1、水处理用高效纳滤复合膜开发制造创业计划书水处理用高效纳滤复合膜开发制造创业计划书 摘要 世纪是水的世纪, 人类文明及可持续发展正面临着气候异常变化导致的水患，人口爆炸增长导致的水资源短缺，以及工业化失衡发展导致的水污染加剧的严重威胁。2006年第四届世界水论坛宣言警告：下一次世界大战将因水而起! 2009年1月的瑞士达沃斯世界经济论坛报告也说，全球正在面临水破产的危机，水资源今后可能比石油还昂贵。事实上，全球逾亿人面临缺水,因水而起的局部冲突越来越多。在缺水地区，“水安全”堪与“国家安全”相提并论。 清洁水源的急剧减少与洁净水及优质水的需求急速增加这一矛盾促使先进的水处理技术开发越来越受到各国
2、的重视。GWI（Global Water Intelligence）数据显示, 2009年，全球水市场的规模将达到4630亿美元，并以2-3倍于GDP 的增长速度快速增长, 到年, 其规模将达12000亿美元。 我国被联合国列为13个贫水国之一，人均只占世界人均水量的四分之一。据预测，2030年中国人口将达到16亿，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，因此开发新的水资源如进行海水淡化势在必行。此外，近年来我国废水、污水排放量以每年18亿吨的速度增加，全国工业废水和生活污水每天的排放量近1.64亿吨，其中约80%未经处理直接排入水域。因此废水处理及再利用在我国将尤为重要。 膜分离技术作为
3、一种高科技水处理手段, 因其分离精度高,安全，环境友好, 易操作等优点将成为水处理的首选技术。膜法水处理已成为水工业增长潜力最大的领域, 全球年增长率高达。2004年全球膜市场的销售额是63亿美元，2007年全球膜销售额达到83亿美元。根据发展趋势，2011年全球膜市场销售额预计将达110亿美元。中国是全球增长最快的膜产业市场之一，2005年中国膜制品及工程产值是100亿人民币，2006年和2007年的增长速度都在30%以上。2007年中国膜市场的销售额是170亿元人民币，预计2009年将超过200亿元人民币。今后中国膜市场还将以每年25%30%的速度增长。在水处理用分离膜中，纳滤和反渗透复合
4、膜因对有机小分子和无机盐离子的卓越的分离性能, 而拥有更高的增长率。目前我国纳滤和反渗透复合膜市场被美日几家大公司, 如Dow Chemical，Nitto Denko, Toray 等垄断。 本人获南京大学学士学位,中科院硕士学位,及新加坡国立大学博士学位. 从1991年开始在中科院从事高效反渗透, 纳滤复合膜的研制工作，拥有专利技术，采用独特的方法解决了困扰业界的难题（耐氯,氧化性和耐污染差）, 与通用工艺相比,膜寿命超过倍。使得我国在该领域拥有自主知识产权。而后在新加坡国立研究院和跨国公司从事纳米芯片级有机及无机聚合物纳孔薄膜研究开发及管理工作逾年。本团队其他成员或具有高科技起步公司创业
5、经验。或具有丰富的相关知识储备，科技管理经验，或具有多年市场经验，或具有超强创新能力，或丰富财务管理经验，这样优势互补的团队是本项目成功的保障。 我们将以技术创新为宗旨，以振兴民族高科技为己任，以创造健康美好生活为目标。通过我们的技术和产品， 打破国外大公司对我国技术及市场的垄断。公司所需资金及分阶段发展规划总投资额万，其中技术入股3万,自筹0万,争取中央及地方政府政策支持200万,拟引入天使基金400万。资金用途: 公司股东实际出资主要用于:生产设备投资500万元, 基础建设投资100万元,剩余100万元用作前期流动资金。预计分三阶段发展。一，小规模试机，使膜质量, 可靠性和稳定性达到国际水
6、平，一些指标国际领先。经费5万元。时间个月，包括厂房及洁净室建设，定制成膜设备，安装，调试，优化工艺，质量检验等。二，中试及规模生产高性能高稳定性及高可靠性的膜产品， 时间2个月， 经费万。订购纯化设备，检测设备，批量订购原料-聚砜底膜，溶剂，试剂等。三，膜组件及设备， 时间约2个月。经费约0万。预期销售目标：投资约20个月起第一年， 年销售膜产品3000 平方米， 约100万。第二年，销售膜产品50平方米， 约500万，盈亏平衡并开始赢利。第三年起，开始销售膜组件15000-20000套(膜面积约7.5-10万平方米,2000-3000万元）。 第五年起，开始介入水处理工程， 产值可达500
7、0万，年增长率约30-50%。成本构成初步分析：水，电，人力，场地租金，固定资产折旧，原料。厂房改造： 需要控制洁净度，温度，湿度的车间。设备主要包括提纯设备，成膜设备，检测设备等, 占初期投入的80%以上。尤其自动化的成膜设备,包括支撑底膜成膜设备,复合膜成膜设备，需要定制。所需花费又占总设备的约8。公司概述： 本公司从事水处理用高效反渗透（RO）和纳滤（NF）复合膜开发，生产，膜组件销售及水处理工程的承接。反渗透（RO）和纳滤（NF）复合膜在各种水处理领域表现出优异的性能，广泛用于化工工艺过程和废水处理, 市政自来水处理, 商用及民用水工程，单级海水淡化和苦咸水脱盐等。目标客戶：第一阶段客
8、户：膜组件公司，并与其共同开拓市场。第二阶段客户： 城市居民。第三阶段客户： 承揽工程包括市政，民用，纯水需求公司如制药厂，半导体厂等， 工业废水排放公司，帮助其节能减排。利润估算：从第二年投产以后， 第一年， （万），第二年， 毛利润（）， 第三年毛利润（50），第四年 ， 第五年以后 (初期固定资产折旧完毕)110-150。风险评估：产品质量稳定性及可靠性没达预期。解决方案，与国内外科研机构合作攻关, 严格控制生产过程关键环节, 包括优化工艺参数，控制环境条件等, 以确保产品质量。客户接受程度低。 解决方案，免费试用,先供货，后付款，增加免费保修年限，提供最优质售前及售后服务, 使产品尽快
9、打开知名度。后续资金链不足，解决方案, 采用各种融资渠道，包括风投，私募基金，职工集资，银行贷款，企业债券，创业板上市等。管理团队及重点员工不稳定。解决方案,实行员工入股计划, 稳定重点员工。技术与产品详细介绍 水处理技术按处理工艺分可分为化学方法，生物方法和物理方法。其中物理法包括沉淀、气浮、过滤等处理方法。膜分离技术属于物理方法中的过滤范畴,通过一层类似滤网的薄膜在一定的压力下将不需要的成分过滤掉。液体分离膜按照薄膜孔径及被分离物尺寸可分为， 微滤 (MF ，Microfiltration)， 超滤(UF， Ultrafiltration)， 纳 滤 (NF， Nanofiltration
10、) 和反渗透(RO， Reverse Osmosis)。它们的过滤精度按照以上顺序越来越高。其工艺及技术难度, 产品附加值依次增加。 微滤能截留0.1-1 微米之间的颗粒，微滤膜允许大分子有机物和溶解性固体（无机盐）等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar。 超滤能截留0.002-0.1 微米之间的颗粒和杂质，超滤膜允许小分子物质和溶解性固体（无机盐）等通过，但能有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征超滤膜的切割分子量一般介于1,000-100,000 之间，超滤膜两侧的运行压差一般为1-7bar。 纳滤
11、是一种特殊而又很有前途的分离膜品种，它因能截留物质的大小约为1 纳米（0.001 微米）而得名，纳滤的操作区间介于超滤和反渗透之间，它截留有机物的分子量大约为200-400 左右，截留溶解性盐的能力为20-98%之间，对单价阴离子盐溶液的脱除率低于高价阴离子盐溶液，如氯化钠及氯化钙的脱除率为20-80%，而硫酸镁及硫酸钠的脱除率为90-98%。纳滤膜一般用于去除地表水的有机物和色度，脱除井水的硬度及放射性镭，部分去除溶解性盐等，纳滤膜两侧运行压差一般为3.5-16bar。 反渗透是最精密的膜法液体分离技术，它能阻挡所有溶解性盐及分子量大于100 的有机物，但允许水分子透过，第一代醋酸纤维素反渗
12、透膜脱盐率一般可大于95%，反渗透复合膜脱盐率一般大于98%。它们广泛用于海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离等过程，在离子交换前使用反渗透可大幅度地降低操作费用和废水排放量。反渗透膜两侧的运行压差为5-90bar。 下表为被分离物，分子尺寸和膜种类关系示意图：就纳滤和反渗透而言, 复合膜因其可将膜的截留率,水通量,稳定性等性能优化而成为当前发展最快、研究最多的膜品种。它是指在多孔的支撑膜(基膜底膜)上复合一层很薄的、致密的、有特种分离功能的另一种材料。与一体化膜比较, 复合膜的表面致密层厚度很薄, 从而使膜同时具有高的溶质分离率和水的透过
13、速度。 典型复合膜发展经历以下重要阶段典型复合膜发展概況年代公司膜材料商品1970North Star聚脲NS-1001975Division聚醚胺PA-3001977North Star聚哌嗪 酰胺 NS-3001980Film Tec芳香聚酰胺FT-301980Toray糠醇异腈酸酯缩聚物PEC-10001983Nitto Denko聚哌嗪酰胺 NTR-7200聚哌嗪酰胺 NTR-7200聚哌嗪酰胺 UTC-20聚哌嗪酰胺 UTC-70聚哌嗪酰胺 UTC-801985Film Tec芳香聚酰胺NF-40芳香聚酰胺NF-701986Dow Chemical芳香聚酰胺FT-30SW1995Hy
14、dranautics芳香聚酰胺ESPA 复合膜构造如下图所示:1. 聚酯材料增强无纺布，约100微米厚；提供足够的机械强度, 它具有坚硬、无松散纤维的光滑表面。2. 聚砜材料多孔中间支撑层，厚约30-50微米；提供可附着超薄聚酰胺薄膜的孔结构和表面。其孔径约为5-20纳米左右。3. 聚酰胺材料超薄分离层，厚约 50-300 纳米。用于反渗透的薄膜孔径约为0.2-0.6纳米, 用于纳滤的薄膜孔径约纳米。其分子结构，形态结构及形貌结构决定了膜的分离选择性，水透过量,以及膜的使用寿命。 其复合成膜工艺示意如下图: 下表列出了囯外主要商用纳滤及反滲透膜商品, 膜材料及生产商: 囯外主要商用纳滤及反滲透
15、膜 公司 膜材料 商品 陶氏化学芳香 聚酰胺 NF-50, NF-70, BW-30-4040,(Dow Chem/Film Tec) SW-30HR TW30-4040 聚哌嗪酰胺 NF-40, NF-40HF日本东丽 芳香聚酰胺 UTC-20HF, UTC-60, SU- 700/900(Toray) 交联聚醚 SC-100, SC-3000日東電工 聚醚/聚砜混合型 NTR-7410, NTR-7450, NTR-729HF(Nitto Denko) 海德能 芳香聚酰胺 UHT-ESPA, UHY-ESPA (Hydranautics) 杜邦 芳香聚酰胺 Permasep B-9, B-
16、10 当前在反渗透及纳滤复合膜产品中,芳香聚酰胺占绝对优势地位,其聚合过程及分子结构如下： 芳香聚酰胺复合膜具有脱盐率高，水通量大，应用PH范围宽，耐生物降解，操作压力低等优点。缺点是不耐氧化，氧化后性能急剧衰减，抗结垢及耐污染能力差。针对其缺点，各国科学界花费大量人力，物力和财力。科学家们从分子结构入手，采用全交联结构, 或采取适当的后处理工艺来提高膜的耐氯氧化能力。我们的解决方案及技术优势 (processes, relevant patent and papers are available upon request) 纳滤/反渗透膜应用及市场介绍, 主要竞争对手分析: 需求增加，供应减
17、少及质量下降是导致地球水危机的三个主要因素。其中，人口增长，及城市化导致需求上升,工业化污染导致水质下降。到年， 全球有亿人口生活在缺水地区。我国个城市中，有超过个城市缺水， 其中100多个城市严重缺水,包括14个沿海开放城市，32个特大城市。当前，水缺口达五分之一。下图为全球到场2025年缺水城市分布地图，红色为严重缺水城市区域。届时,我国在此分布图上将呈现祖国江山一片红的景象。 基于如此严峻的形势,预计未来年，我国在水处理领域将花费亿美元。当前水处理市场中，49%为工业水处理，44%为市政水处理，其它7%为商用及民用水处理。膜法可应用于以上所有领域, 尤其在由不断出现的新的合成化合物造成的
18、污染领域,传统的处理工艺难以提供健康安全的水质, 而膜法在此领域能发挥无可替代的作用。各种液体分离膜在中国市场的份额如下表所示。其中反渗透纳滤膜（）占一半比例。% Market Share of Various Membranes in ChinaRO/NF50UF15MF30Others5反渗透/纳滤膜的具体应用简单介绍如下：1，硬水软化因其对高价盐离子的高选择性分离能力，硬水软化、脱盐应用成为纳滤膜目前的最大市场。2，苦咸水, 海水淡化及超纯水的制备, 反渗透膜以其对小分子及离子的卓越的分离能力，在该领域表现出无与伦比的优势。3，饮用水中有害物质的脱除传统的饮用水处理主要通过絮凝、沉降、砂
19、滤和加氯消毒来去除水中的悬浮物和细菌, 而对各种溶解性化学物质的脱除作用却很低。纳滤膜由于其本身的性能特点, 十分适合于此方面的应用。实践表明, 纳滤膜可用于脱除河水及地下水中含有的三卤甲烷中间体THM (加氯消毒时的副产物, 为致癌物质)、低分子有机物、农药、异味物质、硝酸盐、氟、硼、砷等有害物质。4，中水、废水处理中水一般指大型建筑物排放的生活污水, 经纳滤膜及反渗透膜处理后可作厕所冲洗等非饮用水之用。在各种工业废水中, 如造纸漂白废水的处理等及生活污水, 纳滤膜与生物处理法(如活性污泥法) 相结合也已进入实用阶段。竞争对手分析。国际陶氏化学（Dow Chemical） 做为复合膜的研究与
20、开发的先驱, John Cadotte 在1967年发明了一系列复合膜：NS-100、NS-200、NS-300和FT30, 及微孔聚砜支撑膜。这些发明现已成为所有商品化反渗透和纳滤复合膜的基础。1977年John Cadotte 等成立了FilmTec公司，从此，FilmTec公司作为复合膜的发明者和复合膜合成技术及生产技术发展的领导者，引导着复合膜技术产业的发展。1985年成为美国陶氏化学公司收购Film Tec公司。使陶氏化学FILMTEC品牌的反渗透和纳滤膜产品市场占有率世界第一。其领袖地位至今无人撼动。 陶氏FILMTEC膜元件有不同的型号： NF270中等脱盐率和硬度透过率的纳滤膜
21、NF200中等硬度透过率的纳滤膜NF9090%左右盐份的去除率的纳滤膜XLE极低能耗(压)反渗透元件 LP超低压反渗透元件，新一代高脱盐率超低压反渗透膜元件 TW30胶带缠绕标准低压反渗透膜元件BW30玻璃钢缠绕标准低压苦咸水反渗透膜元件 BW30LE低能耗苦咸水反渗透元件 SW30海水和高盐度苦咸水(亚海水)反渗透元件 SW30HR海水高脱盐率(单级海水淡化)反渗透元件 下表列出了陶氏化学近年所承担的代表性水处理项目: 东丽(Toray)上世纪年代， 东丽推出糠醇异腈酸酯缩聚物反渗透复合膜PEC，与Film Tec 一起领跑该领域，成为反渗透膜领域公认的先驱者。此后又推出UTC-20HF等一
22、系列超低压，高通量纳滤膜，一直在该领域保持领先地位。 东丽的膜产品事业，开始于半导体产业的超纯水制造，现在以海水淡化、苦咸水淡化为主。特别是在海水淡化领域，目前在世界各地已达到累计54万m3/d以上的使用业绩。另外，在锅炉给水、工业纯水以及废水处理与再利用的膜用途方面，东丽的各种膜产品包括抗有机物污染性能优异的低污染RO膜产品，受到大规模水厂客户的极大关注。 东丽的主要的液体分离膜产品系列： 低压高脱盐型反渗透复合膜元件TM7 超低压大通量型反渗透复合膜元件TMG 极超低压节能型反渗透复合膜元件TMH 低污染高脱盐率反渗透复合膜元件TML 高脱盐海水淡化反渗透复合膜元件TM8 节能型海水淡化反
23、渗透复合膜元件TM8L 超高压海水淡化反渗透复合膜元件TM8H 超低压大通量纳滤复合膜元件TMH 下表列出了东丽公司近年所承担的水处理项目: 2009年与中国蓝星(集团)股份有限公司合资建设的反渗透膜项目, 预计到2015年，在中国市占率达30%。日东电工集团美国海德能公司 (Hydranautics) 美国海德能公司（HYDRANAUTICS）创立于1963年，总部位于美国加利福尼亚州OCEANSIDE市。1987年并入日本日东电工集团。海德能公司自1970年进入反渗透水处理领域，从上世纪90年代起, 成功开发出ESPA(energy saving Polyamide) 超低压, 节能型系列
24、纳滤膜及一系列耐污染纳滤/反渗透复合膜，使其在该领域全球市占率仅次于陶氏化学。 主要产品系列:超低压大通量反渗透膜ESPA系列 低压高脱盐反渗透膜CPA系列 低污染高脱盐反渗透膜LFC系列食品级浓缩分离用反渗透膜QUALSEPDairyRO系列 卫生级反渗透膜SanRo系列 卫生级热消毒型反渗透膜SanRo-HS系列 超低压大通量纳滤膜ESNA系列 亲水性聚醚砜中空纤维超滤膜HYDRAcap系列 除浊用可反冲洗卷式超滤膜RS系列 下表列出了日东电工公司近年水处理项目: 与国际竞争对手相比本公司拥有的竞争优势包括,贴近国内快速发展的市场，抓住国家政策机遇，利用国内充沛人才资源。与国内外研发机构合
25、作，拥有并不断开发独特核心技术，加之创业团队的国际化视野及管理,定能与国外同业一争高下。国内 杭州北斗星膜制品公司 2002杭州水处理技术开发中心投资组建, 引进FT-30系列膜的制造技术与生产线, 从事卷式反渗透膜元件,纳虑膜元件,海水淡化膜元件研发、生产和推广。主要产品包括BDX4040B系列苦咸水淡化反渗透膜元件, BDXN40系列卷式纳滤膜元件, BDXB-ULP系列超低压反渗透膜元件。 时代沃顿 成立于2000年，是中国南车集团南方汇通股份控股的子公司， 2001年从美国引进FT-30系列芳香族聚酰胺反渗透复合膜的制造技术与生产线, 20042005年初先后小批量投产, 2005年占
26、国内反渗透膜市场2.5, 2009 年占8%。具有年产300万平方米的复合反渗透膜专业化制造能力。公司主要产品分为极低压（XLP）系列、超低压（ULP）系列、低压（LP）系列、海水淡化（SW）系列。公司的膜产品及技术广泛应用于食品饮料、医疗制药、市政工水处理、工业用高纯水、锅炉补水、海水淡化、电子行业超纯水、废水处理与回用、物料浓缩提纯等多种行业。自2003年首次将国产反渗透膜应用于山西铝厂、大连热电等工程以来，年销售量呈40的增长。其脫盐率达99.7%，但价格比国外同类产品低1/3。 中国蓝星(集团)股份有限公司与日本东丽公司合资建设的反渗透膜项目8月也已在北京开工建设。这一项目年产反渗透膜
27、618万平方米、反渗透膜元件13万支，将于2010年10月投产，建成后将成为我国最大的反渗透膜项目。 与国内竞争对手相比本公司竞争优势包括,拥有国际领先的核心技术优势，不断完善和开发新技术的能力，加之团队拥有跨国公司的管理经验及视野，定能与国内同行携手共同打破跨国公司垄断。新起步公司的机会： 从下表所列全球纳滤/反渗透膜市占率的变化，我们发现，最大两家公司， DOW Chemical和Nitto Denko 市占率有缩小的趋势， 这说明随着市场应用范围和领域的不断扩大，后起公司有很大机会脱颖而出。时代沃顿即是一个最佳的例子，公司用6年的时间, 到年, 其在中国的市场份额快速增加到。Compan
28、y% Market Share Globally20032006Dow/FilmTec3431Nitto Denko/Hydranautics3028Toray1115GE Osmonics85Koch/Fluid System57Toyobo45TriSep43Others 46本公司市场定位及经营模式： 随着中国经济的快速发展,人们生活水平的快速提高,追求优质,健康生活品质的愿望越来越强烈。本公司初期将瞄准城市居民所需的优质饮用水领域,从普通市政自来水中进一步去除: 细菌病毒, 有机污染物, 杀虫剂、除草剂, 工业原料和副产物，如有机氯化合物,以及重金属离子等，以提供居民可直接饮用的更健康
29、，更优异的水质。本公司开发的超低压，高通量耐氯纳滤复合膜将会在含有较高游离氧化性氯的城市自来水处理具有明显的优势(根据世界卫生组织的要求,市政饮用水至少需0.5ppm游离氯以有效杀灭细菌)。与占据市场主力的超滤膜相比较,因其对有机小分子污染物，杀虫剂、除草剂及高价重金属离子的分离几乎无能为力而使水质不能达到优质标准。与耐氯性较差的通用反渗透膜相比,本公司的耐氯纳滤复合膜使用寿命更长,所需水压低,水通量大,因而有更大的成本优势，同时能够保留被反渗透膜除掉的对身体有用的低价矿物质。在城市居民所需的优质饮用水这个水处理领域应用的细分市场,本公司将充分利用我们的纳滤膜产品的技术及成本优势,与膜组件公司
30、紧密合作共同开辟与挖掘这一蕴涵无限商业机会,潜力极大的市场。膜技术的制约因素及当前进展： 评估一项水处理技术优劣,通常从功能，经济，环境， 资源利用，以及社会性等几个方面来考察。 基本功能是指其能稳定地,按质按量地提供所需用水。包括对被去除物如重金属，有机污染物，细菌，病毒等去除能力，也包括适用范围，持续能力，灵活性，可靠性等。经济性包括技术成本，建设成本，使用成本，维护成本，人力成本等。环境考量则强调是否造成二次污染等。可利用资源的考量包括安装，运行所需的能源消耗,以及可资利用的能量。 与传统水处理技术相比，膜分离技术具有卓越的分离功能和无与伦比的环境友好的特点,但初期的技术开发造成的高成本制约了其快速推广应用, 因而不断降低成本成为推动膜法水处理技术的重要动力之一。从下表可以看出，与年相比，年的膜的成本下降了86%，与此同时， 水通量提高约两倍，盐透过率倒数(溶质截留的另一种表达方式)增加了6倍。这归因于业界的不懈努力,以及各国政
