我国高性能膜材料科技创新能力应进一步提升
近日《海水淡化产业发展“十二五”规划》印发，明确到2015年，我国每天海水淡化产能将达到220万立方米以上。逐渐进入成熟期的海水淡化市场，将反渗透膜材料一并引入了发展的快车道。不仅海水需要淡化，还有日常饮用水需要净化，城市以及工业污水需要处理，这些因水资源短缺而日益增长的水处理需求，一道成为了高性能膜材料发展的“添柴者”。
我国是淡水资源缺乏的国家，人均水资源拥有量低，且时空分布不均。数据显示，中国目前年用水总量已突破6000亿立方米，全国年平均缺水量500多亿立方米，2/3的城市缺水，且人均水资源量只有2100立方米，仅为世界人均水平的28%。
“高性能膜材料是新型高效分离技术的核心材料，已经成为解决水资源等领域重大问题的共性技术之一。”南京工业大学国家材料化学工程重点实验室常务副主任金万勤教授说。
据金万勤介绍，高性能膜材料的发展得到了全球范围的高度重视，多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究和开发。目前全球膜材料市场出现强劲的增长势头，年销售额已经超过400亿美元。我国则是世界膜技术发展最活跃、膜市场增长最快的地区之一。“在我国，高性能膜材料主要用于水处理领域。膜法海水淡化是解决沿海地区缺水的有效手段，膜法净水技术是保障我国饮用水安全的先进技术，膜生物反应器技术则是实现市政污水回用的重要保证。”金万勤说。
据了解，海水淡化主要应用反渗透膜材料。在国际上，反渗透膜材料已经趋向成熟，醋酸纤维素、聚酰胺等是主要产业化的膜材料。膜法海水淡化和苦咸水淡化的大规模应用，推动了反渗透膜组件的大型化及反渗透膜材料快速发展。目前单个反渗透膜材料海水淡化工程已达日产淡水33万立方米，反渗透膜苦咸水淡化工程已达日产淡水37万立方米。
但金万勤告诉记者，我国海水淡化反渗透膜才初步实现产业化，关键膜原材料需要进口，也尚未用于大型海水淡化工程和苦咸水淡化工程。国内的反渗透膜主要用于纯水生产和家用净水器等领域，国内市场份额也仅占10%左右。刚刚出台的我国海水淡化领域的第一个专项规划《海水淡化产业发展“十二五”规划》必将对国内海水淡化产业产生明显的提振效果。《规划》提出，到2015年，我国海水淡化产能达到220万立方米/日以上，同时建立我国自主技术研发、装备制造、工程设计建设和应用、原材料生产等完整的海水淡化产业体系，海水淡化原材料、装备制造自主创新率达到70%以上。
水质净化是膜在水处理方面的又一重要应用领域。用于水质净化的膜材料主要是微滤、超滤和纳滤膜材料。微滤和超滤主要用于去除水中的颗粒悬浮物、大分子等污染物，技术相对成熟。但纳滤膜可以去除水中小分子有机物、砷、硝酸盐和重金属等有害物质，同时保留大多数人体必需的无机盐离子，更能满足社会的需求。
金万勤说，国外已采用纳滤膜技术建立了日产14万立方米的饮用水净化装置。我国超微滤膜研制和产业化也取得了长足的进步，建立起来日产30万立方米的双膜法饮用水深度净化工程，产品具有一定的国际竞争力。但用于自来水深度净化的纳滤膜材料尚只有中试产品进入市场，与国际产品的质量还有一定差距。随着水质的恶化和人们对水质要求的提高，纳滤膜净化水质将成为一种重要的发展方向，我国企业在此领域有一定基础也有很大进步空间。
对废水的处理同样离不开高性能膜材料。“膜生物反应器（MBR）已经在城市污水、工业废水处理和回用方面实现了大规模应用。”金万勤说。聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯（PVDF）等都是已经商业化的MBR专用膜材料，其中增强型PVDF在MBR市场份额不断增大，已经成为全球范围内最可靠的MBR工程专用膜。国际上大型MBR工程已达到22万立方米/日。
数据显示，生活污水已成为我国污水的主要来源。中国一年洗衣污水量就将近22亿吨，相当于34个十三陵水库，76个昆明湖。金万勤表示，我国MBR市场已经是世界增长最快的地区之一，已建成10万吨级MBR工业废水和市政污水处理工程，但其中的膜材料主要采用进口产品。我国虽然已经具备了PVDF中空纤维膜的大规模生产能力，但产品应用到MBR工程中，抗污染性和强度性能仍与国际产品存在一定差距。随着新型城镇化建设的提速和工业节能减排需求的增长，我国市政和污水产生量还将进一步增长，这将成为MBR专用膜大展拳脚的舞台。
开辟新的淡水来源和提高用水效率必将成为我国社会生活用水的主题。金万勤认为，我国高性能膜材料的科技创新能力和产业的国际竞争力还应进一步提升，使其在缓解水资源短缺、节能减排和资源高效利用等领域发挥更大的作用。
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