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據統計，目前國內袋收塵技術濾袋使用壽命受氣體介質影響較大，短的僅有1~3個月，長的在3年左右，濾袋腐蝕和穿透是影響濾袋使用壽命和除塵效率的主要因素。相對而言，陶瓷膜過濾材料尤其是高孔隙率纖維質陶瓷膜材料具有使用溫度高（最高900℃）、過濾精度高（0.5微米以微粒去除效率99.8%以上）、過濾阻力小（接近濾袋阻力）、使用壽命長（3~8年）、適用范圍廣等顯著優點，可在工況條件下直接對各種高溫氣體進行凈化，可以有效解決現有濾袋耐溫低、易腐蝕、易穿漏、易結露、使用壽命短以及易燒蝕等問題。這樣既減少冷卻系統投資與運行費用，防止物料結露造成過濾效率下降，又可以充分利用大量高溫余熱，真正起到節能減排效果。高溫陶瓷膜過濾技術是近20年來國際上高溫氣體粒子控制最主要發展技術。為了促進高溫陶瓷膜材料及高溫陶瓷膜氣體凈化技術發展，世界上許多國家都做了大量研究、開發和推廣工作。上世紀70年代，日本Asahi玻璃公司開發的熔融堇青石（MgO•Al2O3•SiO2）質高溫陶瓷濾過濾元件就開始在化鐵爐等冶煉爐內高溫煙塵凈化方面推廣應用。80年代，英國Caldo環境工程有限公司、法國glosfume公司先后開發成功低密度纖維質高溫陶瓷膜過濾材料及過濾裝置，并廣泛應用于冶金冶煉、垃圾焚燒、氣體洗滌、生物質氣化等高溫氣體凈化領域。

此后，先進的燃煤發電技術、煤化工技術發展，促進了高溫陶瓷膜材料及過濾技術快速發展。上世紀90年代，美國能源部曾組織多家機構對各種高溫熱氣體除塵技術進行詳細技術、經濟對比評價，最終也認為高溫陶瓷膜過濾技術是當前熱氣體凈化領域最具有發展和應用前途的技術之一。近20年來，國內外在熱氣體凈化用陶瓷膜材料及技術方面已得到突飛猛進的發展，產業規模和市場份額不斷擴大。其中法國glosfume公司自1990年至今已有400與套大型過濾裝置在10余個國家推廣應用，美國Anguil環境系統公司采用陶瓷過濾和催化技術設計開發的自潔式高溫陶瓷過濾裝置目前已有1600余臺在全球各領域推廣應用。以1萬平方米陶瓷膜材料應用為例，可年處理各種高溫氣體50多億立方米，減少高溫粉塵粒子排放數萬噸。如果經其處理的高溫余熱完全利用，則相當于每年節約近百萬噸標準煤。預計到2025年，在一些特殊高溫氣體凈化領域如冶金冶煉、石油化工、玻璃、水泥、新型建材、垃圾焚燒、煤化工等領域應用高溫陶瓷膜材料年需求量將達到百萬平方米以上，由此產生的經濟效益和社會效益非常顯著。可以說，高溫陶瓷膜材料發展及過濾技術推廣對于推動國家倡導的節能減排、高效余熱綜合利用、PM2.5控制實施具有積極意義。

廢水處理與零污染排放是節能減排工作的另一項重要內容。膜分離技術作為當前國際水處理技術主要發展方向之一，近年來在水處理技術中應用日益廣泛。作為三大膜材料之一，陶瓷膜材料具有過濾精度高、使用壽命長、出水水質好、運行穩定等優點，目前已在鋼廠循環水處理、含油廢水處理、焦化廢水處理、印染廢水處理、電廠冷凝水處理以及工廠工藝水處理和工業廢水、城市污水處理等領域廣泛應用。如采用0.8微米陶瓷膜材料處理高濃度含油廢水，處理后油含量≤5mg/l，懸浮物含量≤1mg/l，使用壽命可以達到5年。采用0.2微米陶瓷膜處理印染廢水，其色度去除率可以達到90%以上，COD去除率85%以上。尤其是近年來國際發展的MBR膜生物反應器水處理技術，具有膜分離技術與生物反應器有效增強功能，可有效實現市政污水回收和工業污水處理，解決城市缺水問題，憑借其出水水質好、運營成本低、自動化程度高等諸多優勢正成為水處理領域最具發展前景的關鍵技術之一。目前，MBR工藝技術處理生活污水和工業廢水已突顯成效。平板陶瓷膜材料作為國際近年來發展的一種重要的MBR膜生物反應器材料，與有機膜相比具有透水阻力小，抗污染性好、易于清洗再生、使用壽命長、化學穩定性好、機械強度好等優點，可有效解決現有中空纖維膜、有機平板膜在工程應用過程中存在的使用壽命短，易受酸堿腐蝕等問題。作為有競爭力的MBR核心部件之一，平板陶瓷膜是MBR技術水處理領域最具核心競爭力的膜分離材料之一。

據統計，1995年MBR的全球市值僅為1000萬美元，到2013年底MBR年產值已達150億美元。2013年我國廢水排放總量達到730億噸，并且以每年5%左右的比例遞增，預計2015年將達到810億噸。截止2013年底，我國已有50多個規模超萬噸的MBR工程投入運行，累計規模230萬噸/日。預計到2015年，中國投入運行或在建的MBR系統累計處理能力將超過500萬噸/日，與2013年相比增長1倍。近年來，隨著水資源匱乏和水污染日益嚴重，國家加強了對水污染治理力度，通過水質提標、排放標準提高及水價提高以及“水十條”實施等多項措施，共同推進水處理技術和水處理設備的提升。尤其是隨著水處理用膜技術不斷成熟，膜法水處理技術已成為解決資源型缺水和水質型缺水問題的重要技術，高性能膜材料發展“十二五”專項規劃已明確提出發展高性能水處理用陶瓷膜材料，膜過濾技術及MBR膜生物器水處理技術也會有較快速度發展。我國在“十三五”期間，僅廢水治理的投入將達1.39萬億，盡管平板陶瓷膜材料目前在國內尚處在應用起步階段，但在未來5年內，平板陶瓷膜MBR憑借其優異的特性，在市政污水、工業（化工、造紙、食品）廢水、垃圾滲透液等多個領域具有廣闊的應用前景。以日處理量10萬噸MBR膜生物反應器技術處理廢水規模來算，需要平板陶瓷膜組件約10~15萬平方米，平板陶瓷膜材料未來幾年內將處于市場高速增長期，預計到2020年，年需求量將會超過200萬平方米。相比于國外發達國家，國內在節能減排領域應用的陶瓷膜材料研究開發方面開展工作相對較晚，近年來盡管技術水平有長足進步，但總體來說產品產業化規模與市場開發應用等方面與國外有較大差距。

目前，國內從事該領域陶瓷膜材料單位不足百家，除南京工業大學膜科學技術研究所開發的用于水處理等領域的氧化鋁質多通道陶瓷膜材料、山東工業陶瓷研究設計院開發的用于高溫氣體凈化的高溫陶瓷膜材料系列產品外，其他產品技術水平與國外同類產品相比差距明顯。山東工業陶瓷研究設計院作為國內唯一的國家級工業陶瓷研究單位，是國內最早從事微孔陶瓷及陶瓷膜材料的研究開發單位，從上世紀70年代就開始開展各類微孔陶瓷及陶瓷膜材料的研制及市場開發工作，其中《熱澆注工藝制備多孔陶瓷制品》1977年就獲得全國科學大會獎，80年代完成了微孔陶瓷材料系列性能檢測國家標準的制定工作，“七五”、“八五”期間先后完成了用于汽車尾氣凈化用泡沫陶瓷和蜂窩陶瓷的研制開發工作。長期以來，山東工業陶瓷研究設計院以科技創新、服務社會為理念，一直致力于陶瓷膜材料的產品研發與技術創新工作，經過兩代人不懈努力，目前已成為國內陶瓷膜材料領域重要的產品研發基地和技術引領者。40多年來，在陶瓷膜材料領域，山東工陶院先后承擔了包括“七五”“、八五”國家科技攻關、國家“863”、科技部中小企業創新基金、科研院所公益基金及山東省重大科技攻關項目20余項，獲發明專利20余項，多項產品被評為國家重點新產品。特別是近10年來，滿足于國家節能減排和環保戰略需要，山東工陶院也先后制定了“十二五”、“十三五”陶瓷膜材料的發展計劃和產業發展規劃，不斷加強陶瓷膜材料領域科技創新力度，提升技術水平。

自2010年以來，在國家各類科研項目支持下，加之自身雄厚的技術力量，山東工陶院先后完成了碳化硅、堇青石質、莫來石質高溫氣體凈化用系類陶瓷膜材料及裝備的研究開發工作，完成了國內首臺套煤化工領域應用的大型高溫、高壓陶瓷膜飛灰過濾器研制開發工作，產品已在冶煉、煤化工、有機硅、多晶硅、石化等行業的高溫高壓氣體凈化、高溫煙塵凈化領域大量推廣應用，建立了10萬平方米的高溫陶瓷材料生產線。其中高溫高壓氣體凈化用陶瓷膜過濾器被評為“201”國家重點新產品，該院也成為建材行業高溫陶瓷膜材料重點實驗室的依托單位。2014年，該院組織技術攻關，僅用1年多時間，即完成了MBR水處理用氧化鋁質平板陶瓷膜材料及產品研究開發工作，產品填補國內空白。這些產品及技術開發對推動國內節能減排領域應用的陶瓷膜材料發展、提升我國節能減排領域高溫氣體凈化技術與水處理技術水平起了較大促進作用。

盡管如此，受制于當前國內陶瓷膜材料產業發展水平、陶瓷膜材料技術成熟度、裝備及工程的技術水平、成本及運行費用、宣傳力度、典型業績示范等方面影響，目前陶瓷膜材料及過濾技術在國內節能減排領域技術優勢并沒有完全顯現出來，產業規模及市場占有率相對較低，經濟效益和社會效益還不突出。基于本身具有的許多優良特性，高性能陶瓷膜材料作為膜材料一個重要分支，在21世紀的多數工業領域中將會扮演更重要的角色，在能源、資源、環境、傳統行業改造等領域發揮重大作用。隨著國內外對節能減排工作越來越重視，尤其是在我國政府已將節能減排政策上升為國策、國家“十三五”計劃的實施以及國內外經濟環境形勢的要求下，高性能陶瓷膜材料將迎來一個良好發展機遇，陶瓷膜材料在高溫氣體凈化及水處理等節能減排領域將面臨巨大的市場商機。

作者：薛友祥