①海水淡化主要由取水、超滤、反渗透、后矿化等工序系统组成，膜技术在其中发挥了重要作用。图为唐山曹妃甸阿科凌海水淡化有限公司的生产车间。(CFP 供图)

党的十八大报告提出，提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国。海洋强国作为十八大热词，关注度逐渐提升。那么，在部分海洋先发领域中已有所应用的膜技术，将如何抓住海洋强国的战略机遇获得更长远的发展?膜行业还需在哪些方面努力才能更好地助力海洋强国战略?

找切入点，立足海洋科技创新

十八大报告特别强调了建设海洋强国的基本内涵，即“四个转变”：要提高资源开发能力，着力推动海洋经济向质量效益型转变;要保护海洋生态环境，着力推动海洋开发方式向循环利用型转变;要发展海洋科学技术，着力推动海洋科技向创新引领型转变;要维护国家海洋权益，着力推动海洋权益向统筹兼顾型转变。

国家海洋局科技司司长雷波表示，世界主要的海洋国家有英国、澳大利亚、巴西、美国、加拿大、日本等。这些国家在推动海洋资源的开发和保护工作时，对海洋科技创新依赖程度非常高。而且，这些国家在科技政策制定上有一定的相似度，都在对海洋资源实现可持续开发利用的同时，不断加强人类活动对海洋和海洋生态影响的关注。

雷波还表示，我国海洋强国战略发展到2020年要实现向创新引领型的转变，2030年要实现海洋科技的快速提升，2050年争取使海洋科技创新能力水平达到世界前三位，即除了美国和欧盟外第三的位置。海洋强国战略建设应该从需求出发，立足于我国自身实践并充分发挥我国治理体制优势来推动海洋科技发展，努力使我国海洋科技实现“弯道超车”。

因此，膜技术要服务海洋强国战略，找准切入点很重要。中国工程院院士徐南平指出，膜技术应该关注海洋战略的“四个转变”，尤其要服务于海洋科技创新;同时，面向海洋工程中的重大需求，加强膜集成技术的研究，推动膜产业向海洋领域发展，提升膜技术在海洋强国战略中的贡献度。

据南京工业大学副校长、国家特种分离膜工程技术研究中心主任邢卫红教授介绍，部分海洋国家对膜相关的海洋研究投资正在加大。例如，美国、新加坡都设立了专门的海洋研究机构，而且在与膜相关的方面投入了巨大经费。新加坡投入了很多研发经费到海水淡化领域;美国则是从20世纪50年代开始就对海水淡化进行研究，到20世纪80年代投入已超过15亿美元。其中，仅加州政府对海水淡化的投资就达到3000万~5000万美元。而且，美国近年来在船舰领域也布置了许多关于膜的研究课题，比如船舰废水处理、燃料电池膜等方面都有许多经费支持的项目。

②中国工程院院士高从堦为青岛琅琊台集团海洋微藻生产DHA的废水处理引入了膜技术。图为高从堦参观琅琊台的生产工艺。(薄克国 摄)

先发领域，还需加强应用推广

据悉，海洋工程中的膜技术已经成为当前和未来国际竞争的一个核心焦点。

邢卫红介绍，膜技术在海洋工程的先发领域和新兴领域中已有所应用。其中，膜技术在先发领域的应用需要大面积推广。例如，膜技术在海水预处理方面的应用大有前景。

“2014年，海水作为冷却水用量已达到了3亿吨的规模。随着海水水质的恶化，超微滤技术直接进行海水预处理会大有可为。”邢卫红说。

而膜技术在海洋船舶环保方面的应用更为广泛。据了解，全世界贸易中的60%是通过海运完成的，中国对外贸易90%是通过海运完成，我国海运舰队运量居世界第四位。

据南京工业大学教授范益群介绍，船舰在海洋中运行时间长，所携带淡水通常不够用;而相比陆用海水淡化装置，舰船海水淡化装备要求体积缩小50%，重量缩减20%，直接能耗大幅下降。因此，海水淡化装备小型化、轻量化和低能耗等要求日趋重要。

“我国反渗透膜制成的海水淡化装备，每天能生产60吨淡水，可保证船上人员包括吃饭、洗澡、洗衣服等的生活日常用水。目前，我国海巡舰的海水淡化装置能保证每人每天230千克的淡水供应;英国的可移动箱式海水淡化装置，每天可生产2万吨淡水。”范益群说。

邢卫红还表示，船只产生的生活污水、含油污水同样需要处理，比如全世界船只每年携带的120亿吨左右的压舱水。

“压舱水一般是从一个区域进入，到另一个区域排出，这有可能造成不同国家生物种类入侵问题。因此，压舱水处理对除菌率有要求。目前，能用于压舱水处理的膜技术也有多种。其中，大连理工大学用聚芳醚砜酮(PPESK)中空纤维微滤膜做水处理，除菌率达100%。”范益群说。

此外，为了保护环境，国际海事组织(IMO)提出了控制船舶柴油机有害排放的MARPOL公约附则Ⅵ，附则设定了船舶硫氧化物、氮氧化物等污染物的排放限值。我国于2006年5月23日加入，同年8月23日对我国生效。目前，IMO规定船舶使用的燃料油的含硫量限值为3.5%，这一限值到2020年将降低至0.5%。此外，全球还建立了4个排放控制区，规定所有远洋船在排放控制区内都要使用含硫量低于1%的燃油，而这一限值已于2015年1月降低至0.1%。

范益群表示，船舶运行过程中硫化物排放量占到全世界硫化物排放总量的13%，在某些港口业发达的地方，这个数据能达到30%~40%。研究整个海洋区域，按照远洋船舶油品含硫量阈值上下限计算，低硫油含量由3.5%降到0.1%，硫化物的排放可降低97%，但这两种硫含量的油价格相差却在50%左右。

“膜技术可以用于船舶烟气脱硫过程。”范益群表示，膜可以将船舶发动机排出气体中的二氧化硫透过去进而用碱液进行吸收。发动机排出的气体是有一定的温度，因此目前陶瓷膜较多应用于该领域。此外，船舶尾气中的氮氧化物和粉尘等都可以借助膜技术进行处理。

③去年12月，国家科技支撑计划“大中型海水淡化产业化技术研发及应用——5万吨/日水电联产与热膜耦合研发及示范”课题在北京启动。(华理 摄)

新兴领域，寻找更多用武之地

邢卫红表示，随着海洋油气开采、海洋渔业、海洋再生能源等行业的兴起，膜技术在这些领域也有广阔的应用空间。

“海洋油气业是未来海洋工程的支撑点。海上油气平台的水分离、含油污水处理、天然气除杂、隋性气体回收和可燃冰分离问题都需要膜技术参与。”邢卫红说。

据中国科学院大连化学物理研究所研究员曹义鸣介绍，目前在海洋油气开采中应用的主要是聚酰亚胺膜和FDA膜。

近年来，我国已成为世界第一水产品养殖大国，而且传统养殖业发展已经趋缓，正在转向海水养殖业。2014年，我国海洋渔业产出6000多万吨水产品，其中，海洋养殖占到4000多万吨。

邢卫红认为，传统养殖业需要的养殖面积大，且伴随着高能耗、高水耗和高污染。今后的养殖趋势是在单位水体内实现更高的养殖量。在循环水养殖过程中，由于喂料等过程会导致水质恶化和氨氮、COD、BOD等指标超标现象出现，借助膜技术对循环水进行增氧、富氧、净化等处理，可以实现循环水养殖对环境零污染。

此外，邢卫红表示，海洋可再生能源产业也是海洋新兴领域之一，该产业主要利用潮汐、波浪、温度、浓度差、海流能等来收集能源，膜技术在此领域会有广泛应用。例如，荷兰的盐差能发电是利用阴阳离子交换膜，使阴阳离子定向流动产生电能。

但膜技术自身的一些技术瓶颈制约了其在海洋新兴领域的发展。据天津工业大学教授吕晓龙介绍，我国溴资源越来越贫乏，但海洋中富含着海盐、钾、镁、溴等物质。膜蒸馏、膜吸收等一些方法可用于微量元素的提取。如果我国膜技术的浓水浓度能翻一倍，那么海水提溴、钾、镁等都可以实现。

邢卫红也表示，2014年，海洋盐业和盐化工行业的产值达到了1000亿元，增长速度也非常快。目前，膜分离在海洋盐业和盐化工应用中有一些中试装置，规模化应用还较少，这是因为分离精度没有足够高，在海水应用集成中还要继续解决抗腐蚀性、耐污染性和运行成本等问题。

实现目标，技术升级最紧要

据了解，世界500强企业中的陶氏杜邦、西门子和巴斯夫等公司都在进行膜材料研究。我国包括上市龙头企业在内的膜材料企业有1000多家，虽然公司规模都比较小，但我国膜产能每年正以20%的速度在增长，快于国际膜行业的产能增长率。“十二五”末期，我国膜行业产值已经突破千亿元。据中国膜工业协会透露，我国膜行业已定下“十三五”末期产值达到2500亿~3000亿元的发展目标。

结合我国膜行业当前的发展形势，为了更好地与海洋强国战略结合，邢卫红建议，膜技术要针对海洋工程中的资源开发利用和环境保护两大需求加大应用研究;建立技术导向机制，提升企业创新主体作用，让企业可以通过创新联盟把膜行业和船舶业等紧密结合，把膜技术引入到造船工业中;采取多元化融资方式，吸引民营资本参与进来，支持膜行业在海洋战略中的应用;同时，国家应该制定更多的鼓励政策，引导更多的膜技术在海洋重大专项中得到应用。

“最重要的是要在膜功能、膜结构等关键技术方面加强研究，实现面向海洋工程的膜材料设计和研究的不断突破。”邢卫红表示，在基础研究中，结合船的机理，使膜的孔径更均一，分离效果更好，性价比更高;在技术层面，围绕海洋工程进行专用膜研究，例如在海水淡化方面，开发出更加颠覆性的技术来实现膜产品的高性能、低成本，为我国饮水资源提供一道保障;在油气方面，开发出更多的高性能气体分离膜，并进行批量化生产;在工程方面，研究膜的综合利用技术，实现水资源综合循环利用，并针对部分园区和海岛完成水资源综合利用的工艺路线设计;在示范工程方面，建立一些面向海洋行业的示范工程，推广水处理膜和气体分离膜技术。

相关评论

观 点

在海洋经济中寻找机遇

杭州水处理技术研究开发中心主任郑根江：此前我国重点发展陆地经济，现在对海洋经济的重视提到了前所未有的高度，这正是我国海洋经济发展的机遇。从上世纪70年代开始，膜技术开始在我国海洋工程中应用。经过几十年的探索，膜技术不仅在我国海水淡化方面得到了应用，而且在海洋监测、海洋生物质、海洋石油、海洋渔业等领域取得了进展。相信随着海洋强国战略的推进，膜技术在海洋经济中的应用领域也会越来越广阔。

在水产养殖业大有前景

江苏省海洋与渔业局副局长蒋跃建：江苏是一个鱼米之乡，养殖面积在全国排第四，渔业产量全国第三。水产养殖面临着水安全和环境安全问题，避免水产养殖业自身的污染问题是水产行业发展的关键。膜技术可以很好地解决水产养殖业的污染问题，并且可以实现提高水质和封闭循环，进而提高水产养殖效率，实现水产养殖收益的提高。因此，膜技术在水产养殖业很有前景。

同时，膜技术在江苏省的海水淡化方面已经有了产业化成果，并且江苏省海水淡化产业也得到了国家海洋创新项目的支持。“十三五”期间，江苏省海洋产业要大力发展，膜技术是很重要的助力器。

在油气平台上有经济优势

大连欧科膜技术工程有限公司总经理栗广勇：由于膜体积小、质量轻，在油气平台上有广阔的市场。我公司有3套设备在中海油油气平台的燃料气调节过程中使用，可以将二氧化碳含量由50%降到10%。和氨法相比，虽然膜法投资需要1000万元，氨法投资只需要500万元，但氨法加上平台费用需要2000万元。因此，膜技术在油气平台上使用具有经济优势。

提升技术应用于海藻利用

中国科学院过程工程研究所研究员万印华：目前，海藻利用产生了许多废酸和废碱需要进行处理，膜技术可以参与其中，但是需要提高膜在强酸和强碱中的耐受性，这也是膜技术应用在此方面的难点。