 

n  下游应用场景丰富,国家政策为行业发展后盾:膜分离技术下游应用市场主要包括市政污水处理、钢铁行业及石油化工行业的中水回用、自来水净化、海水淡化、家用水净化等领域。随着新能源市场的发展,锂矿是国民经济和国防建设的重要战略资源,盐湖提锂的工程中也逐渐运用到各种分离膜技术。据《中国膜产业发展状况与展望》披露,目前我国膜产品应用场景情况如下:工业用水处理应用排在首位,占35%;其次是能源行业,占21%;工业废水处理应用占比20%;医用行业/市政污水处理/城镇饮用水处理/海水苦咸水淡化/其他应用场景分别占比9%/8%/5%/1%/1%政策支持方面20211月,科技部发布的《国家高新区绿色发展专项行动实施方案》中指出,到2025年,我国要尽早实现零排放:国家高新区单位工业增加值综合能耗降至0.4吨标准煤/万元以下,其中50%的国家高新区单位工业增加值综合能耗低于0.3吨标准煤/万元;单位工业增加值二氧化碳排放量年均削减率4%以上,部分高新区实现碳达峰。 

n  盐湖提锂助力国家战略资源采集,工艺革新推动产业效率提升随着锂离子电池市场规模不断扩张,传统固态锂矿已经不满足于需求,卤水锂资源成为国家提取锂矿的主要方向。我国盐湖储量共计413.98万吨,占世界盐湖储量的16.34%,分别分布于我国西藏自治区和青海省的扎布耶盐湖、西台吉乃尔盐湖、东台吉乃尔盐湖、一里坪湖、大柴旦湖、察尔汗湖。青海锂业有限公司使用中国科学院盐湖研究所马培华团队联合西部矿业的离子选择性膜分离技术,在东台吉乃尔盐湖建立年产3000t碳酸锂装置,产品碳酸锂含量达到99.7%,达到了锂电池行业使用的碳酸锂标准;青海湖研究所王敏团队和五矿盐湖有限公司对膜分离过程中各离子的传质规律,镁锂分离效果、锂浓缩程度与电导率之间的关联关系、杂质离子对膜分离过程的影响机制进行深入研究,采用纯物理过程,实现了镁锂高效分离和锂的高倍率富集,成功突破了“梯度耦合膜分离技术”工程化应用技术瓶颈。 

n  市政水处理投入持续增长,零排放目标推进膜法水处理深入应用:我国在治理废水项目方面持续努力,每年在该项目中投入的资金均在60亿元左右。城市污水的日处理能力也在逐年稳步提升,到 2020年已达每日20405万立方米,CAGR5.01%。我国地表水水质状况还有待提升,从历年发布的《中国环境状况公报》看,Ⅳ类及以下水质的比例占所有水源的32.30%/28.10%/25.80%/25.10%/16.60%,比例正在逐年降低,说明我国水质污染问题的程度在持续减弱,但仍然任重而道远。由于传统污水处理工艺存在污水处理工艺水平低、设备维修费用高、市政污水管网配套设施不完善等诸多缺陷,有效性和效益型更高的市政膜法水处理应运而生。与传统工艺不同,膜法水处理技术充分结合了生物学和微观化学的专业知识,使污水中的微生物充分发生化学反应,大大减少了污泥量的产生。 

n  海水淡化海内外市场潜力大,反渗透膜技术仍有发展空间:海水淡化可在一定程度上缓解我国水资源不足的问题,而海水反渗透(SWRO)淡化已成为目前投资最省、成本最低的利用海水制备饮用水的过程。我国海水淡化工程总规模逐年增长,到 2020年已达每日1651083吨。其中,2019年较上年同比增长了30.96%,增长幅度大。到2020年,我国已有135个在用的海水淡化工程。20216月,国家发展改革委、自然资源部印发《海水淡化利用发展行动计划(20212025年)》,指出到2025年,全国海水淡化总规模达到290万吨/日以上,新增海水淡化规模125万吨/日以上,其中沿海城市新增105万吨/日以上,海岛地区新增20万吨/日以上。Statista数据显示,全球运营工厂的日均海水淡化能力排行第一的属于中东及北非地区,每天4532万立方米。因此可以看出,世界各地对于海水淡化的需求均强烈,我国海水淡化膜和海水淡化设备在世界范围内的应用前景也十分向好。从支出方面看,财政部数据显示,20102019年间,海水淡化财政支出在0.03亿元和0.17亿元之间波动,到2019年支出为0.15亿元。2020年,我国一般公共预算支出决算表披露,当年海水淡化财政支出激增,为3.88亿元,同比增长2486.67%。反渗透膜海水淡化技术耗能少,在节约能源方面,降低了制水的成本,可广泛应用;且淡化后的水质稳定,可以为工业方面和生活用水提供稳定的来源。 

n  沃顿科技——国内领先复合反渗透膜生产企业,聚焦新型膜材料产品生产,全球第二家拥有干式膜元件规模化生产能力的制造商:沃顿科技是以膜法水处理业务为主、植物纤维综合利用和股权投资运营为辅的控股型上市公司。公司已经成为全球第二家拥有干式膜元件规模化生产能力的制造商。公司膜产品分为家用膜、工业膜两大类,12个系列,广泛应用于饮用纯水制备,钢铁、电力、石油、化工、食品、饮料、电子、医疗制药、造纸印染等行业工艺过程纯水制备及废水处理,水资源再生利用,市政供水提标处理、海水淡化及物料浓缩分离提纯等领域。 

n  唯赛勃——具有同时研发膜元件、膜压力容器及复合压力罐的企业:唯赛勃是一家拥有高性能卷式分离膜及相关专业配套装备原创技术、自主核心知识产权、核心产品研发制造能力的高新技术企业。公司处于膜产业链上游,目前主要产品包括反渗透膜及纳滤膜系列产品、膜元件压力容器、复合材料压力罐以及软水箱、盐箱等,是国内极少数同时开展三大类产品研发及规模化生产的企业。在下游膜产品应用场景中,公司产品作为水处理的专业组件,在家用方面主要用于人居水处理,包括净水设备、软水设备等整机设备和净水、软水系统;在市政及工业领域,膜分离技术主要应用于市政供水、海水淡化、污水处理、超纯水制备以及浓缩分离等场景。 

n  久吾高科——膜集成系统解决方案的专业化提供商,盐湖提锂技术不断优化,新产品创新力度加大:久吾高科是国内生产规模大、品种规格多、研发能力强的无机陶瓷膜元件及成套设备的专业化生产企业,也是膜集成系统解决方案的专业化提供商。为满足客户应用需求,公司主要采用整体解决方案的形式为客户提供相关产品和服务。公司的膜集成技术整体解决方案主要应用在生物医药、化工、食品、冶金等工业过程分离领域及工业污水、市政污水、水环境治理等环保水处理领域。 

n  三达膜——工业膜分离行业龙头企业,下游应用场景丰富:三达膜是中国膜技术开发与应用领域的开拓者,是我国最早从事过程工业先进膜分离应用工艺开发的企业之一。公司主要产品服务涵盖特种分离与水处理两大应用领域,为传统工业生产过程的升级改造提供清洁生产与绿色制造的手段与方法,为过程工业的分离纯化与废水资源化提供基于膜技术应用的创新解决方案。 

n  风险提示:技术升级迭代风险;行业竞争加剧风险;下游行业波动风险;膜分离技术与其他水处理技术路线的竞争风险;主要原材料依赖进口的风险。 

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