Ежегодный объем мировых продаж мембран и мембранного оборудования в последнее время увеличивался на 10–12 % и к началу XXI в. составил свыше 11 млрд долл. США.

Сюда входит и продукция на основе неорганических мембран. Объем их производства в 2003 г. составил свыше 230 млн долл., причем доля керамических мембран – около 70 %. Особенно бурно растут продажи сменных мембранных фильтрующих элементов. Так, в США годовой объем потребления мембранных фильтров только для бытовых систем превышает 250 млн долл.мембранный фильтр

Предыстория

Сначала мембранные технологии использовались только в научных областях, что достаточно типично для процесса внедрения инноваций. Объем потребления их был невелик, себестоимость высока, круг потребителей узок. Затем мембранная техника стала применяться в космических исследованиях и оборонной промышленности. Объем потребления увеличился, производство стало технологичнее, стоимость мембран снизилась, и стало возможным их применение в таких отраслях, как медицина, фармакология и др. Дальнейшее снижение цен на мембранные материалы привело к повышению объема выпуска этой продукции и началу ее применения в отраслях со значительным объемом производства, например, пищевой промышленности. А обострение экологических проблем и рост цен на энергоносители сделали возможным применение мембранных технологий в водоподготовке для энергетических объектов, водоснабжении, очистке промышленных и бытовых стоков.

Материалы

Стоимость мембраны определяется, главным образом, материалом, из которого она изготовлена, и сложностью технологического процесса. Для тонкой фильтрации (ультрафильтрация, обратный осмос низкого и высокого давления) обычно применяются мембраны из следующих материалов: смесь триацетата целлюлозы с ацетатом целлюлозы (CTA), полиамид (тонкослойная полупроницаемая мембрана – TLC), модифицированный полисульфон (SPSF).

Мембраны CTA относительно недороги и имеют высокую удельную производительность. Могут устойчиво работать в диапазоне рН = 5.8, что в ряде случаев сужает область их использования. Применяемый материал имеет высокую устойчивость к воздействию примесей, образующихся в результате хлорирования воды, что обусловливает применение данных мембран в водоподготовке.

Мембраны TLC обладают более низкой удельной производительность и применяются в широком диапазоне значения рН. Они используются в различных областях, особенно для фильтрации при низких температурах и малых давлениях при значении рН более 9,0. Однако этот тип мембран наиболее дорогостоящ.

Мембраны SPSF целесообразно применять для умягчения воды с высоким уровнем рН или при высоких концентрациях нитратов, в тех случаях, когда с очисткой воды не справляются мембраны других типов.

В конце 1970-х на западном рынке появились керамические мембраны для ультрафильтрации, созданные на основе карбидов и оксидов ряда металлов. От полимерных мембран их отличает большая химическая, механическая и термическая устойчивость. Сдерживание широкого применения керамических мембран вызвано их высокой стоимостью (они в 3–5 раз дороже полимерных). Поэтому на сегодняшний день главенствующие позиции во многих областях мембранной фильтрации занимают полимерные мембраны. Керамические мембраны применяются только в тех областях, где без них нельзя обойтись, например, при очистке некоторых видов промышленных сточных вод.

Все перечисленные материалы применяются для изготовления мембран различной формы – листовые, складчатые, рулонные и в виде полых волокон. Такая форма определяется в основном рядом технических задач, главной из которых является повышение площади фильтрации для увеличения производительности мембранного элемента.

Производители

В основном мировой рынок мембран формируется за счет продукции известных фирм из стран Запада и Японии. К настоящему времени выпуск мембранных материалов не выделился в самостоятельную отрасль, их производители входят в состав компаний, имеющих более обширный ассортимент. Так, корпорация Film Tec (США), ведущий производитель мембран для обратного осмоса, была основана в 1977 г., но уже в 1985-м вошла в состав химико-фармацевтической компании Dow Chemical. В настоящее время Film Tec специализируется на производстве мембранных материалов для использования в промышленности, муниципальном хозяйстве, быту.

Другой крупный производитель мембран из США – Osmonic. Эта фирма начала свою деятельность в 1969 г., выведя на рынок аппарат обратного осмоса с применением технологии тангенциального потока Crossflow. В 2003-м она также вошла в состав крупнейшего мирового концерна – General Electric – и стала называться GE Osmonic. Сегодня корпорация занимается оборудованием для очистки питьевой воды, водоподготовки для ТЭЦ, котельных и бойлерных, а также очистки муниципальных стоков. Кроме того, существует компания Osmonic Inc. (США), которая занята разработкой технологий водоподготовки, получения обессоленной воды и очистки стоков.

Еще один признанный лидер в производстве мембран для водоочистки – Hydranautics (США). Это фирма была основана в 1963 г. в Калифорнии и одной из первых (1970) начала производство мембран для обратного осмоса. В 1987-м компания объединилась с корпорацией Nitto Denko (Япония), крупнейшим игроком на рынке полимеров. Сегодня ассортимент Hydranautics включает мембраны для получения питьевой воды, воды для теплотехники, очистки сточных вод, опреснения морской воды. Фирма выпускает рулонные обратноосмотические элементы повышенной производительности (серии ESPA и LFC) и селективности (серия CPA).

В мире широко известны мембраны компаний Koch-Glitsch GmbH (Германия) и Koch Membrane Systems Inc. (США). На их заводах производят трубчатые и спиральные половолоконные мембраны для обратного осмоса.

Крупнейшие производители мембран на Дальнем Востоке – уже упомянутая корпорация Nitto Denko и Toray Inc. (Япония).

Отметим: в последние годы на рынке появились новички, потеснившие в некоторой степени ведущих игроков. Они сосредоточили свое внимание на выпуске более простых в технологическом плане материалов – преимущественно для бытовой техники. Этим производителям пока не по силам выпуск мембран, например, для опреснения морской воды или отчистки стоков.

Основные поставки мембран в Россию осуществляются за счет продукции ряда западно-европейских фирм, а также производителей из США.

На практике используются не сами мембраны, а мембранные модули, которые монтируются в системы водоочистки. Изготовители этих модулей применяют мембраны собственного производства или покупают их у других производителей. В настоящее время в мире насчитывается около сотни крупных производителей мембранных модулей, причем около половины выпускают и мембраны.

В нашей стране также имеется ряд достаточно серьезных производителей полимерных мембранных материалов и модулей. К их числу следует отнести ЗАО «Владипор» (Владимир), выпускающее широкую гамму листовых и рулонных мембранных элементов. При изготовлении заменяемого рулонного элемента предприятие использует полимерные мембраны из полисульфонамида.

Производство полисульфоновых мембран в виде полых волокон осуществляет ГП ВНИИПВ (Мытищи, Московская обл.); ГНИИ «Кристалл» (Дзержинск, Горьковская обл.) выпускает трубчатые мембраны. Рядом отечественных научно-производственных фирм освоен выпуск трековых мембран. В нашей стране изготавливаются и керамические мембраны. Так, НПО «Керамикфильтр» () производит трубчатые мембраны типа КМФЭ, а НПЦ «Ультрам» – листовые металлокерамические.

Среди производителей мембранного оборудования для водоподготовки можно отметить, например, «Медиана-Фильтр» и «Национальные водные ресурсы» (оба из ) и фирму «Владистат» (Владимир).

Специфика применения

При эксплуатации мембранных модулей существует ряд ограничений, которые обусловливаются высокой чувствительностью мембран к загрязнению. Для снижения степени загрязнения перед мембраной устанавливают систему предварительной обработки воды, а для предотвращения загрязнения применяют различные технические приемы, например, использование турбулизирующих сеток между мембранами.

Тем не менее все мембраны в процессе работы рано или поздно «забиваются» и теряют способность к фильтрации. Для дальнейшей эксплуатации их необходимо либо очищать, либо заменять. Исходя из такого положения вещей, производители мембранной техники специализируются на выпуске реактивов и оборудования для восстановления мембран или на производстве заменяемых фильтровальных элементов.

В основном заменяемые элементы применяются в системах бытовой доочистки, установках локальной водоподготовки, а на крупных станциях водоснабжения и промышленных объектах предусматриваются системы восстановления мембранных модулей. Для производителей и торгующих организаций более предпочтительна работа с заменяемыми мембранными элементами.

Качество и цены

Качество мембран определяется не только их гидравлическими характеристиками, механической, термической и химической стойкостью, высокими производительностью и селективностью, но и, самое главное, способностью сохранять эти параметры постоянными в течение всего срока эксплуатации. Имеются определенные параметры качества и при изготовлении мембранных модулей.

Модули тоже должны обладать рядом свойств: легкозаменяемостью в системах очистки, прочностью корпуса, герметичным креплением, большой поверхностью фильтрации, обеспечивающей необходимую скорость фильтрования, отсутствием застойных зон.

Практика показывает, что в начале эксплуатации параметры могут быть одинаковыми у мембран широкого круга производителей. А вот выпускать долговечные мембраны с характеристиками, соответствующими лучшим образцам в течение всего срока службы, под силу не всем производителям. И даже значительное снижение цены на мембранные модули не может компенсировать ухудшение их качества.

Цены на мембраны и мембранные модули на российском рынке диктуют ведущие мировые производители, хотя на них и оказывает влияние его специфика.

Ввиду того, что срок службы мембранного фильтровального элемента невелик по сравнению со сроком работы другого фильтрационного оборудования, цены на них несколько завышены.

Специфика рынка

Рынок мембранных материалов очень динамичен. С ростом числа эксплуатируемых мембранных установок растет объем продаж мембранных фильтрующих элементов. Существует множество фирм, осуществляющих поставку, монтаж и наладку фильтрационного оборудования. В подавляющем большинстве такая техника закупается под заказ и на складе практически не хранится.

В то же время для бесперебойного снабжения потребителей сменными мембранными модулями, имеющими небольшой срок службы, необходимы постоянные представительства торгующих организаций, имеющие собственные складские площади. Несколько лет назад на рынке существовали определенные сложности с регулярной поставкой расходных материалов и сменных мембранных модулей. Но сейчас налажена система сервисного обслуживания, которая и осуществляет периодическую замену отработанных элементов.

Кроме того, для российского рынка характерна черта, связанная с продажей сменных элементов, не требующих сервисного обслуживания специалистов. Речь идет об обратноосмотических фильтрах для бытовой доочистки питьевой воды. В этих установках используются мембраны производительностью 150–250 л/сут. Очевидно, что перспективы развития данного сектора рынка мембран очень велики, поскольку потенциальным покупателем такой продукции является каждая семья.

Как уже упоминалось, производство непосредственно мембран и мембранных модулей в основном сосредоточено в США, Западной Европе и Японии. На их долю приходится свыше 90 % объема производства. В то же время эти регионы и потребляют примерно 75 % произведенной продукции.

Показатели российского рынка намного скромнее, но перспективы его развития неплохие. К сожалению, к факторам, сдерживающим спрос на мембранное оборудование, стоит отнести относительно низкий уровень доходов массового потребителя, который порой просто отказывается от систем водоочистки.
Комментарии (0)