第一節(jié) 再生纖維素膜產(chǎn)品定義及基本屬性
一、產(chǎn)品定義、性能
1、定義
再生纖維素膜為疏水型濾膜。其用途遍及生物、醫(yī)學、化工、農(nóng)業(yè)、包裝等各個領域。
2、性能
再生纖維素膜具有非特異性吸附低,其化學兼容性強,特別適合于除微粒過濾,可以耐受大多數(shù)有機溶劑,廢膜可由微生物分解,不污染環(huán)境。再生纖維素膜捕集效率高、阻力小、耐熱性能和抗化學藥品性能都較好。
二、產(chǎn)品所屬 行業(yè) 界定
再生纖維素膜屬于膜制造 行業(yè) 。
第二節(jié) 再生纖維素膜產(chǎn)品應用概況
一、產(chǎn)品主要應用領域
再生纖維素膜具有良好的耐污染特性,特別適合于除微粒過濾,也多被應用于采集空氣中顆粒物的樣品,醫(yī)藥用油、燃料用油、水處理及科研試驗化驗室等濾除細菌和微粒。
二、產(chǎn)品應用成熟度 分析
膜技術發(fā)展至今已經(jīng)有幾十年的歷史了,據(jù)統(tǒng)計,僅2005年進入我國膜市場的 研究 開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)銷企業(yè)有300多家,但從企業(yè)規(guī)模看,小型企業(yè)居多,中大型企業(yè)較少,年產(chǎn)值在一千萬元以上的在40家左右,年產(chǎn)值億元左右的只有7~8家,中大型企業(yè)占總企業(yè)數(shù)的10%左右,而小型企業(yè)占90%左右。到2005年我國膜 行業(yè) 的銷售收入達150億元人民幣。全部總產(chǎn)值約占全球總產(chǎn)值的1.5%。我國的再生纖維素膜產(chǎn)品其應用成熟度一般,但對于國外一些發(fā)達國家相比仍在差距。
第三節(jié) 再生纖維素膜產(chǎn)品發(fā)展歷程
19世紀30年代硝酸纖維素微濾膜商品化。
1953年美國佛羅里達大學的Reid等人最早提出反滲透海水淡化。
1960年美國加利福尼亞大學的洛布(Loeb)與素里拉簡(Sourirtajan)發(fā)明了第一代高性能的非對稱性醋酸纖維素膜,反反滲透(RO)首次用于海波及苦咸水淡化。
1961年美國Hevens公司首選提出管式膜組件的制造方法。
1965年美國加利福尼亞大學制造出用于苦咸水淡化的管式反滲透裝置,生產(chǎn)能力為19m3/d。
1970年開發(fā)成功高效芳香聚酰胺中空纖維反滲透膜,使RO膜性能進一步提高。超濾70年代進入工業(yè)化應用后發(fā)展迅速,已成為應用領域最廣的技術。
20世紀80年代后進入工業(yè)應用的膜用滲透汽化進行醇類等恒沸物脫水,由于該過程的能耗僅為恒沸精餾的1/3-1/2,且不使用苯等挾帶劑,在取代恒沸精餾及其它脫水技術具有很大的經(jīng)濟優(yōu)勢。
20世紀90年代出現(xiàn)低壓反滲透復合,為第三代RO膜,膜性能大幅度提高,為RO技術發(fā)展開辟了廣闊的前景。德國GFT公司是率先開發(fā)成功唯一商品GFT膜的公司。90年代初向巴西、德、法、美、英等國出售了100多套生產(chǎn)裝置,其中最大的年產(chǎn)4萬噸無水乙醇的工業(yè)裝置,建于法國。除此之外,用PV法進行水中少量有脫除及某些有機/有機混合物分離,例如水中微含氯有機物分離,MTBE/甲醇分離,近年也有中試規(guī)模的報導。
目前世界上合成高分子年產(chǎn)量達1億t,但有些合成高分子不僅以緊俏的石油為原料,而且在自身應用中由于其廢棄物不易分解而造成了嚴重的環(huán)境污染,故不少發(fā)達國家已采取措施限制或禁止使用非降解性塑料膜。再生纖維素膜就是在此開勢下,迅速發(fā)展起來的一種新的高 分析 材料。
其實,早在20世紀初已有用天然高分子或其衍生物制透析、電滲析、微孔過濾膜。1953年,美國C.E.里德提出了用致密的醋酸纖維素制的膜將海水分離為水和鹽,當時由于水的透過速度極小而未能實用。1960年S.洛布和S.索里拉金成功地開發(fā)了各向異性的不對稱膜的制備方法。由于起分離作用的活性層極薄,流體通過膜的阻力小,從而開拓了高分子分離膜在工業(yè)上的應用。之后出現(xiàn)了中空纖維膜,使高分子分離膜更適于工業(yè)用途。70年代以來,氣體分離膜、透過蒸發(fā)膜、液體膜以及生物醫(yī)學用膜的 研究 ,開拓了高分子分離膜應用新領域。
第四節(jié) 再生纖維素膜 行業(yè) 產(chǎn)業(yè)鏈概述
一、上游:植物纖維素
1、介紹
纖維素(cellulose)是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。是植物細胞壁的主要成分。纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖,占植物界碳含量的50%以上。棉花的纖維素含量接近100%,為天然的最純纖維素來源。一般木材中,纖維素占40~50%,還有10~30%的半纖維素和20~30%的木質(zhì)素。
2、原材料
麻、麥稈、稻草、甘蔗渣等,都是纖維素的豐富來源。纖維素是重要的造紙原料。
3、性質(zhì)
纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機溶劑,能溶于銅氨Cu(NH3)4(OH)2溶液和銅乙二胺[NH2CH2CH2NH2]Cu(OH)2溶液等。水可使纖維素發(fā)生有限溶脹,某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結晶區(qū),產(chǎn)生無限溶脹,使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時不發(fā)生顯著變化,超過這溫度會由于脫水而逐漸焦化。纖維素與較濃的無機酸起水解作用生成葡萄糖等,與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素,與強氧化劑作用生成氧化纖維素。
4、性能
1)保溫隔熱
植物纖維素本身材質(zhì)的熱阻值高,達3.7R/in.,導熱系數(shù)0.039w/m.k,同時因為是采用噴涂施工,施工后形成致密結構,有效地阻止了空氣對流,從這兩方面因素,起到了優(yōu)良的絕熱性能,達到建筑節(jié)能的目的。有資料顯示,植物纖維素與一般保溫材料(玻璃棉、礦棉、聚苯板等)相比,要更節(jié)能40%左右。
2)耐火阻燃
植物纖維素經(jīng)過了特殊的化學處理,具有很高的阻燃效果,有效的密封也阻止了空氣的助燃,降低燃燒速度,增長搶救時間。經(jīng)國家權威機構檢測,屬于B1級耐火材料。同時,植物纖維素滿足所有的美國耐火規(guī)范,在美國是一級耐火材料,并且防火性能不隨年歲而衰減,壽命持久,最長可達300年。
3)防蟲防菌
植物纖維素經(jīng)過了特殊的化學處理,含有EPA(美國環(huán)保署)核準的殺蟲菌配方,可以有效地防止老鼠、蟑螂、螞蟻等多種蟲害的侵襲、繁殖,植物纖維素本身防潮,不提供濕環(huán)境,這抑制了霉菌的生成,而霉菌往往是多種疾病的根源。同時植物纖維素的防蟲性能持久,昆蟲無法產(chǎn)生免疫力,對人及寵物安全無毒副作用,從而不僅保護了墻體和室內(nèi)環(huán)境不被破壞,而且提供了居住者一個健康的生活環(huán)境。有十分理想控制蟲害的效果。
4)隔音降噪
植物纖維素具有自然的纖維狀多孔結構,可以有效地吸收聲能,降低噪音,消除雜音,并且可直接噴覆在建筑物底層表面,不影響空間原有的構形。植物纖維素是一種非常優(yōu)良的吸聲材料,經(jīng)國家權威機構檢測,降噪系數(shù)(NRC)高達0.85,遠遠高出其它類型的聲學材料。因此,可廣泛用于體育館、工業(yè)廠房、候機大廳等大型空間。
5)健康安全
植物纖維素是純天然木質(zhì)纖維,不含礦棉和玻璃纖維,不含有毒物質(zhì)和刺激性氣體,不刺激皮膚和呼吸道。安全性指標高,LD50值(致死劑量)滿足美國嚴格的檢驗標準。
6)施工方便
植物纖維素是由專門的機器設備進行噴涂施工,居于世界頂尖水平的KRENDL設備生產(chǎn)商使快捷高效的施工成為可能。由于其在美國已有50年的歷史,因此具有一整套的標準化操作規(guī)范和程序,操作技術簡單,只需對工人略加培訓即可。通過在美國市場的成熟經(jīng)驗,通常一臺設備只需2~3名工人,視現(xiàn)場施工條件,平均一天可完成300~500平方米的噴涂作業(yè)。綜合來講,植物纖維素比其它同類材料耗費更少的工時,間接地節(jié)省費用。
5、制法
纖維素的實驗室制法是先用水、有機溶劑處理植物原料,再用氯、亞氯酸鹽、二氧化氯、過乙酸去除其中所含的木素,得到纖維素和半纖維素,然后采用各種方法除去半纖維素,制得純纖維素。工業(yè)制法是用亞硫酸鹽溶液或堿溶液蒸煮植物原料,除去木素,然后經(jīng)過漂白進一步除去殘留木素,所得漂白漿可用于造紙。
再生纖維素膜
行業(yè)
產(chǎn)業(yè)鏈簡圖
二、下游:膜 行業(yè)
中國的膜工業(yè)發(fā)展歷史悠久,但真正發(fā)展比較快的還是近十幾年,特別是最近幾年,膜 行業(yè) 發(fā)展非常迅速,一直到去年為止,增長速度接近30%?,F(xiàn)在,在中國市場約有90%左右的膜分離工程公司是從事工業(yè)純水,高純度水和民用純凈水的設備的生產(chǎn),在這個領域競爭激烈。約有30家的膜工程公司從事工業(yè)料液的分離提純,工業(yè)廢水的處理。
2004到2005一年期間膜工業(yè)市場以25%的速度飛快增長,產(chǎn)值已經(jīng)達到了100億。但是在這么巨大的市場中,外國的品牌占據(jù)了80~90%的份額,擁有中國自主知識產(chǎn)權的品牌只有3~5%。我國一定要大力發(fā)展中國民族品牌的膜產(chǎn)品,經(jīng)過多年來在國家扶持下,眾多科研人員的努力下,已經(jīng)擁有了多個自主知識產(chǎn)權。中國的膜產(chǎn)品在通用領域中已經(jīng)完全可以代替國外品牌,并在性價比上占有優(yōu)勢。例如中國已經(jīng)有五家膜產(chǎn)品公司可以生產(chǎn)出RO膜用于海水淡化,其中杭州北斗星就是其中一家。
第五節(jié) 再生纖維素膜上游 行業(yè) 發(fā)展狀況 分析
一、上游原材料生產(chǎn)情況 分析
植物纖維素是地球上最豐富、最廉價而又可再生的資源,我國每年僅作物秸桿的纖維素產(chǎn)量就高達約2億噸。
二、上游原材料需求情況 分析
(一)主要原材料應用領域概況
以纖維素為原料的產(chǎn)品也廣泛用于塑料、炸藥、電工及科研器材等方面。食物中的纖維素(即膳食纖維)對人體的健康也有著重要的作用。近年來以植物纖維素材料為共混組分制備生物降解復合材料,或將植物纖維液化后作為反應組分制備生物降解復合材料的 研究 進展。
(二)主要原材料應用領域需求量
我國是纖維素酶的需求大國,特別是在食品、飼料及紡織 行業(yè) 需求量越來越大。精制纖維素在保健品、生物、化工、食品、醫(yī)藥、紡織、造紙、涂料、塑料等領域中的使用十分廣泛,市場需求量大,價格逐年上漲,貨源奇缺,目前市場現(xiàn)有量不及需求量的10%,經(jīng)特殊工藝提取的天然纖維素在國際市場更是供不應求。
纖維素通過了美國食品與藥品管理局、歐盟、日本厚生?。ㄐl(wèi)生部)、中國衛(wèi)生部的檢測鑒定,批準在食品和保健品中使用。在國外,纖維素是血壓高、血脂偏高、肥胖癥、糖尿病患者的家庭必備食品。據(jù)世衛(wèi)組織發(fā)表的公告數(shù)據(jù)顯示,全球高血壓、糖尿病以及肥胖癥患者總數(shù)約1.8億人,其中中國約5000萬人,隨著人們生活水平的提高,保健意識的增強,世界各國對纖維素的需求量逐年遞增。
第六節(jié) 再生纖維素膜下游 行業(yè) 發(fā)展情況 分析
一、下游主要 行業(yè) 發(fā)展情況 分析
(一)下游主要 行業(yè) 發(fā)展概述
雖然我國目前膜 行業(yè) 發(fā)展速度很快,但由于起步晚,與那些國際水平的膜大國相比,我們的基礎 研究 工作還不夠深入,所以產(chǎn)品市場占有率相對來說還比較小。在膜領域,一直以來都是美、日、歐等國家在主導膜技術的發(fā)展方向,同時也壟斷了世界膜市場。而我國膜產(chǎn)業(yè)的技術水平和研發(fā)能力都還處于一種較低的階段。
雖然市場占有率不高,但我國膜 市場發(fā)展 空間很大。這一點從那些國外大企不斷進入中國市場足可以看出。陶氏、東麗、世韓、海德能以及威立雅等等,都在中國開辟了自己的市場,這說明他們都已經(jīng)意識到中國的膜市場潛力巨大,發(fā)展前景光明。我國膜產(chǎn)品及與膜有關的 行業(yè) 銷售額大概有200億人民幣,到2009年,這個數(shù)字已經(jīng)超過了300億,發(fā)展速度非???。
(二)下游各 行業(yè) 增長情況
展望"十一五",膜工業(yè)市場前景良好。2006年,我國膜市場需求將達到60億元,"十一五"期間年均增速繼續(xù)保持在15%左右,2015年,膜市場需求可望超過200億元,將占到世界總量的10~15%。
二、下游主要 行業(yè) 對再生纖維素膜的應用現(xiàn)狀 分析
近幾年,中國膜工業(yè)進入了一個快速持續(xù)發(fā)展的時期,多個具有標致性意義的大型膜法市政水務工程、污水回用工程及海水淡化工程的建成,標志著我國的膜產(chǎn)業(yè)正在不斷壯大。“建立和諧社會,落實科學發(fā)展觀,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,建設節(jié)約型社會”的方針為膜工業(yè)的發(fā)展提供了良好的發(fā)展前提。
我國的膜工業(yè)市場空間大還體現(xiàn)在工業(yè)水處理和海水淡化兩個方面。在“十一五”國家 規(guī)劃 中,明確提出海水淡化要發(fā)展,而且到“十一五”結束的時候,海水淡化要達到80—100萬噸,這是一個驚人的數(shù)字,早在05年統(tǒng)計的時候,我國海水淡化總產(chǎn)量還不到3萬噸,所以說這是一個很大的發(fā)展空間。
第七節(jié) 上、下游 行業(yè) 對再生纖維素膜 行業(yè) 發(fā)展的影響 分析
纖維素是一種從天然農(nóng)作物中精煉提取的綠色環(huán)保產(chǎn)品,它是由純的脫水D-葡萄糖的重復單元所組成,其化學分子式為C6H10O5。它是治療糖尿病和護肝的良藥,同時也可抑制口腔細菌。被生物專家稱為人體不可缺少的“第七營養(yǎng)素”。它還可以清除人體內(nèi)垃圾,提高人體免疫能力,對胃和肺都可起到保護作用。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的公告,它也是血壓血脂偏高、肥胖癥、糖尿病患者的最佳食品。
從上游來說,我國農(nóng)作物及農(nóng)副產(chǎn)品的再生產(chǎn)利用工程前景廣闊,潛力巨大。可加工提取纖維素的農(nóng)副產(chǎn)品取之不盡,如秸稈、稻殼、花生殼、玉米棒、麩糠、木屑、大豆、大蒜、花生、玉米、小麥、大麥以及大量水果、蔬菜等,都可以生產(chǎn)提取纖維素。
從下游來說,其用途廣泛,涉及領域很多,近年來,對其需求量呈明顯上長升趨勢。綜合利用廢棄資源,變廢為寶,消除污染。同時創(chuàng)造財富,利國利民,帶來社會經(jīng)濟效益,是名副其實的朝陽產(chǎn)業(yè)、黃金產(chǎn)業(yè)。上下游對它的發(fā)展均起到了很大的推動作用。
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