摘要:面对全球分离膜市场由日本、德国企业主导的格局,一家中国公司通过十年磨一剑的技术突破,不仅在高端MOF分离膜领域闯出了一条路,更在盐湖提锂、溶剂脱水等关键工业领域实现了国产替代。
面对全球分离膜市场由日本、德国企业主导的格局,一家中国公司通过十年磨一剑的技术突破,不仅在高端MOF分离膜领域闯出了一条路,更在盐湖提锂、溶剂脱水等关键工业领域实现了国产替代。
在全球高科技材料领域的竞争中,分离膜技术一直是中国亟待突破的“卡脖子”环节之一。特别是高端金属有机框架(MOF)分离膜,因其精确的分子级分离能力,成为全球化学工业、水资源利用和新能源领域的关键材料。
江苏九天高科技股份有限公司(简称“九天高科”)依托南京工业大学膜科学技术研究所,研发的NaA型分子筛渗透汽化膜,使中国成为继日本、德国之后第三个拥有该项成套技术的国家。
01 技术突破:从实验室到工业化的跨越
九天高科在MOF分离膜领域的技术突破绝非偶然。公司依托院士领衔的研发团队,构建了从基础研究到产业化的完整创新链条。
在MOF分离膜制备过程中,团队解决了晶种涂覆的均匀性、膜完整性以及长期稳定性等关键难题。
九天高科发明了真空抽吸晶种涂覆方法,解决了工业应用中的关键技术问题。这种方法确保了MOF分离膜在规模化生产中仍能保持一致的孔道结构和分离性能。
针对MOF膜在复杂工业环境中的稳定性问题,九天高科开发了异质晶格共生型(HLI)MOF膜,该膜具有高度致密和稳定的微结构,可承受高压和反复超声波冲击。
在乙二醇脱水应用中,HLI膜连续运行675小时性能保持不变,与传统减压精馏相比可节省能耗约32%。
02 产品性能:多项指标国际领先
九天高科的MOF分离膜在产品性能上已经达到甚至超越国际同类产品水平。在溶剂脱水领域,公司开发的高性能分子筛膜渗透通量是国外产品的2倍以上。
这意味着在相同条件下,九天高科的分离膜处理效率更高,能耗更低。
在盐湖提锂等阳离子选择性分离领域,九天高科的复合膜展现出了卓越性能。一价和二价阳离子之间的选择性系数可达18811及以上,一价和一价阳离子之间的选择性系数可达1.42及以上。
这一数据表明,其分离膜在资源回收领域具有极高应用价值。
九天高科的MOF分离膜还表现出优异的使用寿命。通过技术创新,公司使膜寿命从不到1年延长到4年以上。
膜寿命的大幅提升显著降低了客户的使用成本,提高了产品竞争力。
在制药行业应用方面,九天高科的膜分离技术可使异丙醇收率提高5%,蒸汽消耗量降低60%以上。这一数据对于高能耗的制药行业来说,意味着显著的经济效益和环境效益。
03 创新之道:核心技术构筑护城河
九天高科在MOF分离膜领域的创新能力,体现在一系列核心技术和工艺突破上。
精馏-蒸汽渗透耦合技术和装备的发明,解决了分子筛膜在苛刻环境下的稳定性问题。该技术使膜寿命从不到1年延长到4年以上,用于溶剂脱水其分离能耗比常规方法减少50%以上。
九天高科创制出四通道中空纤维陶瓷载体,解决了工业应用中的机械强度问题。
同时,公司提出中空纤维载体先整体封装再水热合成的新方法,解决了中空纤维分子筛膜组件规模化生产难题,成本较管式膜组件降低50%以上。
在膜结构设计上,九天高科开发的复合膜包括支撑层和功能层,功能层中的MOF层与种子层接触紧密且孔径均匀。
水合离子通过这种均匀的亚纳米级孔道,会利用尺寸筛分效应发生脱水合作用,从而实现离子的高效分离。
04 市场表现:国产替代加速进行中
凭借技术优势和产品性能,九天高科在MOF分离膜市场取得了显著成绩。公司的核心产品——分子筛渗透汽化膜,已在全国90%以上的上市药企中推广应用,市场占有率达61%。
这一市场占有率体现了九天高科在细分领域的绝对领先地位。
九天高科的产品不仅在国内市场表现出色,还成功出口至美国、欧盟等地区。公司服务了国药集团、哈药集团等大型药企,在全球范围内推广工业装置300余套,为应用企业新增经济效益超20亿元。
在全球化布局方面,九天高科与美国、德国多家公司开展战略合作,产品应用到国际市场。这表明中国的高端分离膜产品已具备国际竞争力,能够在高端市场与国际巨头同台竞技。
根据市场研究数据,2024年全球工业特种分离膜市场销售额达到了22.11亿美元,预计2031年将达到43.36亿美元。九天高科在这一快速增长的市场中占据了有利位置。
05 竞争格局:全球视野下的定位
在全球高性能分离膜市场竞争中,九天高科面临着来自国际巨头的激烈竞争。根据QYResearch的研究,全球高性能分离膜主要竞争者包括AsahiKASEI、TORAY、Nitto Group Company等国际知名企业。
在中国市场上,九天高科与沃顿科技、江苏久吾高科技股份有限公司、三达膜环境技术股份有限公司等国内企业共同竞争。
与国际竞争对手相比,九天高科的竞争优势在于其专注特定应用领域的技术深度和成本效益。
九天高科的管式膜组件成本较国外同类产品降低20%,中空纤维分子筛膜组件成本较管式膜组件进一步降低50%以上。这种成本优势使得九天高科在产品定价上具有更大灵活性。
九天高科的核心竞争力在于其产学研一体化的研发体系和持续创新能力。公司依托南京工业大学膜科学技术研究所,构建了从膜材料设计、制备工艺到应用系统的全产业链技术能力。
06 未来前景:多个增长赛道并进
展望未来,九天高科的MOF分离膜面临多重增长机遇。在盐湖提锂领域,MOF分离膜可针对多种阳离子进行分离,可有效运用于盐湖提锂等水体中资源的分离回收过程。
随着新能源产业对锂资源需求的持续增长,这一应用领域市场空间巨大。
在制药和化工领域,九天高科的技术可实现溶剂生产和循环过程的节能减排。我国过程工业生产和使用有机溶剂每年超亿吨,降低有机溶剂生产成本、实现应用过程的节能减排,是化工、医药等过程工业面临的共性问题。
这为九天高科的技术提供了广阔应用场景。
在能源领域,MOF分离膜在CH4/N2分离方面表现出卓越性能,制备的混合基质膜具有极佳的CH4/N2选择性与CH4渗透性,其CH4/N2分离性能远超Robeson上限。
这意味着九天高科的技术可在天然气净化、沼气提纯等领域发挥重要作用。
根据市场预测,全球工业特种分离膜市场年复合增长率(CAGR)预计为10.3%(2025-2031)。九天高科凭借其技术优势和市場地位,有望在这一增长市场中占据更大份额。
随着全球工业特种分离膜市场以10.3%的年复合增长率扩张,九天高科凭借其技术护城河,已在盐湖提锂、生物医药和化工等高增长领域卡位。
其MOF分离膜不仅在全国90%的上市药企中应用,更出口至欧美市场,成为中国在高端分离膜领域突破的典范。
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来源:金脉洞见