WATER8848前言:久吾高科作為陶瓷膜龍頭的發(fā)展前景,以及高性能膜材料作為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè)在2035年有望達到萬億級國內產值的預期,專家可能會有以下觀點:
首先,對于久吾高科的發(fā)展,專家認為該公司作為陶瓷膜領域的龍頭企業(yè),擁有強大的技術實力和創(chuàng)新能力,是國內少數幾家具備陶瓷膜核心技術的企業(yè)之一。隨著國家對環(huán)保產業(yè)的支持力度不斷加大,以及水務環(huán)境市場的不斷擴大,久吾高科有望憑借其技術優(yōu)勢和市場地位,實現更快速的發(fā)展。
其次,高性能膜材料作為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè),具有廣闊的市場前景和巨大的發(fā)展?jié)摿。隨著科技的不斷進步和應用領域的不斷拓展,高性能膜材料在水資源、能源、環(huán)保等領域的應用將越來越廣泛,市場需求也將不斷增長。因此,高性能膜材料產業(yè)有望在未來幾年內實現快速發(fā)展,成為推動經濟高質量發(fā)展的重要力量。
此外,專家還指出,隨著國內膜產業(yè)的不斷發(fā)展壯大,未來高性能膜材料的國內產值有望達到萬億級。這將進一步推動膜產業(yè)的發(fā)展,提高我國在全球膜產業(yè)中的競爭力和地位。
然而,專家也提醒,高性能膜材料產業(yè)的發(fā)展也面臨著一些挑戰(zhàn)和機遇。一方面,企業(yè)需要加強技術創(chuàng)新和研發(fā)投入,提高產品質量和性能,以滿足市場的不斷變化和升級需求;另一方面,政府也需要加大政策支持力度,推動產學研用深度融合,促進高性能膜材料產業(yè)的健康發(fā)展。
綜上所述,專家認為久吾高科作為陶瓷膜領域的龍頭企業(yè),具有廣闊的發(fā)展前景和平臺化擴張空間;同時,高性能膜材料作為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè),未來有望實現快速發(fā)展并達到萬億級國內產值。但也需要企業(yè)和政府共同努力,克服挑戰(zhàn),抓住機遇,推動高性能膜材料產業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
中國給水排水2024年水務環(huán)境企業(yè)新質生產力發(fā)展論壇--2024年久吾高科研究報告:陶瓷膜龍頭,平臺化擴張空間可期 - 高性能膜材料是國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè),2035 年國內產值達萬億級
2024年久吾高科研究報告:陶瓷膜龍頭,平臺化擴張空間可期
- 來源:國盛證券
1. 陶瓷膜國產化破局者,持續(xù)探索高端應用領域
1.1. 公司是國內領先膜集成技術整體解決方案商
誕生于“九五”項目技術團隊,公司是我國領先膜集成技術整體解決方案商。公司專注 于陶瓷膜、有機膜、鋰吸附劑等分離材料和分離技術的研發(fā)與應用,是國內具有自主知 識產權的陶瓷膜龍頭企業(yè)。陶瓷膜最早被歐美企業(yè)技術壟斷,90 年代我國“九五”陶瓷 膜技術重點科技攻關項目成功實現突破,徐南平、時鈞院士及其他南京工業(yè)大學技術專 家于 1997 年正式成立公司前身久吾有限公司,名稱取自“九五”諧音。經過二十余載 深耕,公司發(fā)展成為我國領先膜集成技術整體解決方案商,產品覆蓋無機陶瓷膜/有機膜 及下游組件、系統(tǒng),承擔國家“973”、“863”計劃項目,是國內多項陶瓷膜標準制定者。 膜分離高端應用開拓者,實現多領域國內首套項目應用。1999-2022 年,公司先后實現 含油廢水、蘇氨酸提取、抗生素提取、鹽水精制、保健酒過濾、自來水處理、油田回注 水處理、船舶尾氣脫硝、工業(yè)尾氣制乙醇、全膜法鹽湖提鋰、鈦石膏綜合利用、磷酸鐵 廢水沉淀反應耦合等多項領域國內首套陶瓷膜項目應用。
公司具備膜材料制備到組件及成套設備開發(fā)能力,掌握完整膜分離工藝技術: 膜材料制備技術:公司擁有陶瓷膜產品制造的關鍵基礎技術,陶瓷膜的單位膜面積、 通量、穩(wěn)定性、膜層孔徑分布均一性等主要技術指標達到或接近了國際領先水平, 同時公司已通過技術研發(fā)掌握了有機膜生產技術; 膜組件與成套設備開發(fā)技術:在高性能陶瓷膜材料制備的基礎上,公司已實現膜組 件的大型化和構型多樣化以及膜成套裝備材質和選型的系列化,可針對不同物料體 系、應用環(huán)境的特點提供高效膜分離成套設備; 膜分離工藝應用技術:公司膜分離技術工藝已在生物與醫(yī)藥、發(fā)酵液提取、氯堿化 工、石油化工、工業(yè)廢水處理、釀酒等行業(yè)中得到成功應用。由于不同應用領域下 的物料體系特點、分離需求、工況環(huán)境等均存在差異,公司針對不同應用環(huán)境,通 過工藝設計、實驗裝置驗證以及設備調試等掌握了相關已應用領域膜分離應用工藝 技術,并不斷開發(fā)針對新應用領域的膜分離應用工藝技術。
公司股權結構合理。上海德匯為公司控股股東,截至 2023Q3 持股比例 26.09%,南京 工業(yè)大學持股 3.23%。薛加玉持有上海德匯 63.64%股權,為公司實際控制人。公司控股子公司包括久吾石化、久吾新材料、久吾新能源、久吾環(huán)保、久吾生態(tài)環(huán)境、久洋環(huán) 境,其中西藏久吾新材料主要承擔提鋰及吸附劑相關生產銷售,久洋環(huán)境主要負責連云 港徐圩新區(qū)的工業(yè)園區(qū)水處理業(yè)務。
1.2. 業(yè)績短期承壓,訂單兌現打開盈利成長空間
2022 年公司實現營收 7.41 億元,同比增長 37.3%;實現歸母凈利潤 0.43 億元,同比下 滑 38.3%。公司營收增長主要系鹽湖提鋰、磷酸鐵清潔生產、鈦白酸性廢水資源化利用 等項目需求增長拉動,凈利潤下滑主要系市場競爭加劇、原材料成本上升、工程施工成 本上升、人力成本上漲,以及市政水處理、水環(huán)境治理類業(yè)務市場需求下滑影響。2023 年前三季度,公司實現營收 4.84 億元,同比下滑 4.4%;實現歸母凈利潤 0.12 億元,同 比下滑 39.0%,公司凈利潤下滑主要系賬齡計提的信用減值損失增加較多以及傳統(tǒng)水處 理下游需求波動影響。
2023 年前三季度,公司毛利率、凈利率分別為 26.95%、2.39%,凈利率下滑主要系公 司賬齡計提的信用減值損失增加較多、研發(fā)投入提升所致。2023 年前三季度,公司銷售 費用率、管理費用率、研發(fā)費用率、財務費用率分別為 8.66%、6.25%、6.61%、-0.09%, 其中公司研發(fā)投入 3195 萬元,同比提升 21.11%,新興領域產品布局持續(xù)加碼。
2022 年公司膜集成技術整體解決方案、膜材料及配件營收分別為 6.33、1.07 億元,占 比分別為 85.4%、14.4%,其中膜材料及配件業(yè)務增速較快,份額同比提升 2.83pct。 從盈利能力來看,膜集成技術整體解決方案業(yè)務受宏觀經濟波動影響較大,利潤率有所 下滑,2022 年毛利率為 15.42%;膜材料及配件業(yè)務隨著公司產品結構高端化轉變,盈 利能力持續(xù)提升,2022 年毛利率為 63.84%,同比提升 8.06pct。
2. 無機陶瓷膜市場空間廣闊
2.1. 陶瓷膜是我國膜產業(yè)重點發(fā)展品類
2.1.1. 高性能膜材料是國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè),2035 年國內產值達萬億級
膜材料廣泛應用于液體、氣體的選擇性分離,無機膜材料具有性能優(yōu)勢。膜是具有選擇 性分離功能的材料,當膜兩側存在壓力差、濃度差、電位差等推動力時,原料組分選擇 性地透過膜,實現不同液體或氣體組分的分離、分級、濃縮與提純。從材質上看,膜材 料分為有機膜與無機膜,其中無機膜具有分離精度高、化學穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐高溫、 耐有機溶劑、機械強度高等優(yōu)異性能。無機膜在高溫、溶劑反應體系等苛刻環(huán)境下的過 程工業(yè)分離和強腐蝕性、高溫、高鹽、含油、高懸浮物等特種水處理領域體現了良好的 適用性,成為膜材料中極具發(fā)展前景的重要品種,應用端也從傳統(tǒng)水處理向半導體、食 品、醫(yī)藥、新能源等高附加值下游不斷延伸。
中國膜技術研究始于上世紀六十年代初,21 世紀以來進入快速發(fā)展階段:1)上世紀 80 年代:研究起步階段。我國在微濾膜技術、超濾膜技術、氣體分離膜技術等領域開始探 索性研究;2)上世紀 90 年代:應用研究階段。我國開展膜技術在電力、電子、石化、 化工、醫(yī)藥等工業(yè)領域的應用研究,形成了一批成熟先進的應用技術,膜產業(yè)雛形基本 形成;3)21 世紀以來:快速發(fā)展階段。國內研究范圍基本與國外先進國家同步,反滲 透、納濾、超濾、微濾、MBR、陶瓷膜等高端膜材料陸續(xù)實現產業(yè)化。 我國膜產業(yè)復合增速超 20%,高端應用領域滲透空間廣闊。據中國膜工業(yè)協(xié)會數據, 2009 年我國膜產業(yè)總值僅 227 億元,2021 年增長至 3230 億元,12 年復合增長率高達 24.77%,預計 2025 年、2027 年我國膜產業(yè)產值分別增長至 5000、5800 億元。目前我 國膜產業(yè)應用領域以傳統(tǒng)工業(yè)水處理為主,其中工業(yè)用水/廢水處理占比較高,分別為 35%、20%,能源、醫(yī)藥、市政污水處理、城鎮(zhèn)飲水處理占比分別為 21%、9%、8%、 5%。隨著高端材料產業(yè)化技術的進步,我國膜產品在半導體、食品、醫(yī)藥、新能源等高 附加值領域迎來黃金發(fā)展機遇。
高性能膜材料是國家重點發(fā)展戰(zhàn)略新興產業(yè),2035 年國內產值達萬億級!吨袊圃 2025》中把膜產品作為關鍵材料的發(fā)展重點,提出到 2025 年水處理膜材料的成本下降 20%以上,特種分離膜和氣體分離膜能耗下降 20%,以分離膜材料為核心的分離裝備成 為石油化工、煤化工等行業(yè)的主要分離手段,分離效率提高 30%。預計到 2035 年,我 國膜產業(yè)總值將達到 8000-10000 億元。
分離膜國內千億級市場,孔徑越小分離精度越高。分離膜是膜產業(yè)中重要組成部分,依 托膜的選擇性透過來實現料液不同組分的分離、純化和濃縮,與傳統(tǒng)分離技術相比具有 耗能低、無二次污染、操作簡單、分離效率高等優(yōu)勢。分離膜按孔徑由大到小包括微濾 (MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO),分離膜孔徑越小則分離精度越高,例 如:微濾膜孔徑>0.1μm,在水處理領域只能過濾大體積的懸浮顆粒,而納濾膜孔徑 <0.01μm,在水處理中可用于分離小分子有機物。根據《現代化工》,2018 年我國分離 膜產值約 2348 億元,預計 2025 年分離膜市場規(guī)模達 3853 億元。
2.1.2. 陶瓷膜性能優(yōu)異,軍轉民后應用領域持續(xù)拓展
陶瓷膜起步于上世紀 40 年代,軍轉民后應用領域持續(xù)拓展。陶瓷膜是一種無機膜,具 有優(yōu)異的分離精度以及耐化學性、熱穩(wěn)定性、機械強度。第二次世界大戰(zhàn)期間,為了實 施曼哈頓原子彈計劃,歐美等國家采用氣體擴散分離技術,利用多孔陶瓷膜材料從天然 鈾礦中分離 UF6,以用于制備核裂變原料 235U,可將鈾礦中的鈾 235 富集到 3%。由于 UF6 具有腐蝕性,因此陶瓷材料過濾膜具備良好的適配性。美國橡樹嶺國家研究實驗中 心和法國原子能研究中心建造了微孔無機膜多級分離 238U 和 235U 的氣體擴散工廠, 同時前蘇聯也建成類似工廠以滿足核工業(yè)需要。80 年代歐洲國家聯合在法國建立了大型 氣體擴散分離工廠,可為 90 座 90 兆瓦核反應堆提供濃縮鈾。自上世紀 80 年代以來, 美國、德國、法國、日本等發(fā)達國家陸續(xù)實現了陶瓷過濾膜的規(guī);a,在酸堿、溶 劑、高溫高壓環(huán)境等領域取得了商業(yè)化應用,解決了傳統(tǒng)有機膜在以上領域應用不理想 的問題,同時應用端由傳統(tǒng)軍用不斷轉向水處理、能源、醫(yī)藥食品、半導體等民用領域。
國內陶瓷膜起步較晚,90 年代由徐南平院士團隊打破海外技術封鎖。徐南平院士是中 國陶瓷膜產業(yè)和材料化學工程學科的開拓者之一,先后擔任國家 863 領域專家、國家 973 項目首席科學家、國家基金委重大項目負責人;獲得國家技術發(fā)明二等獎 1 項、國家科 技進步二等獎 2 項、國家科技進步三等獎 1 項和省部級科技獎勵 20 項;出版著作 5 部, 發(fā)表 SCI 論文 300 余篇;授權中國發(fā)明專利 150 余項,國際發(fā)明專利 10 項;兼任 《Advanced Membranes》、《高;瘜W工程學報》、《化工學報》、《膜科學與技術》等學 術期刊編委。徐院士團隊從上世紀 80 年代就開展了低溫燒結管式陶瓷膜的研究開發(fā)工 作,于 90 年代實現自有技術國產化,并將研究成果轉化培育了久吾高科等國內領先企 業(yè),目前產品及技術在水處理、氯堿、造紙、飲料、釀酒等多種特種分離領域廣泛應用。
陶瓷膜管壁密布微孔,通過錯流過濾實現良好分離效果。陶瓷膜是以氧化鋁(Al2O3)、 氧化鋯(ZrO2)、氧化鈦(TiO2)等粉體原料經燒結工藝制備而成的膜。陶瓷膜管壁密布 微孔,膜兩側的靜壓差作為過濾時的推動力,小分子物質(或液體)透過膜,大分子物 質(或固體顆粒、液體液滴)被膜截留從而達到料液不同成分的分離、濃縮和純化目的。 陶瓷膜過濾機制包括錯流過濾與死端過濾,其中錯流過濾具有性能優(yōu)勢,公司產品主要 以錯流過濾為主:錯流過濾:原料液流體以切線流過膜表面的方式高速循環(huán)流動,過濾 液(或稱滲透液)在壓力作用下透過膜表面濾出,通過原料液的循環(huán)沖刷有效抑制了傳 統(tǒng)終端過濾方式中過濾介質易被阻塞的問題,保障分離過程的連續(xù)運行,提高了分離效 率與分離精度,并有效降低了分離過程的能耗;死端過濾:在過濾濃度較高的料液時, 容易使料液的大顆粒被截留在膜的表面形成膜污染,造成分離效率的快速下降,只適合 處理固體含量非常低的液體。
非對稱陶瓷膜結構具有優(yōu)異過濾效果,是目前主流技術路線。陶瓷膜按結構可分為對稱 和非對稱型,其中非對稱陶瓷膜具備更優(yōu)異的過濾、滲透性能:對稱陶瓷膜:一般為單 層結構,使用的原料粒徑相近,可直接應用于工業(yè)過濾、除塵、汽車尾氣處理等;非對 稱陶瓷膜:一般為三層結構,包含支撐體層、過渡層、分離膜層,分離膜層要求具有良 好的分離效率,非對稱陶瓷膜具有過濾、滲透性能優(yōu)勢,是目前主流路線:支撐體層:支撐體層是構成陶瓷膜的主體結構,為膜層提供必要的機械強度,孔隙 率較高、平均孔徑較大,是陶瓷膜機械強度、化學穩(wěn)定性等性能的主要決定因素, 孔徑一般為 1~20um; 過渡層:過渡層是膜層與支撐體層之間的一層過渡結構,其作用在于防止膜層內的 陶瓷粉體滲入支撐體層,幫助膜層與支撐體層更好的結合,孔徑一般為 1~5 um;分離膜層:膜層是涂于過渡層表面經燒結而成的一層致密陶瓷薄膜,通過對膜層的 孔徑大小、孔徑分布等進行調節(jié),從而控制陶瓷膜的過濾范圍、分離精度等功能指 標,孔徑一般為 0.8 nm~ 1um。
多通道管式膜具有膜層面積大、強度高等優(yōu)點,是陶瓷膜主流應用構型。陶瓷膜按構型 通常分為管式膜、板式膜、中空纖維膜,管式膜具有安裝方便,易于物理和化學清洗等 優(yōu)勢,其中多通道管式膜因其單位體積內的膜層面積大、機械強度高以及安裝方便等優(yōu) 點,適合于大規(guī)模應用,而成為工業(yè)應用的主要品種。
從材料構成來看,目前最主流的陶瓷膜成分包括氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧 化鈦(TiO2)、氧化硅(Si2O3)。具體來看,氧化鋁優(yōu)勢在于工藝簡單,氧化鈦優(yōu)勢在 于耐化學性強,氧化鋯優(yōu)勢在于易獲得特定膜表面電荷,氧化硅優(yōu)勢在于成本較低。新 型陶瓷膜材料包括碳化硅、石墨烯、粉煤灰等,其中碳化硅具有優(yōu)異的強度、耐腐蝕、 抗氧化性,在高溫高壓氣體分離領域應用前景廣闊;石墨烯具有優(yōu)異的導熱性能、力學 性能,然而成本較高;粉煤灰在高溫燒結后可形成化學穩(wěn)定性高、熱穩(wěn)定性強的莫來石,作為陶瓷膜材料成本優(yōu)勢顯著。以久吾高科產品為例,目前 4-8nm 小孔徑超濾膜主要采 用 TiO2,50nm 孔徑超濾膜采用 ZrO2,200-5000nm 孔徑微濾膜采用 Al2O3。
對比傳統(tǒng)過濾分離技術:陶瓷膜性能優(yōu)異,易于運行維護:1)機械性能強:無機陶瓷 膜機械強度高,可耐壓 3Mpa 以上,在高壓條件下不會變形,且耐高速沖刷、耐磨,便 于反沖和清洗,長期運行產水水質穩(wěn)定;2)化學穩(wěn)定性高:陶瓷膜耐酸堿,耐強氧化劑, 耐高溫,耐有機溶劑,耐清洗,在 800℃以下的工作環(huán)境中可穩(wěn)定使用,適用于高溫、 高粘度流體;3)親水性高:陶瓷膜單只組件產水量大,有效降低投資和運行成本;4) 過濾精度高:陶瓷膜可實現納米級過濾,能有效去除水中顆粒物、膠體、微生物、微量 有機物等污染物質;5)壽命長:陶瓷膜全生命周期內綜合投資成本低;6)抗污性能強: 無機陶瓷膜抗污染性能好,長期運行通量穩(wěn)定,清洗頻率低;7)過濾效率高:陶瓷膜采 用大直徑蜂窩狀一體式設計,水力分布均勻,運行效率高;8)支撐層孔隙率高:過濾和 反洗通量高,過濾、反洗效率高;9)運行成本低:陶瓷膜系統(tǒng)預處理要求低,降低系統(tǒng) 總投資和運行成本;10)安裝簡易:標準模塊化設計,降低系統(tǒng)管路投資成本;11)可 用于食品級:陶瓷膜安全性能強,具有飲用水衛(wèi)生安全產品衛(wèi)生許可批件。
對比有機膜:陶瓷膜具備核心競爭優(yōu)勢,未來有望持續(xù)替代。分離膜材料主要包括有機 膜與無機膜,其中有機膜中常用的材料包括聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等。有 機膜開發(fā)應用較早,且孔徑更細、過濾精度更高,成本相對較低,目前滲透率遠高于無 機陶瓷膜。然而我們認為,未來趨勢下陶瓷膜將持續(xù)替代傳統(tǒng)有機膜,主要原因包括:高分子膜易腐蝕,膜材料更換成本占比高達 61%:在嚴苛的環(huán)境中,高分子膜材料 表面易被料液腐蝕污染、被沖擊易發(fā)生形變,因此造成分離性能降低、需要頻繁更 換等問題。根據 SPRINGER 雜志 2023 年研究,膜材料替換費用占有機膜運行成本 高達 61%。而陶瓷膜克服了有機膜在耐高溫、耐酸堿、耐有機溶劑、機械強度等方 面的不足,適用于各種苛刻環(huán)境或復雜條件下的膜分離應用; 陶瓷膜結構更優(yōu),運行中清洗便利、流量衰減慢:無機陶瓷膜組件一般是由多根或 者多片單通道或者多通道單件膜組合而成,與有機高分子膜相比不易引起膜堵塞, 因此陶瓷膜在提純或濃縮時可以獲得較高的濃度比例。陶瓷膜流量衰減速度慢,同 時清洗簡單且效率高、成本低,膜組件內積存物較少; 適用于北方低溫環(huán)境:有機膜在低溫下通量會顯著降低,溫度每降低 1 攝氏度,通 量會降低 2/100。而陶瓷膜具有優(yōu)異的耐高低溫性,在北方地區(qū)極具滲透前景。
降本疊加先進技術研發(fā),陶瓷膜核心制約因素持續(xù)解除。成本、工藝壁壘是目前限制陶 瓷膜大規(guī)模滲透的核心因素,成本上來看:根據 SPRINGER 研究,40 LHM/bar 的有機膜 組件價格約 100 美元/平米,而 40-120 LHM/bar 的陶瓷膜組件價格超 200 美元/平米。 陶瓷膜組件價格雖高于有機膜,但后期運行過程膜清洗、替換等費用較低,同時目前國 內各大陶瓷膜廠商持續(xù)推進降本,陶瓷膜綜合性價比有望持續(xù)提升;工藝上來看:陶瓷 本身脆性大且制備工藝相較高分子膜較難,同時其結構孔徑也難以控制,目前國內南京 工業(yè)大學、久吾高科等院校、廠商已實現較為成熟的設計、生產能力,陶瓷膜工藝及技 術壁壘持續(xù)弱化。
五年百億美元市場,國產化+高端化滲透空間廣闊。2018 年全球陶瓷膜產量約 46.7 萬 平方米,隨著新興高附加值領域需求拉動,陶瓷膜市場規(guī)?焖偬嵘鶕 Mordor Intelligence,2023 年全球陶瓷膜市場規(guī)模約 68.3 億美元,預計 2028 年增長至 104.6 億美元,復合增速約 9%: 從產品應用領域來看:目前陶瓷膜應用領域以中低端水處理為主,2016-2020 年水 處理占陶瓷膜安裝量比例約 58%,生物發(fā)酵、化工、食品飲料占比分別為 21%、 16%、5%,未來半導體、醫(yī)藥食品、新能源等高端化應用有望加速滲透。
從供給結構來看:根據 QYResearch,2016 年中國陶瓷膜產量僅占全球 14%,歐洲、 北美等發(fā)達國家地區(qū)占據產能主導,份額分別為 49%、17%,陶瓷膜國產化空間廣 闊。
2.2. 水處理“萬金油”,海水淡化國內外需求共振
2.2.1. 廢水處理:工業(yè)+市政
膜法水處理方案具備技術先進性,廣泛應用于工業(yè)污水處理、工業(yè)污水回用、生活污水 深度處理、純水超純水制備、海水淡化等領域。自上世紀九十年代開始,膜分離技術因 為其具有選擇性高、分離效率好、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點,已被廣泛應用于水處理領域。早 在 20 世紀 90 年代,美國和日本陶瓷公司已經開發(fā)出低成本的無機陶瓷膜生產線,在各 個工廠進行了初步的廢水處理推廣,我國陶瓷膜水處理市場也在持續(xù)增長。
陶瓷膜在廢水處理中主要應用于工業(yè)廢水、生活廢水(市政廢水)。陶瓷膜處理廢水主 要包括生活廢水和工業(yè)廢水兩類,工業(yè)廢水對于環(huán)境的污染尤為嚴重,主要包括了紡織 印染廢水、造紙廢水、含油廢水、放射性廢水等,其在工業(yè)生產過程中排放量大、成分 復雜、污染程度惡劣。利用陶瓷膜的小孔徑優(yōu)勢可除去這些工業(yè)廢水中的染色劑、大分 子污染物、小分子有機物、重金屬污染物等,對烴類、Ca2+, Mg2+等成分去除率高于 90%。
水處理膜材料千億級市場,國產化率有望持續(xù)提升。據《中國水處理膜產業(yè)分析》(吳 湘),2020 年全球水處理膜材料市場規(guī)模達 297 億美元,其中中國市場規(guī)模 85 億美元, 約占全球的 28.53%。預計 2027 年全球水處理膜市場規(guī)模將增長至 390 億美元,國內市 場增長至 128 億美元,全球占比提升至 32.78%。從廣義水處理膜工業(yè)的總產值角度來 看,2019 年底我國水處理膜工業(yè)總產值高達 1641 億元,已形成千億級別的龐大市場。 排放端來看——基本盤穩(wěn)定增長:2020 年中國工業(yè)廢水排放量約 177 萬立方米, 城市污水排放量約571萬立方米,合計排放量呈現復合增速2.6%的小幅增長趨勢; 處理端來看——處理能力快速提升:我國污水處理能力近 10 年來持續(xù)快速增長, 2020 年我國 MBR 系統(tǒng)(膜生物反應器,即一種膜分離與生化技術結合的新型污水 處理技術,久吾高科亦有相關產品)累計處理能力由 2010 年的 200 萬噸/天大幅提 升至 2020 年的 2560 萬噸/天,目前投入運行或在建的 MBR 系統(tǒng)已達 200 多個。
2.2.2. 海水淡化:“一帶一路”背景下國內外需求共振
海水淡化技術路線以膜法為主。海水淡化也稱海水化淡、海水脫鹽,是指將海水中多余 的鹽分和礦物質去除得到淡水的工序,使海水可以達到使用標準的生產活動。海水淡化 技術路線包括物理法與化學法,其中物理法包括熱法、萃取法、膜法,化學法包括水合 物法、離子交換法。其中膜法具有能耗低、流程簡易等優(yōu)點,是我國最主流的海水淡化 路線,主要采用反滲透(RO),材質上以有機膜為主,陶瓷膜作為新興方案可用于海水 淡化預處理環(huán)節(jié),替代反滲透膜及砂濾婚戒。多級閃蒸能源成本較高,主要為中東等低 能源成本地區(qū)采用。
全球海水淡化市場超億立方米/日,我國仍處于起步階段。全球來看:根據 GWI (Global Water Intelligence)統(tǒng)計數據,截至 2022 年 10 月全球海水淡化工程規(guī)模每日可生產淡 水 10795 萬立方米,海水淡化廠數量達 22757 家;國內來看:2022 年我國存量海水淡 化工程 150 個,工程規(guī)模 235.7 萬噸/日,占全球海水淡化規(guī)模僅 2%。其中萬噸級及以 上海水淡化工程 50 個,工程規(guī)模 214.5 萬噸/日;千噸級及以上、萬噸級以下海水淡化 工程 52 個,工程規(guī)模 19.8 萬噸/日;千噸級以下海水淡化工程 48 個,工程規(guī)模 1.3 萬 噸/日。根據國家發(fā)展改革委聯合自然資源部印發(fā)《海水淡化利用發(fā)展行動計劃 (2021-2025 年)》,2025 年全國海水淡化總規(guī)模計劃達到 290 萬噸/日以上,新增海水 淡化規(guī)模 125 萬噸/日以上。同時海水淡化關鍵核心技術裝備自主可控,產業(yè)鏈供應鏈現代化水平進一步提高。工藝路線看:2022 年我國海水淡化工程中反滲透膜、低溫多效路 線占主導地位,份額分別為 64.9%、34.8%。
中東地區(qū)水資源高度短缺,海水淡化依賴度高。中東是全球重點水資源短缺地區(qū),淡水 地表水和可再生地下水等常規(guī)水資源極其有限,超過 60%人口生活在高水資源壓力 (stress hydrique)地區(qū)。受資源分布影響,中東地區(qū)淡水資源對海水淡化路線依賴較 大,其中阿聯酋、科威特、阿曼、沙特阿拉伯國內飲用水來自海水淡化的比例分別為 42%、 90%、86%、70%。
中東占全球海水淡化 53%市場份額,膜法路線持續(xù)替代傳統(tǒng)熱法。根據 Statista,2022 年中東占全球海水淡化市場約 53%。據 utilities 數據,僅沙特阿拉伯的海水淡化能力就 達到每天 900 萬立方米,預計 2026 年沙特阿拉伯和阿聯酋的反滲透海水淡化項目裝機 容量將增長 700 萬立方米/日。中東的海水淡化廠很大程度上受益于基于化石燃料的能源 結構,可以實現廉價的海水淡化。從技術路線上來看,中東地區(qū)過去主要以多級閃蒸為 主,該方法屬于熱法,對于能源消耗較大。由于中東地區(qū)能源成本較低,因此應用普遍。 2005 年至 2020 年期間,沙特阿拉伯海水淡化用電量增加了三倍,2020 年達到該國總用 電量的約 6%,即 17TWh。熱法海水淡化單位立方米耗能約 5kWh,而膜法耗能僅為2.5-3kWh,能源成本大幅削減。在海水淡化規(guī)模不斷提升的趨勢下,傳統(tǒng)熱法工藝占比 持續(xù)下降,以反滲透為主的膜法將為新增產能的主要技術選擇。
投資總額近 400 億美元,中東海水淡化項目有望迎來高速擴張期。據中國水業(yè)統(tǒng)計,阿 聯酋各地區(qū)在運行海水淡化裝置規(guī)模合計達 2225.5 百萬加侖/日。根據 2023 年第四次 中東和北非海水淡化項目報告統(tǒng)計,中東地區(qū)目前計劃或已在進行的海水淡化項目支出 總計高達 393 億美元,其中沙特、阿聯酋、約旦支出總額最高,分別為 145.8、102.8、 42.0 億美元。預計未來中東海水淡化市場將迎來快速增長,從而拉動上游膜材料需求。
2.2.3. 化工過程分離:陶瓷膜應用場景豐富
陶瓷膜廣泛應用于化工行業(yè)過程分離環(huán)節(jié)。過程分離是指過程工業(yè)生產中涉及的物料分 離、濃縮、提純、凈化除雜等工藝環(huán)節(jié)。其中化工生產過程中存在大量的液體分離工藝, 而化工料液體系性質苛刻,呈強腐蝕性或強酸堿性、需在高溫或高壓下進行分離等情況, 多數過濾分離技術適用性較差。陶瓷膜具有分離效率高、分離精度高、耐高溫、耐有機 溶劑、耐腐蝕等優(yōu)勢,在化工生產的苛刻環(huán)境和復雜條件下的過程分離工藝中體現了極 佳的適用性。目前陶瓷膜在化工過程分離環(huán)節(jié)主要應用場景包括: 氯堿化工鹽水精制:鹽水精制的目的是去除鹽水中所含的鈣、鎂離子、硫酸根離子以及 其他雜質,生產滿足離子膜電解槽運行要求的精制鹽水。陶瓷膜鹽水精制工藝首先采用 化學反應的方式使鈣離子、鎂離子、硫酸根離子及其它重金屬離子形成沉淀物,再通過 陶瓷膜過濾將全部沉淀懸浮物去除,獲得合格的一次精制鹽水。應用陶瓷膜技術使一次 鹽水精制的工藝流程大幅縮短,無需預處理器及分步反應,也無需加入三氯化鐵、次氯 酸鈉、絮凝劑、預涂纖維素等輔助化學藥劑,具有優(yōu)異的經濟性。
煤化工、石油化工油水分離:含油廢水中所含的油類物質,包括天然石油、石油產品、 焦油及其分餾物,以及食用動植物油和脂肪類。親水性陶瓷膜應用于油水分離領域,可 有效分離水中的乳化油及懸浮顆粒物,乳化油脫除率達 90%以上,懸浮顆粒物脫除率高 達 99%,解決了乳化油和懸浮顆粒物對水系統(tǒng)中設備的堵塞問題以及降低后續(xù)生化系統(tǒng) 的處理難度。 膜法脫硝:離子膜燒堿系統(tǒng)中,硫酸根主要源于原鹽(或鹵水)向鹽水系統(tǒng)的帶入,以 及淡鹽水脫氯時與亞硫酸鈉反應生成的帶入。膜法脫硝裝置是利用納濾膜分離的原理, 將淡鹽水分離成高硝鹽水和低硝鹽水,低硝鹽水返回配水罐,高硝鹽水送入冷凍處理單 元分離出芒硝。采用膜法脫硝裝置除去淡鹽水中的部分硫酸根,可以使整個系統(tǒng)中的硫 酸根保持平衡,防止硫酸根在燒堿系統(tǒng)中積累。
鈦白廢水及工業(yè)廢石膏利用:鈦白粉生產工藝分為硫酸法和氯化法,我國鈦白粉主要以硫酸法生產工藝為主。硫酸法在生產過程中會產生多種廢酸廢水,通過陶瓷膜對廢酸廢 水進行處理,可實現偏鈦酸或鈦白粉回收,以及廢酸凈化石膏等多種工藝。膜法處理不 僅使得鈦白粉資源回用,同時解決了紅石膏堆放問題。
工業(yè)尾氣制備燃料乙醇:工業(yè)尾氣中含有大量的一氧化碳和氫氣,特有的微生物菌種在 生物反應器內不斷繁殖和發(fā)酵,可采用膜分離技術有選擇性的將一氧化碳和氫氣代謝生 成乙醇濾液(含有醇類、無機鹽等),去往蒸餾工序。生物菌體被截留、濃縮,隨著發(fā)酵 液回流到生物反應器中再次參與發(fā)酵過程,形成循環(huán)往復的模式。 磷酸精制處理:磷酸下游應用包括食品級以及磷酸鐵鋰電池,對于產品純度要求較高, 需對磷酸中二氧化硅、砷、硫等雜質進行去除。傳統(tǒng)葉式過濾器存在儀器磨損、堵塞問 題,通過陶瓷膜可實現磷酸純化,有效去除二氧化硅等雜質。
3. 借鑒巨頭 PALL 發(fā)展歷程,分離膜龍頭展翅翱翔
3.1. 他山之石:全球過濾解決方案“領跑者”PALL
PALL 深耕精細過濾 70 余年,“軍轉民”背景下發(fā)展成為全球過濾分離技術平臺化龍頭 企業(yè)。頗爾(PALL)是全球過濾解決方案龍頭,由曼哈頓計劃中陶瓷膜發(fā)明者頗爾博士 于 1946 年創(chuàng)立,上世紀 50-60 年代早期發(fā)展階段產品主要應用于 Jupiter C/阿波羅 11 號等航天火箭以及波音 707 等航空飛機中燃料、液壓過濾系統(tǒng);70-90 年代逐步拓展至 生物科學、軍用直升機等領域;21 世紀起不斷在水處理、醫(yī)藥、半導體、新能源等高附 加值民用領域加大產品研發(fā)投入。目前 PALL 已發(fā)展成為全球過濾、分離和純化龍頭一 站式供應商,形成生命科學、工業(yè)兩大業(yè)務板塊,下游涵蓋生物技術、制藥、輸血醫(yī)學、 能源、電子、市政和工業(yè)水凈化、航空航天、運輸等領域。
PALL 之于國內精細過濾企業(yè)的啟發(fā):高端化應用領域滲透空間、營收體量成長空間大。 由于 PALL 于 2015 年被 Danaher 整合,我們整理 2009-2015Q3 經營數據進行分析:
從營收及盈利能力角度看:2014 年 PALL 營收 27.89 億美元,折合人民幣近 200 億 元,2013 年實現凈利潤 5.75 億美元,折合人民幣約 40 億元。對比國內過濾解決方 案廠商,營收、利潤體量普遍偏小,產品布局深化后成長空間巨大;
從業(yè)務拆分角度看:2015 年 Q3,PALL 公司實現營收 6.8 億美元,其中生命科學板 塊營收 3.64 億美元,工業(yè)板塊營收 3.17 億美元。具體來看,生物科學、食品飲料、 醫(yī)藥占比分別為 35.8%、6.2%、7.6%;過程分離、航天航空、半導體及微電子占 比分別為 19.7%、8.1%、11.6%。對比國內廠商,主要以中低端水處理項目為主, 半導體、生物醫(yī)藥、食品飲料、航空航天等高端應用領域滲透空間廣闊。
3.2. 對標 PALL,聚焦高附加值精細過濾星辰大海
3.2.1. 半導體:先進制程下各環(huán)節(jié)潔凈度要求大幅提升
先進制程下,半導體生產中潔凈度要求持續(xù)提升。芯片是高度集成的精密工業(yè)產品,其 對于雜質的控制要求隨著制程的演進持續(xù)提升。納米級的先進制程中混入襯底的幾顆離 子就能影響摻雜,從而改變芯片的電學特性,降低芯片的生產良率。具體來看,從 28nm 到 7nm 制程,產品的金屬雜質要求須下降 100 倍,污染粒子的體積也要縮小 4 倍。例 如 28nm 晶圓可以有 10 個污染粒子,而 7nm 晶圓上只能有 1 個。先進制程下,半導體 制程材料精細過濾、純化需求大幅提升。 過濾分離廣泛應用于半導體制程環(huán)節(jié);瘜W品的潔凈度對于半導體芯片品質以及工藝利 用效率、性能和運行成本有著重要作用,光刻、刻蝕、CMP 拋光、氣體過濾等諸多環(huán)節(jié) 需要采用過濾、分離、純化技術以降低污染物。具體來看:
清洗:清洗是半導體制程中重要環(huán)節(jié),幾乎所有制程的前后都需要搭配清洗環(huán)節(jié),包括 成膜前/成膜后清洗、等離子刻蝕后清洗、離子注入后清洗、化學機械拋光后的清洗、金 屬沉積后清洗等。清洗可以將晶圓表面顆粒、有機物、自然氧化層、金屬雜質等污染物 去除,以獲得所需的潔凈表面。PTFE 薄膜作為過濾材料可滿足先進半導體制程中的嚴格 化學過濾要求,可控制關鍵顆粒尺寸以及保持關鍵流體純度,過濾精度高達 2nm。 光刻:半導體光刻工藝是將光刻膠涂在半導體晶片表面,通過光刻機將芯片上的圖案轉 移到光刻膠上,最后通過化學腐蝕或離子注入等工藝將圖案轉移到芯片表面的一種技術。 采用尼龍 66 或 HDPE 作為過濾材料,可有效去除晶圓表面有害顆粒物、凝膠微橋缺陷、 微孔缺陷、金屬污染物,具有可潤濕性強、微泡產生少、沖洗時間短等優(yōu)點。
涂膠顯影:涂膠顯影應用于晶圓制造前道工藝及封裝測試后道工藝,其中在前道工藝中 涂膠顯影環(huán)節(jié)主要應用于光刻環(huán)節(jié),作為光刻機的輸入與輸出,與光刻機配合在曝光前 進行光刻膠涂覆,在曝光后進行圖形的顯影;在后道工藝中用于封裝技術的涂膠、顯影 等工序。涂膠顯影需搭配性能優(yōu)異的過濾設備,需滿足以下要求:顆粒濾除精度高、光 化學廢棄物滯留體積低、濾膜潤濕性高、防止光化學品脫氣、防止顆粒和金屬污染。頗 爾 HDPE 薄膜作為過濾材料擁有高精度、高潔凈度等優(yōu)勢,過濾精度可達 sub 1nm;尼 龍 66 過濾材料具有非對稱性強、流量大、可吸附凝膠等優(yōu)勢,過濾精度達 2nm。 刻蝕:刻蝕工藝用于在硅片上無光刻膠保護處留下永久的圖形,使用材料包括硅及硅化 物、氧化硅、氮化硅、金屬及合金、光刻膠等。刻蝕環(huán)節(jié)可采用 PTFE、聚芳砜、尼龍、 PVDE、HDPE 等材料作為過濾膜實現污染物過濾,具備高精度、高流量、高清潔度、低 金屬離子、低有機物析出等優(yōu)勢。
電子特氣過濾:電子氣體是半導體制造的“血液”,廣泛應用于光刻、刻蝕、氣相沉積等 環(huán)節(jié)。氣體純度對半導體器件性能品質和良率有著重要影響,其中最高純度要求可以達 到 9N。一旦電子氣體中出現了雜質和顆粒物,則會影響到半導體器件的性能和質量,甚 至造成整個產品線的污染和報廢,因此需搭配過濾材料用于去除氣體中雜質、提高純度。 PALL 公司 PTFE 膜、聚芳砜膜、陶瓷膜可作為過濾材料用于惰性氣體、稀有氣體、氫化 物氣體、含氟特氣中水分、氧氣、二氧化碳、一氧化碳、烴和金屬羰基化合物等雜質的 清除,過濾精度達≥3nm (0.003µm)。
CMP 拋光:CMP 拋光是半導體制造中重要工藝步驟,主要用于平整化硅片表面。在 CMP 過程中,研磨液被噴灑在旋轉的硅片表面上,同時通過磨料顆粒的研磨和化學反應的作 用,將表面不平坦的區(qū)域削平,使整個表面變得均勻光滑。然而 CMP 研磨液中的顆粒和 雜質如果未經過濾處理,會對研磨過程和產品質量產生嚴重影響。因此 CMP 環(huán)節(jié)必須搭 配高效的研磨液過濾器,以去除顆粒、懸浮物和雜質,確保研磨液的純凈度和穩(wěn)定性。 目前主流 CMP 過濾材料為 PP 熔噴纖維。
3.2.2. 生物與醫(yī)藥:陶瓷膜已實現成熟產業(yè)化應用
無機陶瓷膜廣泛應用于生物與醫(yī)藥領域分離過濾環(huán)節(jié)。膜分離技術已成為生物與醫(yī)藥行 業(yè)優(yōu)先選擇的高效分離技術,可廣泛應用于氨基酸(如谷氨酸、賴氨酸等)、抗生素(如 青霉素、紅霉素)、維生素、有機酸(如檸檬酸、乳酸)等的純化、濃縮、過濾工序。無 機陶瓷膜在生物醫(yī)藥領域應用具有過濾精度高、不破壞有效成分、操作簡單、無需助劑 等工藝優(yōu)勢。具體來看,陶瓷膜在生物醫(yī)藥領域應用包括:
抗生素分離純化:膜分離技術適用于采用微生物合成法的現代抗生素工業(yè)生產,可替代 傳統(tǒng)精制技術如吸附、沉淀、溶媒萃取、離子交換等。分離過程無任何化學反應、無相 變、不破壞生物活性,環(huán)境友好等,已成功應用于頭孢菌素、紅霉素、萬古霉素等抗生 素生產企業(yè)和酶制劑、醫(yī)藥中間體以及其他食品添加劑生產企業(yè)。 氨基酸/有機酸分離純化:陶瓷膜+有機膜集成膜分離工藝系統(tǒng)與傳統(tǒng)工藝相比,具有分 離精度高、濾液質量有保證、可維持高通量過濾、產品收率高、廢水量少、清洗頻率少、 無需添加助劑等獨特優(yōu)勢,可實現目標產品的脫鹽和預濃縮,已成功應用于谷氨酸(鈉)、 賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、檸檬酸、二元酸、衣康酸、維生素 C 等生物發(fā)酵企業(yè)。
中藥提取:中藥復雜的化學成分導致中藥生產過程中提取和分離工藝繁雜、分離效率低、 成本高、環(huán)境污染嚴重以及勞動強度大等,膜分離技術應用于中藥生產,具有許多傳統(tǒng) 方法無法比擬的優(yōu)點:分離過程簡便,且不需加熱,適用于熱敏性物質的分離;分離效 率高;不消耗有機溶劑,可以縮短生產周期,降低成本,降低環(huán)境污染;分離選擇性高; 可實現連續(xù)化和自動化操作,滿足中藥現代化生產的要求。 疫苗生產:單向流超濾在大分子病毒的濃縮應用中優(yōu)勢顯著,對于有囊膜或有刺突的敏 感病毒,工藝中囊膜受損或刺突脫落會導致免疫原性大大降低。傳統(tǒng)的超濾膜長時間運 行會對病毒的活性造成不利影響。PALL 單向流的超濾裝置可以大幅降低剪切力對目標抗 原的損傷,同時多級設計還可以滿足高濃縮倍數的需求。PALL 300KD SPTFF 系統(tǒng)可以 輕松實現對于狂犬病毒高倍濃縮的生產,而且可有效降低 HCP 及 DNA 含量。
3.2.3. 食品飲料:分離性能優(yōu)異且保留飲品營養(yǎng)成分
陶瓷膜在食品飲料領域作為膜分離材料極具滲透前景。在果汁、茶飲料、調味料、保健 酒、果酒等領域,膜分離技術能很好地提高產品澄明度以及透光度,且產品久置不返渾, 徹底改變了傳統(tǒng)板框過濾、硅藻土、活性炭吸附等方式帶來的植物膠體、纖維等雜質去 除不徹底從而引起的二次沉淀,顯著提高了產品的市場競爭力。膜分離技術雖然一次投 入相對較高,但其單位能耗更低,并可自動化運行,顯著降低了產品的勞動力成本和長 期成本,目前以陶瓷膜為核心的膜分離技術正逐步在食品飲料行業(yè)中的乳制品、果蔬汁 飲料、釀酒、調味料等生產環(huán)節(jié)替代傳統(tǒng)過濾分離技術。具體來看:
啤酒過濾:使用陶瓷膜過濾工藝可有效去除生啤中的酵母菌、酒花樹脂、丹寧、蛋白質 等混濁漂浮物以及微生物等影響啤酒品質的不良元素,節(jié)省對硅藻土過濾設備、精濾設 備和巴氏殺菌機等設備的投資,具有良好的經濟效益。 牛奶過濾:牛奶含有鈣、磷、鐵、鋅、銅、錳、鉬等豐富的礦物質,從除菌方式來看, 傳統(tǒng)超高溫除菌工藝在高溫殺菌的同時,也破壞了牛奶中眾多的活性營養(yǎng)成分;而低溫 陶瓷膜過濾技術在低溫狀態(tài)下讓天然的鮮乳通過微米孔徑的陶瓷膜過濾,在保證安全的 同時,避免了蛋白質的熱變性,PALL 產品可保留鮮奶中 99%的活性免疫球蛋白、95% 的乳鐵蛋白和多種天然維生素、乳鈣、礦物質和微量元素等營養(yǎng)成分。 醋、料酒、醬油提標:高品質醬油生產過程中,傳統(tǒng)過濾方式普遍具有澄清度不高、過 濾后還需高溫滅菌、易返渾等缺點。陶瓷膜與傳統(tǒng)過濾方式對比,具有過濾精度高、過 濾過程零添加、不影響產品風味、濾芯符合食品安全、節(jié)能等優(yōu)點。使用陶瓷膜技術過 濾醋、料酒、醬油,能有效改善沉淀問題,同時有效去除產品中的微生物等雜質,提高 產品品質,簡化工藝。
3.2.4. 新能源:應用領域涵蓋鋰電、光伏、風電
鋰電:應用于電池正負極漿料、隔膜漿料過濾。純度和雜質含量對鋰電池漿料性能影響 較大,PALL Profile II 濾芯采用 PP 熔噴纖維材料,可實現對于電池正負極漿料、隔膜漿 料過濾。該膜法工藝具有析出率低、過濾精度高、壽命長、化學相容性高、無介質遷移、 降低生產成本等優(yōu)勢,過濾精度覆蓋 0.3um-120um,可實現 99.98%過濾效率。
光伏:陶瓷膜可用于硅粉過濾環(huán)節(jié)。分離膜作為低運行成本的過濾分離純化解決方案廣 泛應用于硅料、硅片、組件等光伏產業(yè)鏈環(huán)節(jié),用于提升精度、純度、可靠性。例如多 晶硅制造中 PALL 采用 BlowBack 全自動在線低壓反吹系統(tǒng),搭配金屬、陶瓷膜、PTFE 膜濾芯用于 TCS 與 STC 反應器硅粉過濾,CVD 反應器硅粉回收,同時可實現工藝氣體、 吹掃氣、空氣過濾等作用,從而提升多晶硅以及下游光伏組件產品質量。
風電:過濾系統(tǒng)廣泛應用于過濾器、液壓系統(tǒng)等領域,提升風機運行效率以及使用壽命。 風電風機結構復雜,軸承、齒輪、液壓裝置較多,同時風機運行地理環(huán)境較為惡劣且維 護費用高,因此需搭配多種過濾系統(tǒng)用于提升風機運行效率以及運行壽命。根據 PALL, 風機中過濾系統(tǒng)采用非金屬材料(有機膜、無機膜),主要包括變槳液壓控制系統(tǒng)過濾器 (控制閥)、偏航驅動液壓系統(tǒng)(泵體、電機、氣缸、控制閥)、輪轂軸承潤滑系統(tǒng)、液 壓制動系統(tǒng)(泵體、電機、控制閥)、齒輪箱潤滑系統(tǒng)過濾器(齒輪、軸承、泵體)、空 氣污染物過濾器等應用。過濾系統(tǒng)在風機中的主要作用包括:1)可有效減少風機各零部 件磨損、靜摩擦、堵塞情況;2)防止潮濕空氣、鹽分腐蝕機組;3)有效去除機艙內部 零部件內的游離水和溶解水;4)增強極端苛刻環(huán)境下性能一致性和耐久性;5)提升變 槳、失速控制靈敏度。
3.3. “九五”陶瓷膜項目國產化破局者,打造一站式膜集成技術方案解決商
3.3.1. 公司是陶瓷膜研發(fā)“國家隊”,起源于“九五”項目攻關團隊
國內陶瓷膜起步較晚,90 年代由徐南平院士團隊打破海外技術封鎖。南京工業(yè)大學是 我國“九五”陶瓷膜技術重點科技攻關項目的主要完成單位,在陶瓷膜領域基礎理論研 究方面處于國內領先水平。徐南平院士是中國陶瓷膜產業(yè)和材料化學工程學科的開拓者 之一,先后擔任國家 863 領域專家、國家 973 項目首席科學家、國家基金委重大項目負 責人;獲得國家技術發(fā)明二等獎 1 項、國家科技進步二等獎 2 項、國家科技進步三等獎 1 項和省部級科技獎勵 20 項;出版著作 5 部,發(fā)表 SCI 論文 300 余篇;授權中國發(fā)明 專利 150 余項,國際發(fā)明專利 10 項;兼任《Advanced Membranes》、《高;瘜W工程學 報》、《化工學報》、《膜科學與技術》等學術期刊編委。南京工業(yè)大學團隊從上世紀 80 年代就開展了低溫燒結管式陶瓷膜的研究開發(fā)工作,于 90 年代實現自有技術國產化。
誕生于“九五”項目技術團隊,陶瓷膜產業(yè)化破局最強音。公司名稱取自國家“九五” 科技攻關項目諧音,由“九五”陶瓷膜技術重點科技攻關項目主要完成單位南京工業(yè)大 學技術團隊創(chuàng)立。公司聯合創(chuàng)辦人包括中國工程院院士徐南平教授、中國科學院院士時 鈞教授。1997 年 12 月 22 日,久吾有限經江蘇省工商局登記設立,其中南京化工大學、 徐南平院士、時鈞院士出資比例分別為 51%、35%、2%。為促進公司技術進步和人才 集聚以及學?蒲谐晒D化,公司與南京工業(yè)大學于 2011 年簽訂了《產學研合作協(xié)議 書》,雙方同意在優(yōu)勢互補、互惠互利、共同發(fā)展的基礎上,建立與陶瓷濾膜相關的全面 產學研合作關系。
3.3.2. 國內陶瓷膜龍頭,全品類布局輻射諸多高附加值領域
公司是我國領先膜集成技術整體解決方案商。公司專注于陶瓷膜、有機膜、鋰吸附劑等 分離材料和分離技術的研發(fā)與應用,是國內具有自主知識產權的陶瓷膜龍頭企業(yè),同時 也是江蘇省首批認定的國家高新技術企業(yè)、國家火炬計劃高新技術企業(yè)、國家“專精特 新”小巨人企業(yè)。由于膜材料的精密性、膜分離技術的專業(yè)性,以及過濾分離工藝在生 產過程中的重要性,下游應用客戶通常希望膜集成系統(tǒng)供應商能夠提供包括工藝技術方 案、膜材料與成套設備以及系統(tǒng)集成與運營服務在內的一攬子整體解決方案。公司依托 膜材料研發(fā)優(yōu)勢,面向工業(yè)過程分離與環(huán)保水處理領域提供系統(tǒng)化的膜集成技術整體解決方案、材料及配件。膜集成技術整體解決方案主要應用在新能源、化工、生物醫(yī)藥等 工業(yè)過程分離領域及工業(yè)污水、市政污水、水環(huán)境治理等環(huán)保水處理領域。
承擔國家“863”計劃項目,公司是行業(yè)標準制定者。公司是國家“863”計劃“高性 能陶瓷納濾膜規(guī)模制備技術及膜反應器”項目的課題依托單位,并經國家發(fā)改委認定, 設立了無機膜國家地方聯合工程研究中心等專項科研平臺。公司先后主持起草了國家海 洋局發(fā)布的“管式陶瓷微孔濾膜元件”(HY/T063-2002)、“管式陶瓷微孔濾膜測試方法” (HY/T064-2002)、“陶瓷微孔濾膜組件”(HY/T104-2008)以及工信部發(fā)布的“全自動 連續(xù)微/超濾凈水裝置”(HG/T4111-2009)等相關行業(yè)標準。主持了 1 項國家標準:“陶 瓷濾膜裝置”(GB/T37795-2019)和 1 項團體標準:“領跑者”標準評價要求陶瓷膜元件 (T/ZGM 008-2021 T/CSTE0056-2021)的編制,并參與了 10 項國家標準的制定。
產品品類豐富,覆蓋多種膜材料及膜系統(tǒng)。公司依托陶瓷膜研發(fā)生產經驗,深耕膜分離 材料與系統(tǒng)二十余年,形成了豐富的膜集成方案產品體系:材料類型方面:同時具備無 機陶瓷膜、有機膜技術;膜結構方面:具備傳統(tǒng)柱式、高裝填柱式、卷式、中空纖維結構產品生產能力;膜系統(tǒng)方面:產品涵蓋 MBR 系統(tǒng)、電滲析系統(tǒng)、陶瓷膜/有機膜/中空 纖維膜等系統(tǒng)集成能力。
公司陶瓷膜全球市占率僅 7%,份額滲透空間廣闊。截至 2019 年 1-9 月,公司陶瓷膜 年化產能約 3.5 萬平米,年化產量 3.12 萬噸,產能利用率約 89.14%。2018 年全球陶瓷 膜產量約 46.7 萬噸,公司全球市占率約 6.7%,市占率滲透空間廣闊。
公司具備從膜材料制備到組件及成套設備開發(fā)能力,掌握完整膜分離工藝技術: 1)膜材料制備技術。陶瓷膜:公司擁有陶瓷膜產品制造的關鍵基礎技術,在陶瓷膜支 撐體制備、材質與孔徑膜層的制備、支撐體與膜層的連接、陶瓷膜連續(xù)穩(wěn)定生產等方面 積累并掌握了多項關鍵核心技術,所生產陶瓷膜的單位膜面積、通量、穩(wěn)定性、膜層孔 徑分布均一性等主要技術指標達到或接近了國際領先水平。陶瓷膜表面微觀結構有序, 同時親水性強、通量高,并且采用領先分散技術制備納米顆粒,產品均一性和強度水平 高;有機膜:公司已通過技術研發(fā)掌握了有機膜元件生產所產工藝、配方技術,為公司 有機膜產品質量、性能提供了有力保障。2)膜組件與成套設備開發(fā)技術。在高性能陶瓷膜材料制備的基礎上,公司通過長期業(yè) 務積累和技術創(chuàng)新,已實現了膜組件的大型化和構型多樣化以及膜成套裝備材質和選型 的系列化。公司現已全面掌握適用于恒壓過濾與恒流過濾兩種工況環(huán)境下的成套設備開 發(fā)技術,并成功開發(fā)了汽液兩相流、微錯流等創(chuàng)新膜過濾技術,可針對不同物料體系、 應用環(huán)境的特點提供高效膜分離成套設備。 3)膜分離工藝應用技術。經過多年的業(yè)務開拓與市場培育,公司膜分離技術工藝已在 生物與醫(yī)藥、發(fā)酵液提取、氯堿化工、石油化工、工業(yè)廢水處理、釀酒等行業(yè)中得到成 功應用。由于不同應用領域下的物料體系特點、分離需求、工況環(huán)境等均存在一定差異, 公司針對不同應用環(huán)境,通過工藝設計、實驗裝置驗證以及設備調試等掌握了相關已應 用領域膜分離應用工藝技術,并不斷開發(fā)針對新應用領域的膜分離應用工藝技術。
4. 吸附劑助力藏區(qū)鹽湖資源開發(fā),提升國內鋰資源保障能力
南美“鋰三角”、澳大利亞為全球優(yōu)質鹽湖、鋰輝石資源聚集地,中國鋰資源對外依存 度高。鋰資源主要分布于南美智利、阿根廷、澳大利亞與中國,根據 USGS,2022 年全 球鋰資源量為 1.4 億噸 LCE(碳酸鋰當量),中國為 1057 萬噸 LCE,前三大國家占比高 達 70%,中國占比僅為 8%;全球鋰資源產量分布則更加集中,2022 年全球碳酸鋰產量 68.7 萬噸,其中澳大利亞、智利兩國鋰供應量占全球的 77%,中國占比為 15%?紤] 我國鋰電池占據全球供應量的 69%,國內鋰資源保供是保障我國新能源產業(yè)鏈發(fā)展的重 要基石,青海、西藏地區(qū)鹽湖資源開發(fā)刻不容緩。
國內鹽湖資源戰(zhàn)略重視程度提高,產業(yè)資本加速布局。開發(fā)國內鋰資源是建立供應鏈安 全體系、幫助中國企業(yè)保持市場競爭力的關鍵,2021 年 6 月,習近平總書記在青?疾 時提出“打造國家清潔能源產業(yè)高地”,2021 年 12 月,青海省發(fā)布《建設世界級鹽湖產 業(yè)基地規(guī)劃及行動方案》,伴隨“吸附+膜法”等工藝技術逐步成熟、國內資源開發(fā)重視 程度提升,未來國內鹽湖資源綜合利用開發(fā)將步入新的發(fā)展階段。 青海鹽湖資源承載能力趨于飽和,西藏鹽湖資源開發(fā)有望加速。我國現有鹽湖提鋰產能 約 13 萬噸 LCE,目前青海地區(qū)鹽湖開發(fā)相對成熟,而西藏地區(qū)仍蘊含超 1000 萬噸 LCE 待開發(fā)資源,寶武、紫金國資主導、藏青基金、金圓股份、天鐵股份等民營資本逐步入 局,未來規(guī)劃總產能達 32.8 萬噸。
經歷數十年研發(fā)與產業(yè)選擇,我國鹽湖開發(fā)摸索出了一些有別于國外的鹽湖提鋰路線, 吸附+膜法逐漸成為主流工藝。1)吸附+膜法:“吸附法+膜法”為目前國內鹽湖提鋰主 流工藝,吸附法通常作為前段工序,可利用高選擇性吸附劑將鎂鋰比大幅降低,后結合 膜法等工藝進一步分離、富集鋰離子;2)膜法:納濾膜利用離子選擇透過性分離雜質離 子,電滲析膜利用電場作用和選擇性離子交換膜實現單價、二價離子分離,二者通常需 要多級過濾,且前端應有除雜工序。 原鹵提鋰技術突破進一步提升提鋰效率,收率與生產周期可大幅優(yōu)化。目前青海鹽湖普 遍采用的吸附工藝路徑為首先鹽田攤曬析出鈉、鉀后的老鹵,再由車間進行鎂、鋰分離, 并濃縮后進入后道沉鋰工序,原鹵提鋰則是從原始鹵水直接實現鈉、鎂、鉀與鋰的同時 分離及濃縮脫硼提鋰,省去了鹽田灘曬工序,避免了大量鋰離子濃縮損耗,將原來 2 年 的生產周期縮短到 20 天,總的提鋰收率提高至原來的 2 倍,達 70%以上,延長了資源 服務年限,降低了生產成本;目前已有成功項目案例如五礦鹽湖有限公司的一里坪鹽湖 項目、青海中信國安鋰業(yè)發(fā)展有限公司的西臺吉乃爾鹽湖項目等。
吸附法關鍵是研制性能優(yōu)良的吸附劑。吸附法的原理是利用對鋰離子有選擇性吸附的吸 附劑來吸附鋰離子,再將鋰離子洗脫下來,達到鋰離子與其它雜質離子分離的目的。要 求吸附劑對鋰有優(yōu)良的選擇吸附性,雜質離子的干擾;此外要求吸附劑吸附的洗脫性能 穩(wěn)定,適合較大規(guī)模操作使用,制法簡便,價格便宜,對環(huán)境無污染等。青海鹽湖多屬 于硫酸型鹽湖,其主要需要鋁系吸附劑,西藏鹽湖屬于碳酸型鹽湖,則需要鈦系吸附劑。
公司同時掌握鋁系、鈦系吸附劑生產工藝,已建成吸附劑產能 6000 噸。公司自 2013 年開始鹽湖提鋰技術研發(fā),全資子公司西藏久吾自 2022 年成立以來,已完成 6000 噸吸 附劑產能建設,為鹽湖提鋰業(yè)務拓展打好產能基礎。公司第三代鋁系、鈦系鋰吸附劑材 料正式向市場發(fā)布,吸附劑及公司自主研發(fā)的吸附耦合膜法集成鹽湖提鋰工藝于 2023 年 8 月通過了科技成果評價,被評價委員會認定為達到國內領先水平。 公司鹽湖提鋰項目訂單集中落地,有望帶來新的業(yè)績增長點。2023 年以來,公司先后簽 訂了盛新鋰能阿根廷 SDLA 鹽湖 2500t/a 氯化鋰膜段精制項目、新疆國投羅鉀羅布泊鹽 湖 5000t/a 老鹵提鋰膜處理系統(tǒng)項目、吉布茶卡鹽湖年產 2000 噸氯化鋰中試生產線 BOT 項目、西藏班戈錯鹽湖 2000t/a 氯化鋰中試生產線 BOT 項目、麻米措礦業(yè)鋁系鋰吸附劑 供貨合同,合同金額共計超過 7 億元,成為公司當下發(fā)展最快的下游應用領域。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)