6月20日，中國膜工業協會石油和化工膜技術應用專業委員會秘書長黨延齋在接受中國化工報記者專訪時表示，我國大直徑陶瓷膜生產工藝取得突破，未來10年內陶瓷膜將大量代替有機的超濾、微濾膜，成為水處理領域中極其重要的膜材料。目前，陶瓷膜已在低滲透油田采出水和稠油高溫采出水處理試驗和應用中展現出優勢，今后會在石油石化、煤化工領域有更多的應用。

價高量少，應用領域受限

黨延齋告訴記者，目前有機膜在膜應用中占比很高，特別是微濾膜和超濾膜。微濾和超濾有機膜常用材質是偏氟乙烯，已廣泛應用于各種水處理領域。

他表示，除了有機膜，還有各種無機膜的應用。無機膜包括陶瓷膜、金屬膜、炭膜等。其中，陶瓷膜是陶瓷燒結制成的，在我國水處理領域應用占比為6%~7%;金屬膜目前最小孔徑可以做到0.1微米，應用受到限制;炭膜目前處于發展階段。

他指出，陶瓷膜是將來的發展方向，但目前陶瓷膜應用領域還較小。

他解釋，之所以出現這種情況，是因為陶瓷膜直徑小、價格高、生產量少限制了其發展。由于陶瓷膜需要高溫燒結，因此成本比有機膜高出四五倍以上，限制了其應用。此外，我國能夠生產小直徑陶瓷膜(直徑為30毫米)的廠家僅有幾家，也制約著陶瓷膜的應用和發展。

黨延齋指出，隨著生產技術的突破，陶瓷膜將向大直徑和平板兩個方向發展。鑒于陶瓷膜比有機膜擁有更多的優點，尤其在耐高溫、耐酸堿、壽命長等方面，今后10年時間里，陶瓷膜將大量代替有機超濾、微濾膜。屆時，除了反滲透脫鹽以外，在預處理超微濾領域中，陶瓷膜將占到很高的比例。

攻下大直徑，降低使用成本

據黨延齋介紹，河南方周瓷業有限公司用10年時間研發出大直徑陶瓷膜和大直徑耐污染陶瓷膜，成為繼美國CORNING、日本NGK之后，國際上第三家全面掌握大直徑高通量陶瓷超濾膜制備核心技術，且具有完全自主知識產權的國內唯一企業。

陶瓷膜實現大直徑后，可以使通量增加、電耗降低、運行費用降低。

首先，這種陶瓷膜具有直徑大的特點。燒結和制成的大直徑陶瓷膜直徑可達142毫米，膜管組件單支通道孔數高達800~1200孔，單支膜面積高達11.29平方米。常規陶瓷膜直徑是30毫米，管道孔數為19或者37孔，膜管面積為0.24平方米或0.46平方米。

他對比說，用19根30毫米的陶瓷膜組成直徑200毫米的膜組件，其膜管面積也才能達到2.56平方米，與直徑142毫米的大直徑陶瓷膜管面積11.29平方米相差甚遠。

其次，大直徑陶瓷膜通量高。有機膜通量一般為每小時每平方米五六十升;小直徑陶瓷膜通量可以達到每小時每平方米四五百升;大直徑陶瓷膜通量每小時每平方米可達2000升，通量是有機膜的幾十倍。

再次，使用陶瓷膜后，膜組件配套設備能耗會降低。陶瓷膜性能好，不怕污堵，錯流速度就會很低，相關泵的能耗也會降低。相對于有機膜過濾飲用水每噸水需要0.3千瓦時電耗，陶瓷膜過水運行壓力低，處理每噸水只需消耗0.1~0.15千瓦時的電耗。

最后，耐油污染陶瓷膜還具有耐油污染的特點。耐油陶瓷膜是陶瓷燒結后在表面涂上層耐油污染材料，又燒結了一次。耐油陶瓷膜具有親水疏油性，其表面可以實現一二十分鐘經受高濃度的含油污水的沖擊，反沖后可恢復膜的性能。

因此，大直徑可以讓陶瓷膜大幅降低使用成本。

他指出，同樣處理一立方米的飲用水，大直徑陶瓷膜的直接處理價格和大品牌有機膜處理價格基本相當。同樣，將來用在海水淡化預處理方面，也是類似情況，所以大直徑陶瓷膜使用價格上極具競爭力，會很有前途。

優勢突出，油田應用顯身手

據黨延齋介紹，陶瓷膜目前在油田、石油化工、煤化工等領域已經開始應用，尤其在低滲透油田采出液處理方面顯現出了優勢。

低滲透油田采出水處理再回注需達到A1標準(即511標準)。這個標準必須用50納米孔徑左右的膜才能實現，一般過濾器達不到這個水平。目前，部分企業使用生物法先把低滲透油田采出水含油量降到每升6毫克以下，再用有機膜進行處理。這樣雖然處理速度較快，但是電耗最低為每噸水耗電1.5~2千瓦時。

他指出，如果用大直徑耐污染陶瓷膜替代后，除了噸水電耗可降到0.5千瓦時之外，處理流程也能簡化。目前，低滲透油田采出液處理的傳統流程為大罐沉降—除油—氣浮—旋流—多級過濾，整個流程包括四五個工藝，1立方米水的處理直接成本在4~5元。換成陶瓷膜后，流程短了，變為大罐沉降—預處理—陶瓷膜，1立方米水的處理成本至少降低一半，直接運行成本不超過1元。

據黨延齋介紹，陶瓷膜的處理工藝于2016年在華北油田西47站進行了120立方米/天采出水現場試用，至今設備已平穩運行了兩年。今年他們將在另外兩個低滲透油田做示范項目，分別為：華北油田采油一廠處理能力500立方米/天的示范項目，長慶油田采油一廠600立方米/天的示范項目。

他介紹，我國低滲透采出水每年達到七八億噸，如采用大直徑耐污染陶瓷膜改造目前低滲透采出水處理的傳統工藝，初步估算，處理每噸水直接運行費用減少3元，電耗減少2.5千瓦時，膜壽命增長一倍，膜通量增加四五倍，每年可節約成本21億~24億元，節電17.5億~20億千瓦時。另外，我國油田采出水每年達到十五六億噸，如果陶瓷膜能在這方面應用，未來的降本和節能效果將更顯著。

他指出，陶瓷膜另一個重點應用領域是稠油采出水處理。我國每年生產2000多萬噸稠油，由于瀝青質高，需要注蒸汽采油，采出水溫度達到八九十攝氏度，處理后返回鍋爐形成蒸汽后繼續使用，處理流程長，直接運行成本達9元/噸水，并且需要大量的化學試劑。

有機膜耐高溫一般能達到六七十攝氏度，而陶瓷材料可以達到100多攝氏度。如果將預處理流程改為電化學法+陶瓷膜，不僅可以縮短流程，降低運行成本，減少污泥量，還可以減少整個工藝中的熱損失。目前實驗室試驗已經成功了，正準備進行工業化試驗。