我国在该领域的技术发展起步较晚，我国企业和科研机构应加大研究力度并高度重视自主知识产权保护工作，以缩小与世界先进水平的差距 中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-51896.htm 生活饮用水水质与人们的身体健康和日常生活紧密相关。由于水厂水源受到污染，许多出厂水水质不能达到国家生活饮用水水质标准。研究表明，常规净水工艺不能去除原水致突变物，而且加氯处理后，其出厂水的致突变阳性率经常高于未经处理的原水。 水净化工艺越来越受到人们的重视，而大规模改造现有水厂的生产工艺从经济上尚不可行。在这种背景下，膜分离技术应运而生，特别是对水中日益增多的致病微生物与有毒有害的有机物等限值的严格要求，使得膜技术在饮用水处理中的应用越来越广泛。 膜工艺制备饮用水技术概述 1.饮用水制备技术的发展历程 早在3000年前的印度和中国，就有利用过滤来改善饮用水水质的记录。总的来说，水质问题的发展经历了3个阶段：第一阶段，致病菌如伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌等病菌的介水传染问题，从1908年采用加氯消毒后基本得以解决；第二阶段，重金属如汞、镉等的污染问题，通过多种方法治理工业污水而得以解决；第三阶段，即当前阶段，有机物对水的污染问题，在有机物污染中可能存在致害物、致突变物、致畸物甚至致癌物的污染。 目前，去除饮用水中“三致”废水最有效的技术即为膜法，膜技术按照过滤精度分主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透技术。 2.微滤技术 微滤膜的结构为筛网型，孔径范围在0.1～2μm，因而微滤过程满足筛分机理，可去除0.1～10μm的物质及尺寸大小相近的其他杂质，如截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等悬浮物(浑浊度)，细菌，藻类等。也称精密过滤，大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。当原水中胶体与有机污染少时可采用，特点是需要的压力小，水通量大，产品水的回收率高，出水浊度低。 3.超滤技术 超滤膜介于微滤膜与纳滤膜之间，且三者之间无明显的分界线。一般来说，超滤膜的截留分子量在500～100000D，而相应的孔径在0.01～0.1μm，这时的渗透压很小，可以忽略。因而超滤膜的操作压力较小，主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。超滤过程除了物理筛分作用以外，还应考虑这些物质与膜材料之间的相互作用所产生的物化影响。当水中胶体多且含较多细菌、病毒而有机污染少时采用，其特点是可截留微细尺寸的杂质，出水浊度很低，能去除部分大分子有机物、细菌、病毒，使用压力小，水的回收率高。 4.纳滤技术 纳滤膜是从20世纪80年代末发展起来的新型膜技术。纳滤膜介于反渗透膜与超滤膜之间，孔径在1nm以上，一般为I～2nm，截留分子量在200～10000D。纳滤可以有效去除硬度(ca2+、Mg2+)，去除2价离子，1价离子可去除50％～80％，有效去除有机污染，使Ames致突活性试验呈阴性(一般自来水皆呈阳性)。使用压力在1.0MPa左右，要另设高压泵，产品水的回收率低(单根膜组件适宜的回收率为20％左右)，可通过多个膜组件组合获得较高回收率，使总回收率达75％左右。 5.反渗透技术 反渗透膜孔径 6.超滤技术的优势 由于几种膜的性能区别，导致其处理系统的效果和适用场所存在一定差异。微滤的过滤精度有限。纳滤和反渗透适用于原水水质达不到现行生活饮用水水质标准的场合，由于截留分子量很低，可确保出水能同时满足饮用净水指标和生活饮用水的近百项指标。但由于其将水中有益于健康的无机离子全部去除，工作压力高(能耗大)，水的回收率较低，因此，对于反渗透技术，除了海水淡化、苦咸水脱盐和工程需要之外，一般不推荐用于饮水净化。 超滤适用于原水水质较好的场所，主要是截留去除水体中较高分子量物质。联合臭氧活性炭处理工艺，超滤系统能起到去除水中有毒有害物质的作用。超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需添加任何化学试剂，尤其是超滤技术的操作条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH值的变化。 根据相关报道，北美超滤水厂数量已经超过300个。欧洲日处理能力过万吨的超滤自来水厂已经有数十座，主要分布在英国、法国、意大利、瑞士等国。在亚洲，新加坡Chesnut水厂、CCK水厂均采用浸入式超滤膜，日本东京都水厂采用内压式超滤膜，澳门大水塘水厂采用浸入式超滤膜技术，上海同盛水务采用内压式超滤膜技术，天津杨柳青水厂采用内压式超滤膜技术，安徽当涂江心水厂采用内压式超滤膜技术等。我国计划建设及正在建设一批超滤膜水厂：东营自来水厂采用浸入式超滤膜技术，无锡自来水厂采用内压式超滤膜技术，杭州自来水厂采用外压式超滤膜技术，南通芦泾水厂采用浸入式超滤膜技术……膜技术在自来水厂中的应用如雨后春笋般涌现。可见，超滤技术在饮用水处理中的应用前景广阔。 超滤制备饮用水技术领域专利申请状况分析 1.分析样本的构成 通过关键词和分类号相结合的方式在中文专利数据库和外文专利数据库中进行检索，检索截至日期为2011年6月9日。通过检索、去重、后期阅读及标引，对于发明专利申请，在CNPAT库中获得超滤制备饮用水设备及工艺国内专利申请123篇、超滤膜制备国内专利申请205篇，在EPODOC库中获得超滤饮用水设备及工艺国外专利申请209篇、超滤膜制备国外专利申请1640篇。本文中的“国内专利申请”指向中国国家知识产权局提交的专利申请，“国外专利申请”指向中国以外的其他国家提交的专利申请。 2.国内外超滤制备饮用水领域专利文献数量分析 (1)依申请年度变化进行分析 关于超滤技术的专利申请，自1987年至2011年共有328件国内专利申请，自1925年至2011年共有2439件国外专利申请，国内专利申请总量占世界专利申请总量的33％。2011年该领域国内、国外专利申请总量较低是由于数据统计时间仅为2011年上半年所致。 该领域国内、国外专利申请总量年度分布情况参见图1。其中，国内的第一件专利申请出现在1987年，请求保护的是一种由多孔无机隔膜和覆盖在该隔膜一侧表面上的微孔性无机薄膜构成的组合片材，其中该隔膜可以是平均孔径为5～100nm的阳极氧化铝隔膜，而该微孔性薄膜具有基本上均匀的孔径，基本上无裂纹和针孔，并具体公开了这种超滤隔膜的制备方
法。之后的6年中，该领域国内专利申请量未出现较快增长，6年的专利申请总量共计12件，且都是关于超滤膜的制备方法，没有关于超滤技术在饮用水方面的应用的专利申请。直到1993年，国内才开始出现超滤技术在饮用水方面的应用的专利申请，但申请量不大。 而国外早在1925年就出现了第一件关于超滤膜的专利申请，同样也是关于超滤膜制备工艺的改进方法，之后的50年中，该领域国外专利申请量未出现较快增长。20世纪60年代“分子量级”概念的提出，标志着现代膜过滤技术的开始。到20世纪70年代中期，关于超滤技术的国外专利申请量开始出现一定增长。20世纪80年代，国外超滤膜方面的年专利申请量基本在40～50件，这是由于随着经济的发展，一些发达国家的水中有机物污染情况日益严重，为满足人们日常生活及饮水需要，不得不探求一种去除水中有机物的新工艺，从而使得之前出现的超滤技术得以快速发展起来。当时从事这方面研究的主要是以欧美国家和澳大利亚为主的一些发达国家，20世纪80年代后期该领域技术开始实用化。美国于1987年建成了世界上第一座膜分离净水厂。日本从1992年开始由厚生省牵头，以国立公众卫生院和水道净水协会为主组成膜应用新型净水系统委员会，实施所谓MAC21计划，对微滤和超滤膜应用于净水处理进行了3年期的大规模研究。从此，超滤技术的研究与应用得到了迅速推广。这一时期的该领域国外专利申请量也呈大幅度上升趋势，并在20世纪80年代末90年代初达到一个顶峰，之后维持在一个相对稳定的水平，各国开始有意识地进行战略性的专利布局，并朝着更为实用的市场应用方向发展该领域技术。 相比之下，我国超滤制备饮用水技术的研究和开发较晚，相关专利申请的数量在近10年才出现一定程度的增长。虽然该领域国内专利申请量有所增加，但涉及膜制备等核心技术并在技术上占据主导地位的专利申请并不多。我国在该领域的技术发展明显落后于一些发达国家，技术发展的空间较大。 (2)依申请人分布情况进行分析 ①依申请人的国别进行分析 在328件关于超滤制备饮用水的国内专利申请中，42件为国外申请人申请，占该领域国内专利申请量总数的13％，且几乎全部集中在超滤膜制备技术方面。而在2439件关于超滤制备饮用水技术的国外专利申请中，申请人为国内申请人的寥寥无几。 我国在膜制备技术方面的研究起步晚，发展慢，与世界先进技术存在差距。虽然最近10年的该领域国内专利申请中，国内申请人申请数量的增长速度已远远高于国外申请人申请数量的增长速度(参见图2)，但是，国内申请人在国外的该领域专利申请量依然很少。这是因为随着现代膜技术的出现和发展，国内相关领域技术人员的专利意识开始有所增强，超滤制备饮用水技术的开发和研究也逐渐得到更多关注，同时由于我国申请人普遍对专利权与经济活动的联系还缺乏认识，因此基本都仅在国内进行专利活动，而较少想到向其他国家提交专利申请，更很少针对感兴趣的市场进行专利活动。 ②依申请人的类别进行分析 我国申请人的类别特点也是影响国内申请人该领域国内、国外专利申请量的因素之一。由表1可以看出，与超滤制备饮用水相关的328件国内专利申请中，申请人分布较为分散，申请数量最多的申请人，其相关专利申请也仅为17件。申请数量排名前十位的申请人中，前八名和第十名均为国内高校或科研院所，这在一定程度上与我国政府对于高校专利申请的鼓励政策有关，也与该边缘学科领域的分散特点有关。虽然我国的个人申请人在该领域的发明热情较高，但个人由于受到资金、设备、专业分工和成果转化等条件的限制在研发的综合实力和发展潜力上与企业等法人组织相比差距甚远，因此难以作出系统化的发明或者高含金量的发明。上述原因使得我国申请人向他国提出该领域专利申请的难度加大，此外我国申请人对专利权在他国获得保护的意识也相对薄弱。 以高校、公司和科研单位为主的申请人与个人申请人所侧重的发明领域有明显不同。在膜制备技术领域，个人国内专利申请量极少，从1987年至2011年仅有9件。而在膜的应用领域即饮用水处理领域，个人申请量所占比重明显高于其在膜制备领域所占比重。以高校、公司和科研单位为主的申请人的发明专利申请主要集中在膜制备领域，在这一领域中其数量远远多于个人申请量，这是由于膜制备涉及的技术含量较高，个人的科研能力比较弱，不太容易涉足这一领域，而科研能力雄厚的高校、公司和科研单位往往更关注对处理水质起决定性作用的膜本身。 在国外，与超滤制备饮用水的方法或设备相关的专利申请，其申请人分布情况与超滤膜制备相关技术专利申请人的分布情况差异较大，且二者申请量排名前十位的申请人中无任何重合。与超滤方法或技术相关的209件国外专利申请中，申请人分布同样比较分散。虽然排名靠前的依然是公司，但其中申请量最多的英国350剑桥合作伙伴有限公司，相关申请也仅为7件。超滤膜制备相关技术国外专利申请量排名前十位的申请人分布情况参见表2。该领域排名前十位的国外专利申请人中，日本占据了8位，美国1位，荷兰1位，这些申请人都是重要的膜组件制造商，如日东、旭化成、东丽、米利波尔等。这些膜技术公司基本不涉足超滤处理饮用水方法或设备的研究和开发，这大概是因为膜本身的技术含量和商业价值较高，更加吸引企业的科研注意力，同时，由于大多数膜设备的结构与膜的形式(如平板膜、帘式等)关系密切，而受膜孔径影响不大，即大多数膜设备对不同孔径的膜组件通用性较好，因此，单独针对超滤膜设备方面的研究也较少。 (3)依照分类号进行分析 根据相关度及分类号出现频率的高低，选出C02F1N4、C02F9/02、B01D61／14(含其下位组)、B01D69／00(含其下位组)和B01D7I／00(含其下位组)5个出现频率较高的分类号，各分类号下国内、国外专利申请的分布情况参见图3、图4。 该领域国内专利申请中用于表示膜制备的相关分类位置的文献量占据主要地位，主要涉及膜材料本身特性。该领域国外专利申请中，B01D7I／00(含其下位组)，即“以材料为特征的用于分离工艺或设备的半透膜；其专用方法”的申请量所占权重最大，且基本等于其他各分类号下申请量总和，其次为B01D69／00(含其下位组)，均为膜制备相关分类位置。 图3、图4中C02F(即“水、废水、污水或污泥的处理”)下的分类号C02F1／44、C02F9／02所对应的申请量也占有相当一部分比重，其含义分别为“渗析法、渗透法或反渗透法”和“水、废水或污水的多级处理，包括分离步骤”。其中，C02F1／44与污水处理领域中使用超滤技术进行水处理的惯常分类位置是相一致的，C02F9／02体现出超滤方法的目的即污染物质的分离，和检索结果中存在的部分将超滤和其
他技术(如生物处理)联用的文献的出现也是相一致的。 由此可以看出，膜材料是超滤方法处理饮用水效果的核心所在，因此相关研究人员对其投入的精力也最多。 超滤制备饮用水技术的应用前景和发展趋势 目前我国集中供水的净化工艺还多是由混凝、沉淀(或澄清)、过滤、消毒技术组成的传统工艺，对有机污染去除效果不佳，加上陈旧的管网与水池、水箱可能产生的污染，致使用户的饮用水水质不甚理想。我国的给水系统尤其是建筑给水系统中的二次污染严重，出厂达标的自来水从用户的水龙头出来后，往往变成不达标的水，不能跟上居民对水质日益提高的要求。 从事饮用水供应的美国著名的Filtrin公司首先提出了DDW(Dedicated Drinking Water Systrms)建筑物内的直饮用水系统概念，并对桶装水与DDW系统的造价作了分析对比，发现使用5年后的桶装水的总费用大于DDW系统7倍，所以推出DDW系统在技术、经济上都是可行的。该系统的概念和处理工艺流程较简单，是利用市政水进行深度处理。日本从1985年至20世纪90年代初已经有针对性地开展了建筑物内优质水供应系统的研究和产品开发工作，但这方面的专利申请却寥寥无几。 在国内，中国建筑设计研究院、清华大学、清华同方公司、江苏金洋集团和多元集团水环境公司进行过相关课题的研究，但未就相关内容申请专利。研究表明，针对小区实行分质供水，是提高饮用水水质的一个有效途径。针对住宅小区的分质供水主要是指生活饮用水，即管道直饮水，通过在住宅小区内特设净水处理站，运用现代高科技生化、物化处理技术，对城市自来水进行深度处理，去除水中有机物、细菌、病毒等有害物质，同时采用优质管材另设一套独立循环网络，将净化后的优质水送人用户家中，以确保水质卫生、稳定、新鲜，供用户直接饮用。 对于以城市自来水为水源的直饮水深度处理工艺，本着经济、实用的原则采用臭氧活性炭或活性炭再辅以超滤过滤和消毒工艺，充分发挥各自的处理优势，是完全可以满足优质直饮水水质要求的。在上海世博会期间，我国第一次大规模地使用了先进的直饮水技术，采用了“活性炭吸附小分子有机物+超滤膜物理塞分净化水质+紫外线杀菌”工艺，完全达到国际直饮水卫生标准。相信在未来几年里，相关专利申请的主题对管道直饮水问题的关注也会增多。 我国申请人应继续在膜制备等核心技术方面加大研究力度，同时积极探索新的组合工艺、设备及操作参数。在超滤制备饮用水技术领域，虽然我国企业和科研机构与发达国家的大型企业或机构之间客观上存在着较大差距，但是如果我们能够充分利用现有成熟的研发技术信息，在扎实的研发基础上，高度重视自主知识产权保护工作，完全能够缩小与世界先进水平的差距。(作者单位：国家知识产权局专利审查协作中心化学发明审查处)
我国在该领域的技术发展起步较晚，我国企业和科研机构应加大研究力度并高度重视自主知识产权保护工作，以缩小与世界先进水平的差距 中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-51896.htm 生活饮用水水质与人们的身体健康和日常生活紧密相关。由于水厂水源受到污染，许多出厂水水质不能达到国家生活饮用水水质标准。研究表明，常规净水工艺不能去除原水致突变物，而且加氯处理后，其出厂水的致突变阳性率经常高于未经处理的原水。 水净化工艺越来越受到人们的重视，而大规模改造现有水厂的生产工艺从经济上尚不可行。在这种背景下，膜分离技术应运而生，特别是对水中日益增多的致病微生物与有毒有害的有机物等限值的严格要求，使得膜技术在饮用水处理中的应用越来越广泛。 膜工艺制备饮用水技术概述 1.饮用水制备技术的发展历程 早在3000年前的印度和中国，就有利用过滤来改善饮用水水质的记录。总的来说，水质问题的发展经历了3个阶段：第一阶段，致病菌如伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌等病菌的介水传染问题，从1908年采用加氯消毒后基本得以解决；第二阶段，重金属如汞、镉等的污染问题，通过多种方法治理工业污水而得以解决；第三阶段，即当前阶段，有机物对水的污染问题，在有机物污染中可能存在致害物、致突变物、致畸物甚至致癌物的污染。 目前，去除饮用水中“三致”废水最有效的技术即为膜法，膜技术按照过滤精度分主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透技术。 2.微滤技术 微滤膜的结构为筛网型，孔径范围在0.1～2μm，因而微滤过程满足筛分机理，可去除0.1～10μm的物质及尺寸大小相近的其他杂质，如截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等悬浮物(浑浊度)，细菌，藻类等。也称精密过滤，大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。当原水中胶体与有机污染少时可采用，特点是需要的压力小，水通量大，产品水的回收率高，出水浊度低。 3.超滤技术 超滤膜介于微滤膜与纳滤膜之间，且三者之间无明显的分界线。一般来说，超滤膜的截留分子量在500～100000D，而相应的孔径在0.01～0.1μm，这时的渗透压很小，可以忽略。因而超滤膜的操作压力较小，主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。超滤过程除了物理筛分作用以外，还应考虑这些物质与膜材料之间的相互作用所产生的物化影响。当水中胶体多且含较多细菌、病毒而有机污染少时采用，其特点是可截留微细尺寸的杂质，出水浊度很低，能去除部分大分子有机物、细菌、病毒，使用压力小，水的回收率高。 4.纳滤技术 纳滤膜是从20世纪80年代末发展起来的新型膜技术。纳滤膜介于反渗透膜与超滤膜之间，孔径在1nm以上，一般为I～2nm，截留分子量在200～10000D。纳滤可以有效去除硬度(ca2+、Mg2+)，去除2价离子，1价离子可去除50％～80％，有效去除有机污染，使Ames致突活性试验呈阴性(一般自来水皆呈阳性)。使用压力在1.0MPa左右，要另设高压泵，产品水的回收率低(单根膜组件适宜的回收率为20％左右)，可通过多个膜组件组合获得较高回收率，使总回收率达75％左右。 5.反渗透技术 反渗透膜孔径 6.超滤技术的优势 由于几种膜的性能区别，导致其处理系统的效果和适用场所存在一定差异。微滤的过滤精度有限。纳滤和反渗透适用于原水水质达不到现行生活饮用水水质标准的场合，由于截留分子量很低，可确保出水能同时满足饮用净水指标和生活饮用水的近百项指标。但由于其将水中有益于健康的无机离子全部去除，工作压力高(能耗大)，水的回收率较低，因此，对于反渗透技术，除了海水淡化、苦咸水脱盐和工程需要之外，一般不推荐用于饮水净化。 超滤适用于原水水质较好的场所，主要是截留去除水体中较高分子量物质。联合臭氧活性炭处理工艺，超滤系统能起到去除水中有毒有害物质的作用。超滤技术的优点是操作简便，成本低廉，不需添加任何化学试剂，尤其是超滤技术的操作条件温和，与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化，而且不引起温度、pH值的变化。 根据相关报道，北美超滤水厂数量已经超过300个。欧洲日处理能力过万吨的超滤自来水厂已经有数十座，主要分布在英国、法国、意大利、瑞士等国。在亚洲，新加坡Chesnut水厂、CCK水厂均采用浸入式超滤膜，日本东京都水厂采用内压式超滤膜，澳门大水塘水厂采用浸入式超滤膜技术，上海同盛水务采用内压式超滤膜技术，天津杨柳青水厂采用内压式超滤膜技术，安徽当涂江心水厂采用内压式超滤膜技术等。我国计划建设及正在建设一批超滤膜水厂：东营自来水厂采用浸入式超滤膜技术，无锡自来水厂采用内压式超滤膜技术，杭州自来水厂采用外压式超滤膜技术，南通芦泾水厂采用浸入式超滤膜技术……膜技术在自来水厂中的应用如雨后春笋般涌现。可见，超滤技术在饮用水处理中的应用前景广阔。 超滤制备饮用水技术领域专利申请状况分析 1.分析样本的构成 通过关键词和分类号相结合的方式在中文专利数据库和外文专利数据库中进行检索，检索截至日期为2011年6月9日。通过检索、去重、后期阅读及标引，对于发明专利申请，在CNPAT库中获得超滤制备饮用水设备及工艺国内专利申请123篇、超滤膜制备国内专利申请205篇，在EPODOC库中获得超滤饮用水设备及工艺国外专利申请209篇、超滤膜制备国外专利申请1640篇。本文中的“国内专利申请”指向中国国家知识产权局提交的专利申请，“国外专利申请”指向中国以外的其他国家提交的专利申请。 2.国内外超滤制备饮用水领域专利文献数量分析 (1)依申请年度变化进行分析 关于超滤技术的专利申请，自1987年至2011年共有328件国内专利申请，自1925年至2011年共有2439件国外专利申请，国内专利申请总量占世界专利申请总量的33％。2011年该领域国内、国外专利申请总量较低是由于数据统计时间仅为2011年上半年所致。 该领域国内、国外专利申请总量年度分布情况参见图1。其中，国内的第一件专利申请出现在1987年，请求保护的是一种由多孔无机隔膜和覆盖在该隔膜一侧表面上的微孔性无机薄膜构成的组合片材，其中该隔膜可以是平均孔径为5～100nm的阳极氧化铝隔膜，而该微孔性薄膜具有基本上均匀的孔径，基本上无裂纹和针孔，并具体公开了这种超滤隔膜的制备方
法。之后的6年中，该领域国内专利申请量未出现较快增长，6年的专利申请总量共计12件，且都是关于超滤膜的制备方法，没有关于超滤技术在饮用水方面的应用的专利申请。直到1993年，国内才开始出现超滤技术在饮用水方面的应用的专利申请，但申请量不大。 而国外早在1925年就出现了第一件关于超滤膜的专利申请，同样也是关于超滤膜制备工艺的改进方法，之后的50年中，该领域国外专利申请量未出现较快增长。20世纪60年代“分子量级”概念的提出，标志着现代膜过滤技术的开始。到20世纪70年代中期，关于超滤技术的国外专利申请量开始出现一定增长。20世纪80年代，国外超滤膜方面的年专利申请量基本在40～50件，这是由于随着经济的发展，一些发达国家的水中有机物污染情况日益严重，为满足人们日常生活及饮水需要，不得不探求一种去除水中有机物的新工艺，从而使得之前出现的超滤技术得以快速发展起来。当时从事这方面研究的主要是以欧美国家和澳大利亚为主的一些发达国家，20世纪80年代后期该领域技术开始实用化。美国于1987年建成了世界上第一座膜分离净水厂。日本从1992年开始由厚生省牵头，以国立公众卫生院和水道净水协会为主组成膜应用新型净水系统委员会，实施所谓MAC21计划，对微滤和超滤膜应用于净水处理进行了3年期的大规模研究。从此，超滤技术的研究与应用得到了迅速推广。这一时期的该领域国外专利申请量也呈大幅度上升趋势，并在20世纪80年代末90年代初达到一个顶峰，之后维持在一个相对稳定的水平，各国开始有意识地进行战略性的专利布局，并朝着更为实用的市场应用方向发展该领域技术。 相比之下，我国超滤制备饮用水技术的研究和开发较晚，相关专利申请的数量在近10年才出现一定程度的增长。虽然该领域国内专利申请量有所增加，但涉及膜制备等核心技术并在技术上占据主导地位的专利申请并不多。我国在该领域的技术发展明显落后于一些发达国家，技术发展的空间较大。 (2)依申请人分布情况进行分析 ①依申请人的国别进行分析 在328件关于超滤制备饮用水的国内专利申请中，42件为国外申请人申请，占该领域国内专利申请量总数的13％，且几乎全部集中在超滤膜制备技术方面。而在2439件关于超滤制备饮用水技术的国外专利申请中，申请人为国内申请人的寥寥无几。 我国在膜制备技术方面的研究起步晚，发展慢，与世界先进技术存在差距。虽然最近10年的该领域国内专利申请中，国内申请人申请数量的增长速度已远远高于国外申请人申请数量的增长速度(参见图2)，但是，国内申请人在国外的该领域专利申请量依然很少。这是因为随着现代膜技术的出现和发展，国内相关领域技术人员的专利意识开始有所增强，超滤制备饮用水技术的开发和研究也逐渐得到更多关注，同时由于我国申请人普遍对专利权与经济活动的联系还缺乏认识，因此基本都仅在国内进行专利活动，而较少想到向其他国家提交专利申请，更很少针对感兴趣的市场进行专利活动。 ②依申请人的类别进行分析 我国申请人的类别特点也是影响国内申请人该领域国内、国外专利申请量的因素之一。由表1可以看出，与超滤制备饮用水相关的328件国内专利申请中，申请人分布较为分散，申请数量最多的申请人，其相关专利申请也仅为17件。申请数量排名前十位的申请人中，前八名和第十名均为国内高校或科研院所，这在一定程度上与我国政府对于高校专利申请的鼓励政策有关，也与该边缘学科领域的分散特点有关。虽然我国的个人申请人在该领域的发明热情较高，但个人由于受到资金、设备、专业分工和成果转化等条件的限制在研发的综合实力和发展潜力上与企业等法人组织相比差距甚远，因此难以作出系统化的发明或者高含金量的发明。上述原因使得我国申请人向他国提出该领域专利申请的难度加大，此外我国申请人对专利权在他国获得保护的意识也相对薄弱。 以高校、公司和科研单位为主的申请人与个人申请人所侧重的发明领域有明显不同。在膜制备技术领域，个人国内专利申请量极少，从1987年至2011年仅有9件。而在膜的应用领域即饮用水处理领域，个人申请量所占比重明显高于其在膜制备领域所占比重。以高校、公司和科研单位为主的申请人的发明专利申请主要集中在膜制备领域，在这一领域中其数量远远多于个人申请量，这是由于膜制备涉及的技术含量较高，个人的科研能力比较弱，不太容易涉足这一领域，而科研能力雄厚的高校、公司和科研单位往往更关注对处理水质起决定性作用的膜本身。 在国外，与超滤制备饮用水的方法或设备相关的专利申请，其申请人分布情况与超滤膜制备相关技术专利申请人的分布情况差异较大，且二者申请量排名前十位的申请人中无任何重合。与超滤方法或技术相关的209件国外专利申请中，申请人分布同样比较分散。虽然排名靠前的依然是公司，但其中申请量最多的英国350剑桥合作伙伴有限公司，相关申请也仅为7件。超滤膜制备相关技术国外专利申请量排名前十位的申请人分布情况参见表2。该领域排名前十位的国外专利申请人中，日本占据了8位，美国1位，荷兰1位，这些申请人都是重要的膜组件制造商，如日东、旭化成、东丽、米利波尔等。这些膜技术公司基本不涉足超滤处理饮用水方法或设备的研究和开发，这大概是因为膜本身的技术含量和商业价值较高，更加吸引企业的科研注意力，同时，由于大多数膜设备的结构与膜的形式(如平板膜、帘式等)关系密切，而受膜孔径影响不大，即大多数膜设备对不同孔径的膜组件通用性较好，因此，单独针对超滤膜设备方面的研究也较少。 (3)依照分类号进行分析 根据相关度及分类号出现频率的高低，选出C02F1N4、C02F9/02、B01D61／14(含其下位组)、B01D69／00(含其下位组)和B01D7I／00(含其下位组)5个出现频率较高的分类号，各分类号下国内、国外专利申请的分布情况参见图3、图4。 该领域国内专利申请中用于表示膜制备的相关分类位置的文献量占据主要地位，主要涉及膜材料本身特性。该领域国外专利申请中，B01D7I／00(含其下位组)，即“以材料为特征的用于分离工艺或设备的半透膜；其专用方法”的申请量所占权重最大，且基本等于其他各分类号下申请量总和，其次为B01D69／00(含其下位组)，均为膜制备相关分类位置。 图3、图4中C02F(即“水、废水、污水或污泥的处理”)下的分类号C02F1／44、C02F9／02所对应的申请量也占有相当一部分比重，其含义分别为“渗析法、渗透法或反渗透法”和“水、废水或污水的多级处理，包括分离步骤”。其中，C02F1／44与污水处理领域中使用超滤技术进行水处理的惯常分类位置是相一致的，C02F9／02体现出超滤方法的目的即污染物质的分离，和检索结果中存在的部分将超滤和其
他技术(如生物处理)联用的文献的出现也是相一致的。 由此可以看出，膜材料是超滤方法处理饮用水效果的核心所在，因此相关研究人员对其投入的精力也最多。 超滤制备饮用水技术的应用前景和发展趋势 目前我国集中供水的净化工艺还多是由混凝、沉淀(或澄清)、过滤、消毒技术组成的传统工艺，对有机污染去除效果不佳，加上陈旧的管网与水池、水箱可能产生的污染，致使用户的饮用水水质不甚理想。我国的给水系统尤其是建筑给水系统中的二次污染严重，出厂达标的自来水从用户的水龙头出来后，往往变成不达标的水，不能跟上居民对水质日益提高的要求。 从事饮用水供应的美国著名的Filtrin公司首先提出了DDW(Dedicated Drinking Water Systrms)建筑物内的直饮用水系统概念，并对桶装水与DDW系统的造价作了分析对比，发现使用5年后的桶装水的总费用大于DDW系统7倍，所以推出DDW系统在技术、经济上都是可行的。该系统的概念和处理工艺流程较简单，是利用市政水进行深度处理。日本从1985年至20世纪90年代初已经有针对性地开展了建筑物内优质水供应系统的研究和产品开发工作，但这方面的专利申请却寥寥无几。 在国内，中国建筑设计研究院、清华大学、清华同方公司、江苏金洋集团和多元集团水环境公司进行过相关课题的研究，但未就相关内容申请专利。研究表明，针对小区实行分质供水，是提高饮用水水质的一个有效途径。针对住宅小区的分质供水主要是指生活饮用水，即管道直饮水，通过在住宅小区内特设净水处理站，运用现代高科技生化、物化处理技术，对城市自来水进行深度处理，去除水中有机物、细菌、病毒等有害物质，同时采用优质管材另设一套独立循环网络，将净化后的优质水送人用户家中，以确保水质卫生、稳定、新鲜，供用户直接饮用。 对于以城市自来水为水源的直饮水深度处理工艺，本着经济、实用的原则采用臭氧活性炭或活性炭再辅以超滤过滤和消毒工艺，充分发挥各自的处理优势，是完全可以满足优质直饮水水质要求的。在上海世博会期间，我国第一次大规模地使用了先进的直饮水技术，采用了“活性炭吸附小分子有机物+超滤膜物理塞分净化水质+紫外线杀菌”工艺，完全达到国际直饮水卫生标准。相信在未来几年里，相关专利申请的主题对管道直饮水问题的关注也会增多。 我国申请人应继续在膜制备等核心技术方面加大研究力度，同时积极探索新的组合工艺、设备及操作参数。在超滤制备饮用水技术领域，虽然我国企业和科研机构与发达国家的大型企业或机构之间客观上存在着较大差距，但是如果我们能够充分利用现有成熟的研发技术信息，在扎实的研发基础上，高度重视自主知识产权保护工作，完全能够缩小与世界先进水平的差距。(作者单位：国家知识产权局专利审查协作中心化学发明审查处)