如何從專利角度看海水淡化技術的發(fā)展脈絡
【蘭州純水設備http://www.shequ6.cn】海水淡化是解決沿海地區(qū)淡水短缺的戰(zhàn)略選擇和根本措施。大量的國內(nèi)外企業(yè)和高校較早進入該領域，并做出了大量的專利布局。本文將從專利的角度分析海水淡化技術的發(fā)展，為相關企業(yè)提供參考。
調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在11個沿海省份管轄的52個沿海城市中，極端缺水城市18個，嚴重缺水城市10個，中度缺水城市9個，輕度缺水城市9個。海水淡化是解決沿海地區(qū)淡水短缺的戰(zhàn)略選擇和根本措施。
由于海水淡化具有巨大的商業(yè)價值，大量的國內(nèi)外企業(yè)和高校較早進入這一領域，并做出了大量的專利布局蘭州純水設備。通過incopat搜索，作者發(fā)現(xiàn)，截至2018年9月18日，全球海水淡化發(fā)明專利近1.4萬項，專利申請人分布在30多個國家和地區(qū)。本文將從專利的角度分析海水淡化技術的發(fā)展，為相關企業(yè)提供參考。
國外研發(fā)企業(yè)一步一步來
有許多脫鹽技術。國外技術人員開發(fā)了多級閃蒸、低溫多效蒸餾、反滲透等20多項技術。以反滲透技術為例。1960年，陶氏化學公司申請專利，公開號為US19600057055A，利用反滲透技術過濾海水中的鹽分，形成淡水。以色列公司Sorek也使用反滲透技術。作為世界上最大的、先進的企業(yè),海水淡化SuoLeiKe公司在海水淡化工程技術做了一些改進,它使用16英寸而不是8英寸直徑的壓力管道,設備和其他大型海水反滲透海水淡化設施有很大區(qū)別,所需的硬件的數(shù)量只有1/4的傳統(tǒng)的植物,還配備有高效的水泵和能量回收設備、提高效率，節(jié)約成本。
斗山重工集團是一家專業(yè)從事海水淡化和廢水處理的全球性企業(yè)。專利布局涉及反滲透、低溫多效蒸餾、多級閃蒸等主要技術。公司不僅在制備工藝上進行了創(chuàng)新，而且在海水淡化裝置的信息管理、工作順序管理、膜污染指數(shù)測量、系統(tǒng)管理裝置等方面擁有多項專利。可見，公司除了重視海水淡化裝置的制備過程外去離子水設備，還重視海水淡化裝置相關信息的評估和管理。
日本日立集團也是一個關鍵的企業(yè)在海水淡化領域,它在海水淡化領域擁有121項專利,與漢族Guodou山重工業(yè)集團相比,更多的集中在領域的專利保護,主要領域的反滲透技術,包括反滲透膜性能、二次加工、能量回收泵設備,抑制規(guī)模和抑制腐蝕,清潔過濾層,和其他許多改進。日立集團的海水淡化技術已在美國、中國、歐洲、印度、澳大利亞、新加坡、南非等沿海國家和地區(qū)獲得專利。可見日立集團的研發(fā)是以海水淡化的市場定位為導向的。 值得一提的是，國外大學也加緊在該領域的研究，例如美國麻省理工學院在海水淡化領域擁有多件專利，對海水淡化的方法和材料進行了改進，其主要目的是為了降低成本。如麻省理工學院公開號為US20110108481A1的專利申請，公開了一種定向溶劑，通過特定的溶劑與鹽水或海水接觸，使其產(chǎn)生分相，并通過提取、沉淀的方法得到純水，該技術相較于現(xiàn)有脫鹽方法能顯著節(jié)約能源和資金。另外，麻省理工學院不少研究小組正在研究將石墨烯等單層碳原子半透膜用于海水淡化反滲透技術中，一旦成功，可將反滲透技術能耗的理論值繼續(xù)降低15%至46%，同時，石墨烯半透膜還能縮小過濾裝置的體積，將工廠的面積縮小一半。
國內(nèi)研發(fā) 院校一馬當先
1986年，中國專利申請主體提交了一件關于利用蒸發(fā)及蒸餾方法來海水淡化的裝置的專利申請。相比國外，盡管國內(nèi)的相關專利申請起步較晚，但是近十幾年來該領域技術得到快速發(fā)展，同時專利申請量增長較快。截至2018年9月，在海水淡化領域，國內(nèi)申請主體提交了4454件發(fā)明專利申請，其中有1197件已經(jīng)獲得授權。這些發(fā)明專利除了關注裝置上的改進外，還重點關注材料、制備工藝細節(jié)、前處理及后處理等領域的改進。
蘭州純水設備認為，相較于國外，國內(nèi)的相關專利申請主要來自于大學和科研機構。國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所的專利申請量為131件，申請量在國內(nèi)排名首位，其中37件專利申請已經(jīng)獲得授權。通過進一步分析可知，該研究所的專利布局主要集中于提高低溫多效蒸餾工藝的能量利用效率和新型反滲透技術裝置的開發(fā)。比如公開號為CN105565412A提供了一種太陽能蒸餾海水淡化裝置，相對于傳統(tǒng)太陽能蒸餾器，其在蒸發(fā)器底板安裝折流板，延長了海水在蒸餾器內(nèi)的流動時間，減少熱損失。此外，該裝置還對流出的濃海水進行熱能回收去離子水設備，充分利用熱能并提高了海水淡化的效率；公開號為CN106348394A提供了一種包含一體化六通閥的新型反滲透海水淡化系統(tǒng)，通過旋轉三通閥轉芯和調(diào)壓閥轉芯，完成海水淡化系統(tǒng)的產(chǎn)品水模式和沖洗模式之間的任意切換，方便同時操作，可實現(xiàn)海水三通閥、濃鹽水三通閥和調(diào)壓閥啟閉狀態(tài)同時改變的功能，并將系統(tǒng)中的海水三通閥、濃鹽水三通閥的功能通過一個一體化六通閥實現(xiàn)，有利于反滲透技術向便攜化、集成化領域進步。除了國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所外，浙江大學、天津大學、集美大學、大連理工大學、廣東海洋大學的專利申請同樣在國內(nèi)位居前十名。
值得一提的是，在國內(nèi)公司中，中國神華能源股份有限公司主要專注于加熱蒸餾方法及低溫多效蒸餾方法，其比較關注蒸餾工藝過程中如何提高能量利用率和簡化工藝。該公司的一半專利是實用新型，可見該公司主要專注于該領域的裝置改進。比如公告號為CN202011804U公開了一種具有電磁阻垢設備的低溫多效蒸餾海水淡化處理，其中采用電磁阻垢設備阻止換熱管表面污垢的形成，簡化后續(xù)處理過程。另外，該公司一些專利有一部分是與天津大學、西安交通大學、南京工業(yè)大學等國內(nèi)大學合作完成的，這說明公司與大學合作能夠促進國內(nèi)的海水淡化技術的進步。除了中國神華能源股份有限公司及其分公司外，江蘇潤海能源科技有限公司、眾和海水淡化工程有限公司等也是專利申請量較多的公司。
蘭州純水設備認為，國內(nèi)企業(yè)的技術在高性能膜、高效能量回收、高壓水泵等領域仍然和國外相關技術存在一定的差距。因此，國內(nèi)企業(yè)一方面可以借鑒國外公司的先進經(jīng)驗，引進設備后加強自主研發(fā)，聚焦自身核心專利技術，提前進行專利布局，促進產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；另一方面，國內(nèi)企業(yè)可以與大學或研究所加強合作，實現(xiàn)優(yōu)勢互補、互惠共贏，在技術改進和應用上取得突破。海水淡化在我國擁有較大的市場，隨著技術的不斷進步，海水淡化在中國的規(guī)模化應用值得期待。水處理設備 去離子水設備
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