近年来，京津冀、长三角等地曾经多次发生雾霾锁城现象，造成了严重危害。数据显示，2013年1月29日发生在我国的强霾污染几乎席卷了中东部共计10个省区市，受影响人口达8亿以上。在2015年至2018年，全国也数次出现大范围、持续性的雾霾情况。基于此，解决十面“霾”伏成了一项亟待研究的课题。本文中，笔者对气固分离膜领域的技术进行专利检索，以期为相关行业提供参考。
治霾利器，膜力显现
据了解，细颗粒物是雾霾的主要组成成分，也是加重雾霾污染的罪魁祸首。细颗粒物是对漂浮在空气中直径不超过2.5微米（μm）的固体颗粒的总称，也叫作PM2.5。PM2.5来源甚广，在煤化工、石油化工、钢铁冶炼、电力等领域均会排放大量含有PM2.5的烟气。在笔者看来，控制雾霾污染的关键就在于削减各类细颗粒物的排放量。
膜分离技术被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前景的高新技术之一。作为膜分离技术主要分支之一的气固分离膜技术是基于扩散、惯性撞击、直接拦截、搭桥拦截等机理进行细颗粒物捕捉的绿色分离技术，其可适用于常温至高温（300℃以上）气体的除尘净化。相比于传统气固分离技术，气固分离膜技术具有过滤精度高（可达纳米级）、设备简单、压降小能耗低等优点，是名副其实的“除霾利器”。据统计，目前我国利用气固分离膜技术年处理烟气超200亿立方，减少细颗粒物排放超20余万吨。
建立优势，后程发力
笔者通过中国专利文摘数据库（CNABS）以及德温特世界专利索引数据库（DWPI）对气固分离膜技术进行专利检索后发现，截至2019年9月，全球范围内涉及该技术的相关专利申请共计3197件。其中，1980年至2008年，气固分离膜相关专利的全球申请量呈现缓慢增长的趋势，年专利申请量仅为数十件；2008年以后，随着大气污染问题的加剧，用膜分离技术来解决大气中的固体颗粒污染逐渐形成共识，这也导致相关专利申请量呈显著递增趋势，2016年，气固分离膜专利申请量达500余件。统计分析得出，全球范围内该领域专利申请量排名前4位的申请人分别是日本碍子株式会社（NGK）、美国颇尔公司（PALL CORP）、中国科学院、成都易态科技有限公司。
NGK在1985年提交了一件关于陶瓷膜过滤器的专利申请（公开号：US4874516A），提出了制得孔径在0.5-10μm的多孔陶瓷膜，其为后面的气固分离膜，尤其是陶瓷膜的发展奠定了基础。自2007年开始，NGK开始致力于研究无机陶瓷膜成膜精度方面的研究，例如在2007年提交的专利申请（公开号：CN101528327A）将陶瓷溶胶与平均孔径0.05－10纳米（nm）的陶瓷分离膜表面接触，再进行干燥、烧结，可得到平均孔径为10nm或更小的陶瓷膜。2015年，整体型分离膜结构体开始出现，极大地提高了气固分离膜的结构性能和分离效果。
美国颇尔公司于1946年由颇尔博士创建于纽约，是一家专门从事高性能过滤器及过滤分离系统的公司，其在上世纪80年代末着手于膜分离技术的研究，并提交了一系列与陶瓷膜相关的专利申请（公开号：JP2004503375A、GB2281222A）。后来，该公司的研究重心逐渐转向有机膜，于2013年提交了多件与多层阶梯孔径布置的有机分离膜的专利申请，例如，专利申请“有机膜具备更高效的颗粒捕获孔结构”（公开号：CN103357269A）。另外，美国颇尔公司侧重于膜通量方面的研究，并于2015年提交了多件相关专利申请。
中国科学院在2003年提交了一件与制备金属微孔膜或陶瓷微孔膜或金属、陶瓷混合微孔膜相关的专利申请，以提高微孔膜的耐高温性能（公开号：CN1459325A）。此外，中国科学院在短暂尝试了制备金属微孔膜之后便将研究重心集中在陶瓷微孔膜上，并在后期的专利申请中着力研究多孔陶瓷膜基体的材质以及成膜工艺，进而发展出了离心挂浆-烧结、浸渍-烧结、相转化浇注-烧结等成膜工艺。2008年提交的专利申请（公开号：CN104707489A）公开了无机多孔陶瓷膜管相转化浇注制备工艺，其可以有效控制陶瓷膜的微孔结构，另一件专利申请则公开了采用两步相转化法制备了一种具有高连通性孔结构的聚合物膜（公开号：CN107970782A）。
成都易态科技有限公司是国内一家致力于研发高温烟气除尘膜的高新技术企业，其研发生产的气固分离膜已广泛应用于传统煤化工、燃煤发电烟气脱汞、有色金属焙烧气体净化等高温烟气过滤领域。2009年，该公司创造性地提出采用FeAl金属间化合物制得非对称多孔材料滤膜，使得金属膜过滤阻力小，过滤精度较高（公开号：CN101524609A）。该公司后续的气固分离膜技术几乎都是在金属间化合物制得的非对称多孔材料滤膜技术的基础上进行进一步改进的，并由此衍生大量相关专利申请（公开号：CN104307258A、CN105107385A等）。
产学结合，注重布局
笔者通过对中国专利文摘数据库（CNABS）进行专利检索后发现，气固分离膜相关专利的国内申请人主要以科研院校为主，除中国科学院和成都易态科技有限公司外，其他的国内主要申请人主要有南京工业大学、东华大学、清华大学等。在笔者看来，国内申请人需要在成果转化和工业推广方面加大投入，同时应注重校企联合，加速气固分离膜的技术孵化和产业孵化。
另外，在国内重点申请人中，成都易态科技有限公司侧重于金属间化合物膜方面的研究，而中国科学院侧重于多孔陶瓷膜成膜工艺方面的研究，其研究重点与日本碍子株式会社（NGK）、美国颇尔公司（PALL CORP）等国外重点申请人的研究方向重叠性不大。因此，建议国内相关专利申请人应当充分发展自身优势，尽快进行全球专利布局，同时注意规避专利侵权风险。
