国产离子膜：何时踏上金光大道

文/郁 红

国产离子膜：何时踏上金光大道

文/郁 红

在5月底召开的2013年全国烧碱行业技术年会上，国产离子膜的应用成为与会代表讨论的热点。国产离子膜已诞生4年，它的推广应用情况究竟如何？企业在应用时有哪些担心？国产离子膜未来应朝什么方向发展？大规模推广应用还需要开展哪些工作？笔者对此进行了调研采访。

国产膜试用效果初显

翻开世界氯碱离子膜的发展历史，我们看到了这样的一组数据：1964年，美国杜邦公司成功开发出了全氟磺酸树脂，商品名为Nafion；1975年由日本旭化成公司开发出全氟羧酸膜；1980年美国杜邦公司开发出900系列高性能全氟羧酸全氟磺酸复合膜；1983年日本旭硝子公司开发出800系列高性能全氟羧酸全氟磺酸复合膜；1987年日本旭化成公司开发出高性能全氟磺酸全氟羧酸复合离子膜；2009年山东东岳集团开发出DF988高性能全氟磺酸全氟羧酸复合离子膜；2012年山东东岳集团开发出DF2801高性能全氟磺酸全氟羧酸复合离子膜。

虽然在开发成功的时间点上，我国明显滞后于美日等国，但是从开发的效率上看，国外用了几十年的时间，而国产膜从真正开始研发到成功，只用了8年左右的时间，而且经过十余家企业的试用，取得了较好的效果。

笔者从2013年全国烧碱行业技术年会上获悉：经过在营创三征（营口）精细化工有限公司的试用，国产高强度DF988离子膜的检测指标已达到和部分超过国外同类型膜水平。其在DD350电解槽上的应用运行数据表明：从强度性能上看，DF988膜将能满足当前所有电解槽对离子膜的强度要求；能满足其他槽型对离子膜抗起泡性能的要求；比国外同类产品具有较低的膜电阻，但电流效率与之相同；作为无牺牲芯材离子膜，建议在电流密度≤4.5千安/平方米的电解槽上使用。据了解，在所有的电解槽中，DD350是有效电极面积最大的槽型，对离子膜强度要求最高，此前唯一满足DD350配套强度要求的是杜邦N966膜。

而中盐常州化工股份有限公司试用国产离子膜DF988和DF2801的结果表明，经过33个月的试用，国产离子膜工业化运行安全性能达标，达到了工业化运行的条件；本次使用的DF988达到国际同类产品水平，有部分指标优于国际同类产品；DF2801是带牺牲芯材的高强度离子膜，由于本次的离子膜DF2801厚度大于DF988，因此安全性能进一步提高。

对于国产离子膜，中国氯碱工业协会烧碱专家组组长刘国桢告诉笔者，从试用的结果看，现在的高强度无牺牲芯材膜（DF988）氯碱企业可以放心使用，有自主知识产权，能够替代进口，达到了打破国外垄断的目的。国内能够做到如此高精尖，而且达到国际同类水平集成应用技术的几乎没有，受到了国家的重视，许多领导人都去东岳集团参观过，因为这种达到国际高水平的集成创新确实很难。

中国氯碱工业协会名誉理事长徐荣一也表示，我们的烧碱产能、产量早已是世界第一，产能是美国的3倍。但是如果国产离子膜不能大规模工业化，永远依靠国外的三家公司来供应的话，我们将永远不能被称为“氯碱强国”。在全氟离子膜产品系列中，烧碱用离子膜的制造难度最大，被称为膜产品系列中的“皇冠”。 之前只有国外的三家企业能做，经过几十年改进才达到目前的水平，而我们刚投产时生产出的产品就达到了他们通用产品的水平，是非常不容易、也是非常成功的。国产离子膜一经推出，进口膜价格立即下降，烧碱行业已经集体受益。

推广应用面临瓶颈

不过，尽管国产DF988膜的性能已经稳定，达到了工业化运行的条件，可以替代进口，但其推广应用的现状并不乐观。

据介绍，DF988膜使用对象主要是使用高强度膜且电流密度≤4.5千安/平方米的电解槽。问题是国内使用这样电解槽的企业并不普遍，DF988膜的使用量很有限。多数电解槽需配用高性能膜，要求其性能要达到杜邦公司N2030、NE2040膜的水平。东岳集团DF2801膜就是以此为目标的高性能膜。因此DF2801膜就成为人们关注的重点。不过这种膜刚开始工业化试用，试用的企业不多，真实可靠的试用数据也不多。很多企业都对试用处于观望之中，这必将影响国产DF2801膜的大规模应用。

宜宾天原集团股份有限公司技术总监张定明说，企业追求的是生产的稳定性，因此在膜的选择上是比较保守的。现在企业都不景气，对国产膜的性能又不是太了解，因此都不愿意冒风险。

“与国外高性能离子膜相比，DF2801膜的电性能指标尚存在一些差距，每吨烧碱的电耗高出30～40千瓦时，影响单位成本20元左右，这也是影响国产离子膜推广应用的重要因素。”徐荣一补充说。

选用哪种离子膜，企业是非常慎重的，都是从安全稳定、节能减排、降本增效出发作出的最佳选择，他们要用最好的膜，用最稳定、最可靠、最成熟、效率最高的膜。在DF2801膜的性能经过试用考验之前，存在一定的顾虑是必然的。如何使企业愿意用、放心用，不断扩大DF2801膜的试用面和使用量便是当前面临的实际问题。

对此，刘国桢表示，目前国产DF988膜已经积累了近3年的运行经验，性能稳定，得到用户的认可。现在关键是DF2801这个系列怎么推进。而且问题不在研发上，关键在应用上。用户敢不敢用，敢不敢大批量用，大批量用有没有好处，这都是东岳正面临的问题。东岳在研发上投入很多，也做了很多推广的工作。但国内厂家像营创三征公司这样敢于应用的氯碱厂家毕竟还是少数，像营创三征那样拥有适用DF988的电解槽也不是很多。另一方面，国内适用于DF2801的电解槽却非常多，这样的厂家能不能大批量、在经济平衡点上形成规模使用，是很关键的。

刘国桢进一步解释说，现在的国产DF2801膜正处于一个发展的瓶颈期：一方面东岳因为种种原因没有形成批量化的生产，导致产品质量会有波动；又因无法在大批量生产条件下稳定生产，性能提高就会有困难。而且这种膜不像小的材料，要用就得大规模的使用，要用几百张上千张后才能有稳定生产的效果。而另一方面，国内氯碱厂家如果没有确切的试用效果和应用实践，他们也不敢大批量用，这样就形成了一对矛盾。因此，提高产品质量，推进国内企业大批量使用该型号离子膜，这应是当前国产离子膜努力的方向。

“现在看这个膜还得经过2～3年的攻关，在树脂优化、生产装置改进、芯材筛选、成膜条件匹配等方面加快研究开发，才能达到国际上顶尖水平。”刘国桢坦言。

多管齐下提速国产化

芜湖融汇化工有限公司氯碱厂厂长章斯淇告诉笔者，现在国内企业使用的主要是美国杜邦公司、日本旭化成和旭硝子公司的离子膜，他们的膜都已实现了工业化。离子膜国产化，事关我国烧碱行业的产业安全，所以离子膜必须要国产化。但国外从上世纪70年代发展到现在已经几十年了，我们要一下子赶上也不现实。不过从现在开始，通过几年的努力超过它们是有可能的，中国人做事是“有股狠劲儿”的。

张定明谈到，毕竟国外离子膜的研发已经搞了几十年了，所以国产膜的性能要完全达到国外的水平还需要时间，要有一个追赶的过程，这理应得到应用企业的理解和支持，因为任何东西都在有一个优化的过程。而国产膜要加快推广，国家应该出台相应的政策，让利于应用企业，企业才会有积极性。

“高科技产品在走向市场的过程中，国家理应在税收、资金、奖励等方面全力给予支持。”多位企业负责人补充说。

徐荣一同时指出，对东岳集团来说，当前最重要的是把质量过硬的高性能膜尽快生产出来，在膜强度符合要求的前提下，把电耗降下来，这样才能更容易被企业所接受。

刘国桢也表示，现在不能怪企业不敢大规模使用，企业都是从节能减排、降本增效的角度来考虑的。但越是在这种情况下，越是要推进国产膜的发展，虽然难度会特别大。在“马还没有跑得很快的时候你就要训练它”，这个过程很关键。

“国产离子膜的性能只有通过氯碱企业大规模的使用才能得到验证，东岳离子膜要提高质量和水平，必须经过不断地使用、不断地创新才能完成。因此，希望有更多的企业像中盐常化、营创三征公司那样全力支持国产离子膜的工业化试用。”刘国桢强调。

也有企业代表表示，现在企业不景气，不愿意冒风险可以理解。首选国外技术成熟的产品是市场化的选择。推广国产膜也要走市场化的道路。目前东岳集团是推广国产膜的主导力量，国家科技部已经对其提供了不少的资金支持，协会也做了大量的工作。但最终这是一个市场化的过程，国产膜水平提高了人家自然会去应用。

国产DF2801膜正处于发展的关键时刻，需要离子膜生产企业、烧碱企业、政府、协会以维护烧碱行业的产业安全为己任，齐心协力，全力加快离子膜国产化的步伐。

笔者在采访中了解到，为进一步提高国产膜的性能，东岳集团已经订购了能生产1.5米宽度离子膜的新机头，目前的主要工作则是调整树脂性能的稳定性和匹配性，也包括对树脂进行改性；同时公司也成立了相应的攻关小组，争取实现大的突破。从今年到明年的这段时间他们也会陆续推出一些国产膜，这些膜将接近主流的杜邦公司N2030、NE2040膜的水平，有望能与氯碱企业的电解槽型相适应和匹配。

尽管国产离子膜的推广还有一定的难度和问题，但我们欣喜地看到，目前国内不但已有十余家企业主动参与了国产膜的试用，而且在近日召开的2013年全国烧碱行业技术年会上，芜湖融汇化工有限公司氯碱厂、宜宾天原集团股份有限公司等企业的负责人主动跟笔者表示他们正积极与东岳集团接洽，要参与到国产离子膜的试用当中，为今后的大规模生产和使用提供真实可靠的理论依据。他们也希望能有更多的企业加入到这项利国利民的行动中来。