離子交換與吸附樹(shù)脂行業(yè)研究報(bào)告：純化過(guò)濾專(zhuān)題分析報(bào)告

離子交換與吸附樹(shù)脂行業(yè)研究報(bào)告：純化過(guò)濾專(zhuān)題分析報(bào)告一、離子交換與吸附樹(shù)脂：純，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中極致的魅力1.1精確選擇與高性價(jià)比，下游應(yīng)用空間廣闊離子交換與吸附樹(shù)脂行業(yè)系提取分離行業(yè)的子行業(yè)。由于天然存在或人工合成的物質(zhì)大多為混合物，在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中經(jīng)常需要通過(guò)分離對(duì)其進(jìn)行提煉和純化。主流提取分離方法包括離子交換與吸附分離法、溶劑法、蒸餾法、沉淀法、升華法等，應(yīng)用貫穿于工業(yè)生產(chǎn)的全行業(yè)。在各類(lèi)提取分離技術(shù)中，吸附分離技術(shù)既有分離效果，又有精確選擇性，與混合物接觸時(shí)能夠吸附其中的目標(biāo)物而不吸附其他物質(zhì)，或?qū)Σ煌奈镔|(zhì)具有不同的吸附力，在下游用戶的生產(chǎn)工藝流程中可發(fā)揮特殊的選擇性吸附、分離和純化等功能。根據(jù)不同需求，常用的吸附分離材料包括活性炭、硅膠、離子交換與吸附樹(shù)脂：活性炭：工藝簡(jiǎn)單、成本較低，以物理吸附為主，無(wú)選擇性；硅膠：具有極強(qiáng)的親水性，主要用于除濕領(lǐng)域；物理吸附來(lái)自于硅膠表面與溶質(zhì)分子間的范德華力，化學(xué)吸附主要是硅膠表面硅羥基與待分離物質(zhì)間的氫鍵作用。離子交換與吸附樹(shù)脂：有特定吸附能力，吸附效率高，適用范圍廣；性質(zhì)穩(wěn)定不受無(wú)機(jī)物影響，結(jié)構(gòu)上易于設(shè)計(jì)；再生簡(jiǎn)便、使用周期長(zhǎng)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。離子交換與吸附樹(shù)脂的優(yōu)異性能和高性價(jià)比使其成為吸附分離材料中應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品，發(fā)展空間巨大。按是否含有活性交換基團(tuán)，離子交換與吸附樹(shù)脂分為離子交換樹(shù)脂與吸附樹(shù)脂：1）離子交換樹(shù)脂具有交換基團(tuán)。在離子交換樹(shù)脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，一部分為樹(shù)脂由單體經(jīng)交聯(lián)聚合成不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，也是離子交換樹(shù)脂的主要成分，具有高比表面積、高孔隙度的形貌和結(jié)構(gòu)特性；另一部分為功能基團(tuán)（活性基團(tuán)），連接在高分子骨架上，由活動(dòng)離子和固定離子組成。當(dāng)樹(shù)脂與溶液接觸的時(shí)候，溶液中的可交換離子與離子交換樹(shù)脂上的抗衡離子發(fā)生交換，利用吸附劑內(nèi)部末端官能團(tuán)的選擇吸附性，優(yōu)先吸附環(huán)境中其它物質(zhì)的分子或離子，再使用特定的解析劑使其從吸附劑表面脫附，即可達(dá)到分離和富集的效果。2）吸附樹(shù)脂不具有交換基團(tuán)。吸附樹(shù)脂是在離子交換樹(shù)脂基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)不含活性基團(tuán)的高分子吸附劑。其吸附性是由范德華引力或產(chǎn)生氫鍵的結(jié)果，吸附性能類(lèi)似于活性炭。不同極性、不同孔徑的樹(shù)脂對(duì)不同種類(lèi)的化合物的選擇性不同，從而達(dá)到分離純化的目的。其形成的物理化學(xué)作用使得被吸附的物質(zhì)較易從樹(shù)脂上洗脫下來(lái)，樹(shù)脂本身也容易再生。因此，吸附樹(shù)脂具有選擇性好、機(jī)械強(qiáng)度高、再生處理方便、吸附速度快的優(yōu)點(diǎn)。不同的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)塑造了不同類(lèi)型的離子交換與吸附樹(shù)脂。根據(jù)樹(shù)脂孔結(jié)構(gòu)分為凝膠型樹(shù)脂和大孔型樹(shù)脂；根據(jù)骨架結(jié)構(gòu)形成的極性分為強(qiáng)極性、極性、中等極性、非極性等5類(lèi)樹(shù)脂；根據(jù)活性基團(tuán)解離出的離子分為陰離子交換樹(shù)脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂；根據(jù)所帶活性基團(tuán)的性質(zhì)分為強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹(shù)脂、弱酸陽(yáng)離子樹(shù)脂、強(qiáng)堿陰離子樹(shù)脂、弱堿陰離子樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、兩性樹(shù)脂及氧化還原樹(shù)脂。不同種類(lèi)的樹(shù)脂性質(zhì)決定了其不同的應(yīng)用領(lǐng)域，包括濕法冶金、生物醫(yī)藥、環(huán)保、食品及飲用水、工業(yè)水處理、核工業(yè)和電子等。離子交換樹(shù)脂的合成一般分為兩個(gè)過(guò)程，首先是制備高分子聚合物骨架，再在骨架上引入活性基團(tuán)。常規(guī)工藝中，制備高分子骨架一般采用懸浮聚合、單次交聯(lián)的工藝；例如苯乙烯樹(shù)脂的合成就是使苯乙烯和交聯(lián)劑二乙烯苯在水中懸浮狀態(tài)下聚合成白球，再通過(guò)化學(xué)反應(yīng)向骨架上引入活性基團(tuán)。如果使用濃硫酸處理白球，則可得到磺酸型陽(yáng)離子樹(shù)脂；如果先使用氯甲醚進(jìn)行氯甲基化處理后再用胺處理，則可得到堿性強(qiáng)弱不同的各種陰離子樹(shù)脂。除常規(guī)工藝外，還有使用已經(jīng)具備活性基團(tuán)的單體經(jīng)聚合一步制得樹(shù)脂；例如丙烯酸系樹(shù)脂基體就是由丙烯酸甲酯和交聯(lián)劑二乙烯苯共聚而成，基體經(jīng)過(guò)特定化學(xué)反應(yīng)即可轉(zhuǎn)變?yōu)殛?yáng)/陰離子交換樹(shù)脂。樹(shù)脂飽和后可再生恢復(fù)性能，再生劑比耗用于衡量再生效率。當(dāng)離子交換樹(shù)脂絕大部分可交換離子發(fā)生了交換，則表明樹(shù)脂已經(jīng)達(dá)到飽和，需要用相應(yīng)的鹽、酸或堿再生以恢復(fù)其工作能力。一般用再生劑耗（鹽耗、酸耗或堿耗）和再生劑比耗來(lái)衡量樹(shù)脂的再生能力。再生劑耗（g/mol）是在失效的樹(shù)脂中再生每摩爾交換基團(tuán)所耗用的再生劑質(zhì)量；再生劑比耗（mol/mol）是在樹(shù)脂中再生每摩爾交換基團(tuán)所耗用的HCl或NaOH的物質(zhì)的量，通常以無(wú)量綱形式表示；再生劑比耗越接近于1，再生效率越高。1.2三梯隊(duì)塑造行業(yè)格局，國(guó)產(chǎn)龍頭爭(zhēng)相奮前離子交換與吸附樹(shù)脂至今已發(fā)展近90年。1935年，英國(guó)人B.A.Adams和E.L.Holmes最早發(fā)布了縮聚制備酚醛樹(shù)脂和苯胺甲醛樹(shù)脂的方法，通過(guò)研究樹(shù)脂的離子交換性能，發(fā)現(xiàn)其可以使水不經(jīng)過(guò)蒸餾而脫鹽，減少了操作流程還節(jié)約能源，自此開(kāi)創(chuàng)了離子交換樹(shù)脂領(lǐng)域。1944年，美國(guó)人D’Alelio發(fā)明了苯乙烯系和丙烯酸系加聚型離子交換樹(shù)脂合成技術(shù)，較縮聚型離子交換樹(shù)脂性能優(yōu)越且經(jīng)濟(jì)性高，開(kāi)拓了當(dāng)今主要離子交換樹(shù)脂制造方法的基礎(chǔ)。中國(guó)對(duì)離子交換與吸附樹(shù)脂的研究起步于20世紀(jì)50年代。1956年，吸附分離材料泰斗何炳林院士回國(guó)至南開(kāi)大學(xué)任教，并成功研發(fā)出10余種離子交換樹(shù)脂；1958年后，南開(kāi)大學(xué)化工廠、上海樹(shù)脂廠開(kāi)始生產(chǎn)離子交換與吸附樹(shù)脂，在國(guó)內(nèi)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)。1985-1998年是中國(guó)離子交換樹(shù)脂行業(yè)的黃金時(shí)期，企業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)品產(chǎn)能、品種、應(yīng)用領(lǐng)域也得到了極大的拓展。然而，自1998年后，市場(chǎng)招投標(biāo)法執(zhí)行帶來(lái)了惡性低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的惡果，中國(guó)離子交換樹(shù)脂行業(yè)進(jìn)入了混亂期；這一時(shí)期企業(yè)爭(zhēng)相低報(bào)價(jià)搶奪市場(chǎng)，破壞了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的健康價(jià)格體系，與之對(duì)應(yīng)的是環(huán)保費(fèi)用、人力成本、原料價(jià)格的增長(zhǎng)，諸多企業(yè)在利潤(rùn)的極致壓縮下相繼倒閉。與國(guó)內(nèi)企業(yè)泥沼中混戰(zhàn)的景象不同，進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的外企選擇了另一條路。由于西方國(guó)家對(duì)于環(huán)保治理、能耗控制的高要求以及原料的不易獲得，海外離子交換與吸附樹(shù)脂企業(yè)紛紛將目光投向了原料豐富質(zhì)優(yōu)、環(huán)保費(fèi)用低的中國(guó)。1995年漂萊特與爭(zhēng)光合資建設(shè)浙江湖州三分廠，1998年羅門(mén)哈斯也與上海樹(shù)脂廠合資建廠；但由于價(jià)值取向相反，且合資達(dá)成后控制人基本為外資，其在合資入駐后就逐步放棄常規(guī)工業(yè)水處理領(lǐng)域，開(kāi)始搶奪需求快速增長(zhǎng)的中國(guó)新興市場(chǎng)，憑借高技術(shù)壁壘、高附加值的中高端產(chǎn)品壟斷市場(chǎng)，中國(guó)的合作方則元?dú)獯髠?。一方面是低廉的生產(chǎn)與環(huán)保成本，另一方面是國(guó)內(nèi)企業(yè)難以觸及的廣闊新興市場(chǎng)，外資在中國(guó)市場(chǎng)如魚(yú)得水，而原本就艱苦支撐的國(guó)內(nèi)企業(yè)更是無(wú)力追趕，對(duì)新興市場(chǎng)中獲取豐厚利潤(rùn)的外資望塵莫及。進(jìn)入21世紀(jì)后，國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)崛起，跳出工業(yè)水處理紅海市場(chǎng)。意識(shí)到低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的不可行后，中國(guó)離交樹(shù)脂龍頭企業(yè)終于改變競(jìng)爭(zhēng)策略，從加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新投入入手，推動(dòng)新產(chǎn)品、新技術(shù)在新興領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)產(chǎn)吸附分離材料和技術(shù)得到了較快發(fā)展。目前，吸附樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂、酶載體等大量特殊功能吸附分離樹(shù)脂已經(jīng)成功國(guó)產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，各類(lèi)吸附分離材料的產(chǎn)量不斷增加。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)逐漸打破超純水、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域中陶氏、朗盛、三菱等跨國(guó)企業(yè)多年來(lái)的壟斷，部分企業(yè)除在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)保持了較高的市場(chǎng)占有率，部分原創(chuàng)技術(shù)在合成和應(yīng)用方面還達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，出口國(guó)外。當(dāng)前全球離子交換與吸附樹(shù)脂行業(yè)的企業(yè)主要分為三個(gè)梯隊(duì)：1）第一梯隊(duì)以美國(guó)陶氏化學(xué)、德國(guó)朗盛、英國(guó)漂萊特、日本三菱化學(xué)為代表的老牌跨國(guó)企業(yè)，其憑借產(chǎn)品線完整、技術(shù)領(lǐng)先、研發(fā)能力強(qiáng)、歷史悠久等優(yōu)勢(shì)，占據(jù)高端市場(chǎng)大部份市場(chǎng)份額，產(chǎn)品價(jià)格高且利潤(rùn)豐厚；2）第二梯隊(duì)以國(guó)內(nèi)藍(lán)曉科技、爭(zhēng)光股份、江蘇蘇青、淄博東大等企業(yè)為代表的國(guó)產(chǎn)行業(yè)龍頭，部分自主核心產(chǎn)品性能已達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，具備較強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；在逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)進(jìn)口替代同時(shí)，憑借產(chǎn)品可靠的質(zhì)量和穩(wěn)定的性能，在國(guó)際市場(chǎng)上的品牌影響力和美譽(yù)度不斷擴(kuò)大；3）第三梯隊(duì)是國(guó)內(nèi)外眾多中小規(guī)模離子交換與吸附樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)，資金和技術(shù)實(shí)力有限，整體競(jìng)爭(zhēng)能力較弱，產(chǎn)品主要集中在工業(yè)水處理領(lǐng)域；其主要提供配套服務(wù)，部分也以自有品牌對(duì)外銷(xiāo)售，大多分布在中國(guó)及印度等國(guó)家。1.3全球最大離子交換樹(shù)脂生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)能產(chǎn)量逐年提升亞太地區(qū)增長(zhǎng)帶動(dòng)全球市場(chǎng)規(guī)模攀升。根據(jù)MarketsandMarkets，2020年全球離子交換與吸附樹(shù)脂市場(chǎng)規(guī)模為18億美元，預(yù)計(jì)將以每年4.2%的增速增長(zhǎng)至2025年的22億美元。其中亞太地區(qū)人口和終端產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)帶來(lái)的高需求，是帶動(dòng)全球行業(yè)規(guī)模發(fā)展的重要因素。2021年，亞太地區(qū)以42%的份額主導(dǎo)離子交換與吸附樹(shù)脂市場(chǎng)，預(yù)計(jì)這一比例2025年將達(dá)到50%（MarketsandMarkets）。此外，根據(jù)ResearchandMarkets預(yù)測(cè)，2026年中國(guó)市場(chǎng)將達(dá)到5.34億美元，占全球23.2%。中國(guó)是全球最大的離子交換樹(shù)脂生產(chǎn)國(guó)。從產(chǎn)能分布情況來(lái)看，根據(jù)爭(zhēng)光股份統(tǒng)計(jì)，老牌龍頭跨國(guó)企業(yè)陶氏化學(xué)、朗盛、漂萊特、三菱化學(xué)、住友化學(xué)等的產(chǎn)能合計(jì)占全球46%；

而中國(guó)約占全球產(chǎn)能的47%，其中藍(lán)曉科技、江蘇蘇青、淄博東大、爭(zhēng)光股份等企業(yè)合計(jì)產(chǎn)能全球占比約46%。目前全國(guó)有20多家離子與吸附樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)，2019年國(guó)內(nèi)離子交換樹(shù)脂產(chǎn)能、產(chǎn)量分別為45.1、33萬(wàn)噸，開(kāi)工率超過(guò)70%；2010-2019年產(chǎn)量CAGR為6.07%。國(guó)內(nèi)行業(yè)快速發(fā)展，高端產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。2019年，中國(guó)離子交換樹(shù)脂出口量11.94萬(wàn)噸，進(jìn)口量1.7萬(wàn)噸。盡管出口量遠(yuǎn)高于進(jìn)口量，但價(jià)格差異巨大。2019年我國(guó)離子交換樹(shù)脂進(jìn)口均價(jià)為1萬(wàn)美元/噸，出口均價(jià)僅2300美元/噸，相差4倍，高端產(chǎn)品尚有較大的進(jìn)口替代空間。近年來(lái)，為突破“卡脖子”的技術(shù)限制，國(guó)家對(duì)新材料、高端產(chǎn)業(yè)大力支持，政策推動(dòng)下行業(yè)發(fā)展迅速，國(guó)產(chǎn)材料性能、生產(chǎn)工藝也不斷提高，應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從工業(yè)水處理領(lǐng)域拓展到食品、核工業(yè)、電子、生物醫(yī)藥、環(huán)保、濕法冶金等新興領(lǐng)域。新興應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅?、?yīng)用工藝的要求高于傳統(tǒng)工業(yè)水處理領(lǐng)域，且利潤(rùn)更高，只有綜合技術(shù)實(shí)力雄厚的廠商才能具備在新興領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的能力。目前，全球離子交換與吸附樹(shù)脂行業(yè)產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展的階段。盡管我國(guó)起步較晚，國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)規(guī)模、研發(fā)能力和資金投入等方面難以與全球領(lǐng)先企業(yè)全面競(jìng)爭(zhēng)。但隨著國(guó)家對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)口替代的引導(dǎo)，企業(yè)研發(fā)投入的不斷加大，和下游需求的旺盛增長(zhǎng)，行業(yè)龍頭企業(yè)在新興應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力，多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，逐步打破跨國(guó)企業(yè)的進(jìn)口壟斷。二、傳統(tǒng)領(lǐng)域穩(wěn)步增長(zhǎng)，新興賽道打破技術(shù)壟斷2.1工業(yè)水處理：體量為王，電力行業(yè)發(fā)展推動(dòng)樹(shù)脂需求穩(wěn)步攀升離子交換樹(shù)脂最早是被應(yīng)用于工業(yè)水處理領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，普通工業(yè)水處理成為樹(shù)脂使用量最大、應(yīng)用最成熟的領(lǐng)域。因該領(lǐng)域生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的門(mén)檻低，國(guó)內(nèi)大多數(shù)吸附材料生產(chǎn)商均掌握了技術(shù)含量較低的用于普通工業(yè)水處理的離子交換樹(shù)脂的生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，競(jìng)爭(zhēng)者主要是綜合技術(shù)實(shí)力較弱、規(guī)模較小的低端離子交換樹(shù)脂生產(chǎn)企業(yè)。這些企業(yè)大部分不注重研發(fā)與創(chuàng)新，僅以擴(kuò)大規(guī)模、提高產(chǎn)量、降低價(jià)格、壓縮利潤(rùn)為主要手段集中競(jìng)爭(zhēng)，搶奪市場(chǎng)空間，造成行業(yè)利潤(rùn)較低。而在高端工業(yè)水處理領(lǐng)域，龍頭吸附材料生產(chǎn)商陶氏杜邦、德國(guó)朗盛和日本三菱等跨國(guó)公司的研究及產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)非常成熟，并長(zhǎng)期壟斷了高端工業(yè)水處理吸附材料的合成和應(yīng)用技術(shù)，如運(yùn)用于化工廠凝結(jié)水精處理及電廠發(fā)電機(jī)組內(nèi)冷水處理等領(lǐng)域的離子交換樹(shù)脂生產(chǎn)技術(shù)。普通工業(yè)水處理板塊仍是離子交換與吸附樹(shù)脂最重要領(lǐng)域，占總需求65%。電力行業(yè)是普通工業(yè)水處理樹(shù)脂應(yīng)用比例最大的行業(yè)，應(yīng)用范圍包括火力發(fā)電廠補(bǔ)給水處理和凝結(jié)水精處理；少部分用于循環(huán)水和發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的處理。分析離子交換與吸附樹(shù)脂在火力發(fā)電廠補(bǔ)給水處理領(lǐng)域的應(yīng)用原理，是由于在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐水中含有的雜質(zhì)Ca2+、Mg2+、K+、Na+等陽(yáng)離子和Cl-、SO42-、PO43-、NO3-、SiO22-等陰離子在高溫下會(huì)生成碳酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鎂和硅酸鎂等難溶物質(zhì)，沉積在鍋爐受熱面而結(jié)成水垢，使受熱面生成鼓包、孔斑，導(dǎo)致沸騰管和垂彩管破裂，不僅危害鍋爐的安全運(yùn)行，還增加了鍋爐的維修成本。因此，進(jìn)入鍋爐的水必須進(jìn)行處理，以除去水中陽(yáng)離子和陰離子。離子交換樹(shù)脂作為一種帶有特殊功能基團(tuán)的高分子聚合物，特別適合于用于去除這些雜質(zhì)離子，氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交換去除陽(yáng)離子并釋放出H+，陰離子交換樹(shù)脂交換去除陰離子并釋放出OH-，H+和OH-中和反應(yīng)生成水。該處理過(guò)程使得經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂處理的水不產(chǎn)生新的物質(zhì)，即可完成對(duì)離子的去除。在中高端工業(yè)水領(lǐng)域中，隨著電力行業(yè)發(fā)電機(jī)組的參數(shù)和容量越來(lái)越大，對(duì)電廠水質(zhì)提出了更高要求。由于凝結(jié)水水量約占鍋爐總給水量的90%以上，凝結(jié)水處理的精度和深度決定鍋爐給水品質(zhì)的好壞，成為電廠水處理的重要環(huán)節(jié)。凝結(jié)水精處理一般在高流速下進(jìn)行，運(yùn)行溫度高，且每個(gè)周期凝結(jié)水精處理樹(shù)脂都要進(jìn)行空氣擦洗、分層、輸送等過(guò)程，因此對(duì)樹(shù)脂的機(jī)械強(qiáng)度、交換速度、耐熱性提出了更高的要求，而耐溫性好、強(qiáng)度高的大孔型均粒樹(shù)脂即顯示出突出優(yōu)勢(shì)。此外，隨著近年來(lái)大容量、亞臨界、超臨界發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水品質(zhì)的要求越來(lái)越高。針對(duì)內(nèi)冷水的低pH值，需要讓內(nèi)冷水通過(guò)裝有陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的混合離子交換器，以除去雜質(zhì)離子，降低電導(dǎo)率和Cu2+含量。這種適用于發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理用的高強(qiáng)度離子交換樹(shù)脂是經(jīng)水力分選、過(guò)篩、酸堿鹽和有機(jī)溶劑反復(fù)處理后，大幅度降低樹(shù)脂中的低聚合物含量而成的樹(shù)脂，具有機(jī)械強(qiáng)度高、顆粒均勻的特點(diǎn)。在工業(yè)水處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的電力行業(yè)，快速增長(zhǎng)的發(fā)電裝機(jī)容量是推動(dòng)工業(yè)水處理樹(shù)脂需求增長(zhǎng)的重要因素。由于離子交換樹(shù)脂技術(shù)是電廠所需補(bǔ)給水處理和凝結(jié)水精處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，新增熱電發(fā)電裝機(jī)均需配套對(duì)應(yīng)的離子交換樹(shù)脂，樹(shù)脂壽命可長(zhǎng)達(dá)10年。近年來(lái)我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展快速，2021年熱電發(fā)電裝機(jī)容量為12.97億千瓦，2012-2021年發(fā)電裝機(jī)容量CAGR為5.3%。參考新鄉(xiāng)中益發(fā)電有限公司2×600MW級(jí)機(jī)組工程招標(biāo)文件，2×600MW超臨界機(jī)組工程需配套36.5m3陽(yáng)樹(shù)脂，56m3陰樹(shù)脂；則12.97億千瓦發(fā)電機(jī)容量分別對(duì)應(yīng)3.94萬(wàn)m3陽(yáng)樹(shù)脂，6.05萬(wàn)m3陰樹(shù)脂；參考陽(yáng)樹(shù)脂密度范圍在0.66-0.72kg/L，陰樹(shù)脂密度范圍在0.77-0.8kg/L，則2021年，12.97億千瓦發(fā)電機(jī)容量對(duì)應(yīng)水處理樹(shù)脂為7.47萬(wàn)噸。如2021-2025年熱電發(fā)電裝機(jī)容量按照4%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，至2025年新增裝機(jī)容量所需水處理樹(shù)脂量為1.27萬(wàn)噸。2.2濕法冶金：下游增長(zhǎng)推進(jìn)需求高增速，吸附交換法質(zhì)優(yōu)價(jià)廉濕法冶金是指金屬礦物原料在酸性介質(zhì)或堿性介質(zhì)的水溶液中進(jìn)行化學(xué)處理、有機(jī)溶劑萃取、分離雜質(zhì)、提取金屬及其化合物的過(guò)程。在濕法冶金領(lǐng)域，吸附分離技術(shù)作為其中一種重要的工藝，主要用于從低濃度的溶液中分離純化有用物質(zhì)。與傳統(tǒng)的重結(jié)晶、沉淀等分離方法相比，吸附分離技術(shù)具有很高的提取效率和經(jīng)濟(jì)性。吸附分離材料可應(yīng)用于有色金屬、稀有稀散金屬、貴金屬以及稀土金屬、核工業(yè)用金屬的分離純化生產(chǎn)。2.2.1鹽湖提鋰，高鋰價(jià)下的性價(jià)比之選下游發(fā)展推動(dòng)鋰需求增長(zhǎng)，鹽湖提鋰前景廣闊。隨著新能源汽車(chē)、電子器件和儲(chǔ)能技術(shù)的迅速發(fā)展，鋰在新型能源材料領(lǐng)域的應(yīng)用受到高度關(guān)注，被譽(yù)為“21世紀(jì)的能源金屬”、“白色石油”。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)勘探局（USGS），截至2020年全球已探明的鋰資源儲(chǔ)量約8600萬(wàn)噸。在礦產(chǎn)類(lèi)型上，目前全球鋰礦主要分為鋰輝石硬巖礦和鹽湖鹵水兩大類(lèi)，其中鹽湖鋰資源占約58%，偉晶巖資源占約26%，鹽湖擁有全球最大的鋰資源。但受限于技術(shù)、開(kāi)發(fā)環(huán)境等限制，目前鋰礦石仍為主要的在產(chǎn)鋰資源。2019年鋰輝石對(duì)應(yīng)鋰鹽產(chǎn)量18萬(wàn)噸，占比達(dá)55%；鹽湖鹵水對(duì)應(yīng)鋰鹽產(chǎn)量15萬(wàn)噸，占比45%。在資源分布上，南美“鋰三角”地區(qū)（智利、阿根廷和玻利維亞）的鋰資源量之和約占全球總量58%，我國(guó)鋰資源儲(chǔ)量700萬(wàn)噸，約占全球總量13%。高鎂鋰比、低含量限制鹽湖鋰資源開(kāi)發(fā)。根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，我國(guó)鋰資源主要集中于鹽湖，占比超過(guò)80%，位于青海、西藏、湖北等地區(qū)。與南美“鋰三角”鹽湖對(duì)比，南美鹽湖鎂鋰比小于20且鋰含量在0.05-0.15%，資源稟賦好；而中國(guó)鹽湖鎂鋰比普遍高于60且鋰含量?jī)H在0.02-0.085%，需要更先進(jìn)的技術(shù)解決鎂鋰、鋰鈉分離問(wèn)題。由于Mg2+/Li+水合離子水合半徑相近，化學(xué)共性較多，不易分離；如果鎂鋰比過(guò)高，將造成提取產(chǎn)品品質(zhì)差，并產(chǎn)生更大吸附劑/膜需求量。此外，在下游電池應(yīng)用中，如果鹽湖中雜質(zhì)離子過(guò)多，將影響電池性能的穩(wěn)定性。因此鹽湖提鋰對(duì)提取技術(shù)、材料和工藝有較高的要求，目前國(guó)內(nèi)鹽湖資源開(kāi)發(fā)程度仍較低，鹽湖鋰產(chǎn)量不足全國(guó)總產(chǎn)量的20%。中國(guó)鹽湖提鋰兩大產(chǎn)區(qū)，西藏資源稟賦好但開(kāi)采困難，青海開(kāi)發(fā)難度低但資源稍遜。在鹽湖鋰資源分布中，青海地區(qū)資源量最高，達(dá)310萬(wàn)噸，占比44%；西藏地區(qū)222萬(wàn)噸，占比31%，二者合計(jì)占比75%，是最重要的鹽湖鋰資源地。國(guó)內(nèi)自2007年開(kāi)始開(kāi)發(fā)青海地區(qū)鹽湖，發(fā)展至今技術(shù)成熟度已達(dá)到70-80%，部分技術(shù)完全達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平，通過(guò)技術(shù)革新，鹽湖自然稟賦的缺陷逐步被彌補(bǔ)。目前，青海地區(qū)備案碳酸鋰產(chǎn)能為20萬(wàn)噸/年，實(shí)際在建與投產(chǎn)量約10萬(wàn)噸/年。對(duì)比青海與西藏地區(qū)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，青海地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)完善，自然條件相對(duì)好，整體起步早，集中力較強(qiáng)，但鎂鋰比高且鋰濃度低，需更先進(jìn)的技術(shù)支撐；西藏地區(qū)資源稟賦更好、潛力更大，但受地理位置及外部環(huán)境制約，基礎(chǔ)設(shè)施（水、電、公路）建設(shè)程度不足，開(kāi)采難度較大，規(guī)?；a(chǎn)還需逐步推進(jìn)。鹽湖提鋰工藝包括鹵水開(kāi)采、鋰富集分離和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)。通過(guò)鹵水富集，大幅降低鎂鋰比，然后對(duì)硼、鈉、鎂等進(jìn)行除雜處理后進(jìn)行濃縮，經(jīng)過(guò)化學(xué)法沉淀后，進(jìn)一步深度除雜獲得一定純度的鋰鹽。其中不同工藝的差距主要在鋰富集分離環(huán)節(jié)，主要工藝有沉淀法、吸附交換法、膜分離法、萃取法、煅燒浸取法等。吸附交換法和膜分離法是目前國(guó)內(nèi)鹽湖提鋰相對(duì)成熟的技術(shù)，吸附法具有工藝簡(jiǎn)單、提取效率高、環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，適合產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)成熟擴(kuò)大鹽湖提鋰成本優(yōu)勢(shì)。在鹽湖提鋰開(kāi)發(fā)初期，由于技術(shù)不成熟，成本高至6-8萬(wàn)元/噸LCE，超過(guò)部分礦山提鋰的成本，因此直至2015年僅有小部分企業(yè)生產(chǎn)。2015年后，鹽湖提鋰技術(shù)逐漸成熟，行業(yè)平均成本逐步降至3.5萬(wàn)元/噸LCE。與之相對(duì)的是礦石提鋰法，由于鋰礦價(jià)格上漲帶動(dòng)成本增加，現(xiàn)已接近6萬(wàn)元/噸LCE，因此高鋰價(jià)下，鹽湖提鋰更顯成本優(yōu)勢(shì)。新能源汽車(chē)發(fā)展迅猛，未來(lái)仍有巨大增量。目前，金屬鋰在新能源產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)工業(yè)、3C電子數(shù)碼消費(fèi)品和儲(chǔ)能電池領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其中新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能電池增速較為可觀。2021全年中國(guó)市場(chǎng)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為352.1萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)160%；盡管中國(guó)新能源購(gòu)車(chē)補(bǔ)貼將于2022年年底結(jié)束，但根據(jù)主流汽車(chē)品牌的銷(xiāo)量與在建產(chǎn)線預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量有望達(dá)到1168萬(wàn)輛，2021-2025年CAGR為35%。在全球市場(chǎng)，2021年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為650萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)100%；而根據(jù)EVTank等機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，2025年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量可達(dá)1800萬(wàn)輛，2021-2025年CAGR為29%。下游增長(zhǎng)拉動(dòng)上游動(dòng)力電池及金屬鋰需求。參考一輛純電動(dòng)車(chē)帶電量約60KWh，現(xiàn)階段電池度電耗鋰量0.8kg/KWh，則2021年中國(guó)新能源汽車(chē)碳酸鋰需求量為16.9萬(wàn)噸，全球需求量為31.2萬(wàn)噸；2025年中國(guó)新能源汽車(chē)碳酸鋰需求量將達(dá)到56.1萬(wàn)噸，全球需求量86.4萬(wàn)噸。參考藏格10000t/a提鋰項(xiàng)目，保守估計(jì)5.78億元訂單金額中吸附分離材料約占2億元，則2025年中國(guó)/全球新能源車(chē)碳酸鋰需求量56.1/86.4萬(wàn)噸對(duì)應(yīng)吸附分離材料市場(chǎng)價(jià)值分別為112.2/172.8億元。參考提鋰樹(shù)脂的壽命，平均1噸樹(shù)脂可提取3噸碳酸鋰，則56.1/86.4萬(wàn)噸碳酸鋰需求量可折合18.7/28.8萬(wàn)噸提鋰樹(shù)脂需求。巨大市場(chǎng)空間下，提鋰巨頭紛紛布局鹽湖項(xiàng)目。目前藍(lán)科、青海鋰資源、五礦、藏格湖提鋰產(chǎn)線先后于2017-2020年相繼建成投產(chǎn)，加上吉乃爾、大柴旦鹽湖等，青海地區(qū)鹽湖碳酸鋰在建與已投產(chǎn)產(chǎn)能已達(dá)9萬(wàn)噸/年LCE以上，西藏地區(qū)規(guī)?；ㄔO(shè)的僅國(guó)能礦業(yè)西藏結(jié)則茶卡鹽湖1萬(wàn)噸/年氫氧化鋰項(xiàng)目，與預(yù)計(jì)2025年全球新能源汽車(chē)86.4萬(wàn)噸的碳酸鋰需求量相比，9萬(wàn)噸的產(chǎn)能仍有極大拓展空間。目前在鹽湖提鋰技術(shù)上，無(wú)論是吸附法、膜法、萃取法，中國(guó)均已達(dá)全球領(lǐng)先；加之成本上和礦石法相比的優(yōu)勢(shì)拉大，國(guó)內(nèi)鹽湖提鋰規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化儼然已成大勢(shì)所趨。未來(lái)，資源開(kāi)采權(quán)+先進(jìn)技術(shù)將成為各大提鋰企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重要砝碼。2.2.2鎵資源得天獨(dú)厚，吸附法鞏固開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)中國(guó)是全球最重要的鎵生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量占比超過(guò)90%。鎵是一種稀散金屬，在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛用途。目前全球鎵總儲(chǔ)量約23萬(wàn)噸，我國(guó)鎵儲(chǔ)量居世界首位，占比80%~85%。原料鎵可分為原生鎵與再生鎵兩類(lèi)，原生鎵是指從自然界中提取的鎵，主要通過(guò)在伴生礦

（以鋁土礦為主）的冶煉過(guò)程中，從母液中副產(chǎn)提取，目前90%的原生鎵是從拜爾法生產(chǎn)三氧化二鋁的種分母液中獲得的；再生鎵則主要來(lái)自于廢舊電器，增長(zhǎng)有限。中國(guó)是全球最大的鎵生產(chǎn)國(guó)，2020年全球粗鎵產(chǎn)量為300噸，中國(guó)粗鎵產(chǎn)量為290噸，占比高達(dá)96.67%。氮化鎵是未來(lái)鎵金屬需求增長(zhǎng)的重要支撐。從消費(fèi)結(jié)構(gòu)上看，金屬鎵占比最大的下游為砷化鎵，其次為氮化鎵、氧化鎵等，主要應(yīng)用于LED、永磁材料、無(wú)線通訊領(lǐng)域。在無(wú)線通訊領(lǐng)域，砷化鎵為第二代半導(dǎo)體材料的代表，主要應(yīng)用范圍為3G和4G智能手機(jī)，市場(chǎng)比較成熟，未來(lái)增量不大。而氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，由于具有高功率、高抗輻射、高效、高頻的特點(diǎn)，可應(yīng)用于5G網(wǎng)絡(luò)、快速充電、商業(yè)無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施、電力電子和衛(wèi)星市場(chǎng)，前景廣闊。2020年，全球氮化鎵器件市場(chǎng)規(guī)模為184億美元，同比增長(zhǎng)28.7%。在電子產(chǎn)業(yè)的旺盛需求帶動(dòng)及氮化鎵等電子器件需求的釋放下，上游鎵金屬消費(fèi)量逐年增加。盡管2020年受疫情影響，全球金屬鎵消費(fèi)量為644噸，中國(guó)消費(fèi)量288.5噸，較上年有所減少；但整體來(lái)看，2013-2020年，全球鎵消費(fèi)量CAGR為4.9%，中國(guó)則為9.8%，增速達(dá)全球平均增速兩倍。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2020年中國(guó)鎵市場(chǎng)規(guī)模為3.6億元，同比增長(zhǎng)14%。未來(lái)我國(guó)金屬鎵在永磁材料、LED領(lǐng)域的消費(fèi)將保持相對(duì)平穩(wěn)增長(zhǎng)；而在無(wú)線通訊（砷化鎵、氮化鎵半導(dǎo)體材料）領(lǐng)域的消費(fèi)將呈現(xiàn)較高的增長(zhǎng)速度。出于其重要的戰(zhàn)略意義，美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家及聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署均將鎵作為戰(zhàn)略性或關(guān)鍵性礦產(chǎn)資源，我國(guó)也將鎵列為戰(zhàn)略儲(chǔ)量金屬之一。吸附法提鎵優(yōu)良特性促使其成為主流技術(shù)。目前提取鎵的方法主要有碳酸石灰法、汞齊電解法、萃取法和樹(shù)脂吸附法。與其他工藝相比，吸附提鎵法的提鎵工藝對(duì)氧化鋁生產(chǎn)沒(méi)有任何影響，且解吸劑屬于一般的無(wú)機(jī)酸堿，易處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)造成壓力。這一特點(diǎn)決定吸附法提鎵成為氧化鋁企業(yè)拜耳母液提鎵的極具優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線。由于提取鎵的過(guò)程中，吸附分離材料需面對(duì)高溫、高濃度強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的苛刻環(huán)境，并要在復(fù)雜的環(huán)境中高選擇性提取微量鎵（濃度僅200mg/L）。因此鎵提取材料的性能要求非常高，需要耐高溫、耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高選擇性。在提鎵領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)中藍(lán)曉科技自2008年起就開(kāi)始實(shí)現(xiàn)氧化鋁母液提取鎵材料和技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，目前在全國(guó)提鎵領(lǐng)域的客戶覆蓋率達(dá)到70%以上，保持多年全國(guó)第一，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)壟斷。公司不僅提供提鎵樹(shù)脂，還具有整線建設(shè)和生產(chǎn)線運(yùn)營(yíng)服務(wù)，與中鋁集團(tuán)、錦江集團(tuán)、東方希望、吉亞、方園等主流氧化鋁企業(yè)均有合作，并且為核心供應(yīng)商。2.2.3鎳礦開(kāi)采走向海外，吸附法輔助技術(shù)支持金屬鎳性能優(yōu)良應(yīng)用廣泛，我國(guó)儲(chǔ)量占比較低。鎳是一種硬而有延展性并具有鐵磁性的銀白色金屬，它能夠高度磨光和抗腐蝕，具有良好延展性、磁性和耐腐蝕性，被譽(yù)為“鋼鐵工業(yè)的維生素”，在不銹鋼、合金鋼、電池、電鍍等行業(yè)廣泛使用。全球鎳礦資源分布中，紅土鎳礦約占55％，硫化物型鎳礦占28％，海底鐵錳結(jié)核中的鎳占17％；其中紅土鎳礦主要分布于印尼、澳大利亞、菲律賓，硫化鎳礦主要分布于南非、加拿大、俄羅斯。2020年全球鎳礦探明的儲(chǔ)量為9400萬(wàn)噸，全球儲(chǔ)量最大的三個(gè)國(guó)家分別為印尼、澳大利亞和巴西，三者合計(jì)占比超過(guò)59%，而中國(guó)鎳儲(chǔ)量?jī)H280萬(wàn)噸，占比3.1%。從不銹鋼到三元電池，新能源領(lǐng)域引領(lǐng)金屬鎳新增長(zhǎng)空間。由于鎳的優(yōu)異的抗腐蝕性，其最大下游為不銹鋼，消費(fèi)量占比70%；鎳還可以用于電池制造，目前下游占比約8%。在電池制造中，鎳的主要作用為提高能量密度，鎳含量越高，材料的克容量越高，對(duì)應(yīng)的電池模組能量密度也越高，但相應(yīng)的工藝難度和安全性挑戰(zhàn)也越大。盡管目前鎳的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椴讳P鋼，但根據(jù)2021年澳大利亞鎳會(huì)議上WoodMac鎳公司的觀點(diǎn)，2040年隨著電動(dòng)汽車(chē)電池前驅(qū)體重要性的增加，鎳用于電池的比例將會(huì)增長(zhǎng)，而在不銹鋼領(lǐng)域的應(yīng)用占比將下降至53%左右。參考MacquarieCommoditiesStrategy，2025-2030年，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)單車(chē)鎳含量將由20kg增長(zhǎng)至40-50kg；電池領(lǐng)域的金屬鎳用量將以50%的增速增長(zhǎng)，至2030年占比將增長(zhǎng)至20-25%。結(jié)合我們對(duì)中國(guó)與全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量的預(yù)估，2025年將分別達(dá)到1168/1800萬(wàn)輛，對(duì)應(yīng)鎳需求量保守估計(jì)可達(dá)46.7/72萬(wàn)噸，折合提鎳樹(shù)脂15.6/24萬(wàn)噸。根據(jù)礦石成分，鎳礦可分為硫化鎳礦和紅土鎳礦。硫化鎳礦通包含鎳、硫、鐵等元素，相比紅土鎳礦，鎳的含量較高且成分組成較為簡(jiǎn)單；而紅土鎳礦包含鎳、硅、鐵、鎂、鈷等元素，成分更復(fù)雜多變，鎳品位較低，冶煉難度相對(duì)較高。鎳資源不足促使我國(guó)企業(yè)海外建廠，紅土鎳礦逐漸成為主流。我國(guó)是鎳金屬消費(fèi)大國(guó)。2020年我國(guó)鎳金屬需求量和產(chǎn)量分別為140萬(wàn)噸和12萬(wàn)噸，自給率僅為8.6%，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。目前，全球硫化鎳礦已開(kāi)采70%以上，開(kāi)采程度較高且品位下降；紅土鎳礦冶煉技術(shù)則不斷發(fā)展成熟，鎳鐵、鎳鹽產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張?jiān)弦约t土鎳礦為主。全球最大的鎳資源國(guó)印尼、巴西等地主要為紅土鎳礦，盡管資源豐富，開(kāi)采成本低，但鎳品位較低在0.8-3%，成分復(fù)雜，冶煉成本高。出于印尼原礦出口禁止的政策，我國(guó)鎳鐵企業(yè)紛紛到印尼當(dāng)?shù)赝顿Y建廠。濕法紅土鎳礦提鎳應(yīng)用逐漸成熟，走向主流。紅土鎳礦的處理工藝主要分為火法冶金和濕法冶金兩類(lèi)?；鸱ㄒ苯鹬饕獙?duì)應(yīng)鎳品位相對(duì)高的腐殖土型礦，濕法冶金則對(duì)應(yīng)品味較低。二者相比，濕法煉金工藝能耗更低、環(huán)境污染小且回收率高，更適用于目前高品位紅土礦逐漸耗盡的情況，有望成為未來(lái)的主流技術(shù)路線。紅土鎳礦濕法冶煉在工藝過(guò)程上分為前端和后端，前端目的是浸出，后端目的是分離純化，主要應(yīng)用萃取法和吸附法。與萃取法相比，吸附法提純的產(chǎn)品質(zhì)量更高，環(huán)保性更好，耗材使用更少；但目前仍處于技術(shù)優(yōu)化階段，且工藝復(fù)雜，有待推廣應(yīng)用。在紅土礦提鎳領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)中藍(lán)曉科技開(kāi)發(fā)的吸附劑產(chǎn)品在測(cè)試中已達(dá)到國(guó)際公司最好性能指標(biāo)，并開(kāi)始簽訂材料+裝置訂單。公司主推多路閥設(shè)備和整合提鎳工藝，可形成材料+設(shè)備+工藝的一體化提鎳純化服務(wù)，支持海外鎳資源開(kāi)發(fā)。2.3

生物醫(yī)藥：短板彌補(bǔ)，推動(dòng)上游研發(fā)成果產(chǎn)業(yè)化生物分離純化技術(shù)通常指將生物界自然產(chǎn)生或生物工業(yè)過(guò)程（如微生物菌體發(fā)酵、動(dòng)植物細(xì)胞組織培養(yǎng)、酶反應(yīng)等）產(chǎn)生的生物原料，經(jīng)過(guò)提取分離、加工并精制為目的成分，最終獲得對(duì)人類(lèi)有用，符合質(zhì)量要求的各種產(chǎn)品。在生物技術(shù)形成產(chǎn)品的過(guò)程中，按照技術(shù)分類(lèi)通常分為上、中、下游：上游為基因重組、新型菌株構(gòu)建的研究和開(kāi)發(fā)；中游為菌株發(fā)酵和細(xì)胞的大量培養(yǎng)；下游則為產(chǎn)物的分離純化和后處理加工。與上游過(guò)程相比，下游過(guò)程的生物分離技術(shù)難度大、成本高，且存在步驟繁瑣、處理時(shí)間長(zhǎng)、收率低、重復(fù)性差的難點(diǎn)?；旌象w系復(fù)雜與目標(biāo)產(chǎn)品濃度低是分離純化技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。生物產(chǎn)品的分離和純化具有生物學(xué)的特點(diǎn)，有諸多工藝和質(zhì)量的特殊要求。例如，生物合成的發(fā)酵液（反應(yīng)液）是復(fù)雜的多相體系，包含微生物細(xì)胞、代謝產(chǎn)物、未用完的培養(yǎng)基等，在分離特定成分時(shí)，存在雜質(zhì)含量高、化學(xué)結(jié)構(gòu)及理化性能類(lèi)似、生物活性物質(zhì)易失活等難點(diǎn)。此外，生物產(chǎn)品在原始溶液中的含量也很低；例如抗生素產(chǎn)物濃度為0.1-3%，工業(yè)酶為0.01-0.1%，而醫(yī)療用酶僅有10-9左右。復(fù)雜的混合體系和低濃度的目標(biāo)產(chǎn)物一方面是生物分離純化技術(shù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，另一方面也促使其成為生物技術(shù)工業(yè)化不可或缺的步驟。分離純化在生物產(chǎn)品成本中占比極大，低成本+高質(zhì)量+無(wú)污染成為重要指標(biāo)。生物產(chǎn)品的成本和售價(jià)同產(chǎn)物的原始濃度成反比，后處理的費(fèi)用通常占產(chǎn)品總成本的40-70%。例如對(duì)有機(jī)酸或氨基酸提煉的投資費(fèi)用約為發(fā)酵部分的1.5倍，對(duì)抗生素的提取則為4倍，而基因工程藥物的提取可占總生產(chǎn)費(fèi)用的80-90%。因此，開(kāi)發(fā)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)可行的分離純化工藝是提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入市場(chǎng)的關(guān)鍵。工業(yè)生物技術(shù)原料產(chǎn)品眾多，用途各異，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量與純度要求也各有差距，因此分離純化技術(shù)、工藝和裝備也各不相同。整體而言，大部分生物產(chǎn)品的分離純化過(guò)程可分為四26|請(qǐng)務(wù)必仔細(xì)閱讀報(bào)告尾部的重要聲明

西部證券

2022年03月20日步：預(yù)處理與固液分離、提?。ǔ醪郊兓?、精制（高度純化）、成品制作；并衍生出多種分離技術(shù)，其中層析/色譜分離是目前最主流的分離技術(shù)。我國(guó)分離技術(shù)欠發(fā)展，海外企業(yè)占領(lǐng)主要市場(chǎng)。此前我國(guó)生物技術(shù)行業(yè)對(duì)下游分離純化技術(shù)和設(shè)備的研究開(kāi)發(fā)重視程度嚴(yán)重不足，上下游的研究開(kāi)發(fā)比例為7:3，與國(guó)際平均3:7的比例相比極不協(xié)調(diào)。即使上游培養(yǎng)菌種水平很高，下游分離提純技術(shù)的落后也極大限制了工業(yè)化生產(chǎn)。2018年，全球色譜填料領(lǐng)域GEHealthcare、Tosoh、Bio-Rad三家公司市場(chǎng)占有率達(dá)50%；其他主要供應(yīng)商還包括Merck、Danaher、Agilent等大型跨國(guó)科技公司。由于分離純化技術(shù)在生物制藥產(chǎn)業(yè)中占據(jù)主要生產(chǎn)成本，對(duì)生產(chǎn)效率影響重大，而我國(guó)生物醫(yī)藥分離純化核心材料基本依賴進(jìn)口，高純化成本嚴(yán)重制約行業(yè)下游企業(yè)發(fā)展。近十幾年，我國(guó)的生物分離純化技術(shù)不斷追趕，局部已取得一定突破。未來(lái)生物技術(shù)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的突出將主要體現(xiàn)在低成本、高質(zhì)量和無(wú)污染上，對(duì)分離純化技術(shù)在成本、質(zhì)量、環(huán)保性上提出更高要求。中國(guó)色譜填料市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，但在全球占比較小。根據(jù)MarketsandMarkets統(tǒng)計(jì)，2018年全球色譜填料市場(chǎng)規(guī)模為19.78億美元，預(yù)計(jì)2024年增長(zhǎng)至29.93億美元，2018-2024年CAGR為7.1%；2018年中國(guó)色譜填料市場(chǎng)規(guī)模為1.12億美元，占全球市場(chǎng)的5.7%，預(yù)計(jì)2024年增長(zhǎng)至2.13億美元，2018-2024年CAGR為11.30%，2024年中國(guó)市場(chǎng)占比提升至全球的7.1%。原研藥專(zhuān)利到期，仿制藥潛在增長(zhǎng)創(chuàng)造市場(chǎng)空間。由于2020年國(guó)際專(zhuān)利到期的重要藥物90%以上實(shí)現(xiàn)仿制生產(chǎn)，預(yù)計(jì)可帶來(lái)原料藥需求量的大幅增長(zhǎng)。2020年，美國(guó)與中國(guó)仿制藥市場(chǎng)規(guī)模分別為1190億美元和117.4億美元；根據(jù)Frost&Sullivan預(yù)測(cè)，2023年美國(guó)與中國(guó)仿制藥市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1317億美元與137.7億美元，分別增長(zhǎng)10.7%與17.3%。此外，從2021-2026年來(lái)看，全球也將有一批專(zhuān)利暢銷(xiāo)藥和其他小分子藥品到期，為仿制藥帶來(lái)持續(xù)市場(chǎng)增量，推動(dòng)原料藥和上游吸附分離材料的增長(zhǎng)。生物藥異軍突起驅(qū)動(dòng)吸附分離發(fā)展。在生物藥方向，近年來(lái)高端生物藥尤其是大分子藥物快速發(fā)展，全球前十大重磅藥物多數(shù)為大分子藥物。2020年全球生物藥市場(chǎng)規(guī)模約為2979億美元，根據(jù)Frost&Sullivan預(yù)測(cè)，2025年市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至5301億美元，2018-2025年CAGR為10.65%。根據(jù)“十三五”規(guī)劃對(duì)生物醫(yī)藥技術(shù)、研發(fā)以及國(guó)際化戰(zhàn)略的部署規(guī)劃，我國(guó)鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展重大疾病化學(xué)藥物、生物技術(shù)藥物、新疫苗、新型細(xì)胞治療制劑等多個(gè)創(chuàng)新藥物品類(lèi)，帶來(lái)明顯市場(chǎng)增長(zhǎng)。2020年中國(guó)生物藥市場(chǎng)規(guī)模為3172億元，根據(jù)Frost&Sullivan預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)生物藥市場(chǎng)規(guī)?？稍鲩L(zhǎng)至8332億元，2018-2025年CAGR為17.96%，市場(chǎng)空間廣闊。中藥/植物提取領(lǐng)域?qū)﹄x子交換與吸附樹(shù)脂應(yīng)用日益廣泛。目前樹(shù)脂法已成功應(yīng)用在許多單味中草藥成分提取中，如紋股藍(lán)總皂甙、淫羊藿甙、三七總皂甙、羅漢果甙、工業(yè)大麻等，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。在復(fù)方中藥的制備中，吸附分離材料相比其他技術(shù)也更能保留小分子有效成分，減少藥物劑量。隨著對(duì)復(fù)方藥劑各組分藥力方面和有效成分檢測(cè)難題的解決，離子交換與吸附樹(shù)脂將在中藥領(lǐng)域得到更為廣泛地應(yīng)用。在工業(yè)大麻領(lǐng)域，中國(guó)是全球重要的工業(yè)大麻生產(chǎn)國(guó)。2017年中國(guó)大麻種植面積已接近8.2萬(wàn)英畝，約占世界大麻種植面積的50%；產(chǎn)值約為75億元，超過(guò)全球產(chǎn)值的1/3。參考?xì)W美大麻合法化的推進(jìn)，預(yù)計(jì)將催生出百億級(jí)市場(chǎng)。根據(jù)Arcview與BDSAnalytics，2022年全球合法大麻消費(fèi)預(yù)計(jì)達(dá)320億美元，其中醫(yī)療用大麻支出為120億美元；2027年全球合法大麻消費(fèi)預(yù)計(jì)達(dá)570億美元，醫(yī)療大麻支出為191億美元。北美作為最大消費(fèi)市場(chǎng)，消費(fèi)額將從2017年92億美元增長(zhǎng)至2027年的473億美元，CAGR18%。此外，美國(guó)工業(yè)大麻CBD產(chǎn)品占比超過(guò)6成，預(yù)計(jì)銷(xiāo)售額將從2018年的3900萬(wàn)美元增長(zhǎng)至2022年的1.29億美元。2.4半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移，電子級(jí)超純水樹(shù)脂奠定產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)離子交換樹(shù)脂可應(yīng)用于I級(jí)電子級(jí)超純水的制備。超純水是指25℃下電阻率為18MΩ·cm的水，且除了水分子外，幾乎沒(méi)有其他微粒、細(xì)菌以及有機(jī)物質(zhì)。對(duì)雜質(zhì)的控制主要是因?yàn)槲⒘?huì)使半導(dǎo)體的外延層產(chǎn)生尖峰，光刻過(guò)程產(chǎn)生針孔；而細(xì)菌本身可視作微粒，且體內(nèi)含有鈉、鉀、磷等多種微量金屬元素；總有機(jī)碳（TOC）也會(huì)對(duì)形成氧化膜產(chǎn)生不良影響。我國(guó)電子工業(yè)部將電子級(jí)水質(zhì)技術(shù)分為I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)、IV級(jí)、V級(jí)五大行業(yè)等級(jí)，拋光樹(shù)脂（超純水終端混床離子交換樹(shù)脂）應(yīng)用于超純水生產(chǎn)中的拋光混床模塊單元，可獲得電阻率為18MΩ·cm的I級(jí)電子級(jí)超純水。超純水制備工藝組合中，離子交換技術(shù)是關(guān)鍵一步。目前用于制備超純水的工藝主要有反滲透（RO）、電除鹽（EDI）、超濾（UF）、離子交換（IX）、精制混床離子交換技術(shù)（PMIX）等。以上方法獨(dú)立運(yùn)行出水都很難達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)出電子級(jí)超純水的要求，因此需將結(jié)合以進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。發(fā)展至今，制備超純水使用UF+RO+IX的組合工藝已經(jīng)十分成熟，UF+RO+EDI+PMIX工藝也已經(jīng)有了較多的應(yīng)用。即使UF、RO、EDI等技術(shù)在實(shí)際工程中穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，出水水質(zhì)也越來(lái)越好，但離開(kāi)離子交換技術(shù)和離子交換樹(shù)脂的使用，單獨(dú)制造出合格的超純水仍然是十分困難的。下游精細(xì)度提高，對(duì)超純水樹(shù)脂性能指標(biāo)要求持續(xù)提升。超純水在微電子、集成電路、液晶顯示、制藥、高精度線路板等多個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用，其純度直接影響到電子元器件的產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)成品率。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，元器件尺寸逐步縮小且精細(xì)度逐步提高，對(duì)行業(yè)超純水水質(zhì)的要求日趨嚴(yán)格。從原水至超純水，需經(jīng)歷多個(gè)階段將其中的雜質(zhì)、顆粒物實(shí)現(xiàn)逐步去除。拋光混床模塊單元作為倒數(shù)第2步，系純化過(guò)濾流程中的把關(guān)環(huán)節(jié)，借助拋光混床去除水中的剩余離子。為避免高強(qiáng)度水流下，樹(shù)脂發(fā)生斷裂、降解或滲出其他雜質(zhì)，下游對(duì)拋光樹(shù)脂的穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)型率、純度、交換能力、粒度均勻性均有極高的指標(biāo)要求。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)超純水市場(chǎng)增長(zhǎng)，產(chǎn)業(yè)逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移。在超純水下游中，半導(dǎo)體占比達(dá)45%，為最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。在半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中，超純水主要應(yīng)用于化學(xué)試劑制備和清洗步驟中，清洗步驟則主要集中在晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié)。由于5G、物聯(lián)網(wǎng)等底層技術(shù)的不斷成熟，推進(jìn)下游細(xì)分領(lǐng)域快速發(fā)展，2020年全球芯片行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)4400億美元；參考MordorIntelligence的預(yù)測(cè)，2025年這一數(shù)據(jù)可達(dá)6300億美元，2020-2025CAGR為7.5%。此外，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也在逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移，2021年中國(guó)集成電路總產(chǎn)量3594億塊，同比增長(zhǎng)37.5%。2020年全球/中國(guó)半導(dǎo)體用超純水離子交換樹(shù)脂需求量分別為9735噸/1363噸。芯片的生產(chǎn)工藝需要蝕刻和清洗反復(fù)進(jìn)行，根據(jù)Rightleader，生產(chǎn)每片8英寸晶圓平均需消耗2000加侖水，其中2/3為超純水（約5m3）。參考2020年全球晶圓產(chǎn)能為2.60億片（等效8英寸芯片），換算對(duì)應(yīng)約13億m3超純水的消耗量。由于每升樹(shù)脂可制備80-100m3超純水，則2020全球晶圓生產(chǎn)需至少1300萬(wàn)升半導(dǎo)體用超純水離子交換樹(shù)脂。按照0.75kg/L樹(shù)脂密度折算，全年共需9735噸超純水樹(shù)脂。參考全球晶圓產(chǎn)能分布，中國(guó)大陸占比約14%，則中國(guó)半導(dǎo)體用超純水離子交換樹(shù)脂需求量約1363噸。以芯片行業(yè)7.5%的市場(chǎng)規(guī)模增速作為年增長(zhǎng)率，則2025年全球/中國(guó)半導(dǎo)體用離子交換樹(shù)脂需求量為13976/1957萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)2027年全球超純水樹(shù)脂需求量達(dá)3.45萬(wàn)噸。由于半導(dǎo)體領(lǐng)域占全球超純水使用市場(chǎng)份額的45%，可推算2020年全球超純水樹(shù)脂需求總量為2.16萬(wàn)噸。2020年，全球超純水市場(chǎng)規(guī)模為71.5億美元，2015-2020年市場(chǎng)規(guī)模CAGR達(dá)7.8%

；根據(jù)VerifiedMarketResearch對(duì)超純水市場(chǎng)的預(yù)估，2020-2027年市場(chǎng)規(guī)模CAGR6.9%，2027年超純水市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)114.1億美元，對(duì)應(yīng)樹(shù)脂需求量為3.45萬(wàn)噸。超純水均粒