含炭纤维吸附处理VOCs的专利分析_张旭磊.pdf

河南科技Henan Science and Technology知识产权与专利导航总798期第4期2023年2月含炭纤维吸附处理VOCs的专利分析张旭磊1周宁2贺翔2肖明芳2张纪文1（1.南京大学环境规划设计研究院集团股份公司，江苏南京210093；2.江苏圣典律师事务所，江苏南京210000）摘要：【目的】含炭纤维是新发展起来的一种新型、高效、多功能吸附材料，通过含炭纤维吸附处理 VOCs的专利分析可以分析含炭纤维的发展趋势。【方法】对含炭纤维吸附处理 VOCs技术专利的申请趋势、技术专业等进行分析。【结果】目前我国含炭纤维吸附处理VOCs处于技术成长期，随着对活性炭纤维的表面结构和性能关系的深入探索，我国含炭纤维吸附处理 VOCs技术相关专利申请量已经远远高于其他国家，然而对外布局尚处于萌芽阶段。【结论】在后期的含炭纤维吸附处理 VOCs 技术研究发展过程中，申请人需要关注专利的质量和专利布局的全面性，同时启发后续含炭纤维吸附处理VOCs的技术研究。关键词：VOCs；吸附；含炭纤维；专利分析中图分类号：X5文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）04-0137-05DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.04.028Patent Analysis of Adsorption Treatment of VOCs with Carbon FiberZHANG Xulei1ZHOU Ning2HE Xiang2XIAO Mingfang2ZHANG Jiwen1（1.Academy of Environmental Planning&Design Co.,Ltd.Nanjing University,Nanjing 210093,China；2.Jiangsu Sundy Law Firm,Nanjing 210000,China）Abstract:Purposes Carbon fiber is a new type of adsorption material with high efficiency and multi-function.The development trend of carbon fiber can be analyzed through the patent analysis of the adsorption treatment of VOCs with carbon fiber.Methods The trend of patent application,technology ofVOCs adsorption technology containing carbon fiber were analyzed.Findings At present,the adsorption treatment of VOCs by carbon fibers in China is in the stage of technological growth,With the in-depth exploration of the relationship between surface structure and properties of activated carbon fibers.Conclusions The amount of Chinese patent application for adsorption for VOCs technology containingcarbon fiber is already much higher than that of other countries,however,the external layout is still in itsembryonic stage,so applicants need to pay attention to the quality of the patent and the comprehensiveness of the patent layout in the later research and development process of VOCs technology containingcarbon fiber adsorption.At the same time enlightening the follow-up technology research of adsorptiontreatment of VOCs containing carbon fiber.Keywords:VOCs;adsorption;carbon fiber;patent analysis收稿日期：2022-12-15基金项目：南京市高价值专利培育计划项目（04KJ-NJUAE-202001-A）。作者简介：张旭磊（1988）男，硕士，工程师，研究方向：环境保护领域的科研与知识产权保护。138第4期0引言党的十九大报告中提出，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战1-2。其中，大气污染、特别是VOCs的治理十分重要3-4。是当前VOCs治理存在源头控制力度不足、无组织排放严重、治理设备净化效率低下等治理困境5-8。吸附法处理VOCs的原理是利用比表面积大的具有多孔结构的吸附剂将VOCs分子截留,当废气通过吸附剂时，VOCs就被吸附在孔内，使气体得到净化。吸附法的关键是吸附剂，依赖于吸附剂是否具备良好的吸附能力9。活性炭纤维属于第三代活性炭产品，其具有较好的比表面积和微孔结构，微孔体积占总孔体积的90%以上，具有比粒状活性炭更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能，吸附效率更高，吸、脱附速度更快。目前，随着对活性炭纤维的表面结构和性能关系的探索和了解，活性炭纤维的表面改性技术及其在污染物净化领域的应用研究越来越受到重视。1专利数据来源利用incoPat数据库对含炭纤维吸附处理VOCs的全球专利进行检索分析。2含炭纤维吸附处理VOCs专利数据分析2.1全球专利申请趋势分析图1为含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请趋势，从趋势来看，含炭纤维吸附处理VOCs的相关中国专利申请数量比较多，所以中国相关专利申请的趋势对全球相关专利的趋势影响较大，因此将国外和中国的专利申请趋势分别进行分析。从图 1a可以看出，全球第一个关于含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请出现在1971年。此专利为美国专利，申请日是1971年06月23日，申请人为BRITISH OXYGEN CO LTD，涉及一种真空设备包括真空泵和用于吸附从泵回流的烃的吸附捕集器10。从图1b可以看出，19711997年，国外关于含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请量呈缓慢波动增长且专利申请量很小，19721986年没有相关专利申请，直到 19871997年专利申请量才开始呈缓慢波动增长，此阶段为国外含炭纤维吸附处理VOCs技术发展萌芽期。19982001年，国外关于含炭纤维吸附处理 VOCs 的专利申请量呈加速上升，说明国外关于含炭纤维吸附处理VOCs进入技术成长期，此阶段韩国、日本关于含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请量开始增加，尤其是韩国，在此申请了18件相关专利，这也是19982001年期间国外关于含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请量呈加速上升的一个原因。2002年至今，国外关于含炭纤维吸附处理VOCs相关专利申请量呈波动状态，没有明显的上升和下降趋势，此时间段处于成熟期，其中2015年专利申请量出现较大的下降，因为国外专利申请较大的国家韩国在2015年的申请量为0，而其他国家与地区每年的专利申请量相对比较平衡。中国第一个关于含炭纤维吸附处理VOCs的专申请日申请数量/件（a）全球180160140120100806040200197019731976197919821985198819911994199720002003200620092012201520182021图1含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请趋势申请日申请数量/件160140120100806040200（c）中国202120192017201520132011200920072005200320011999199719951993张旭磊，等.含炭纤维吸附处理VOCs的专利分析申请日申请数量/件（b）国外1614121086420197019731976197919821985198819911994199720002003200620092012201520182021第4期139利申请为1994年03月14日的个人申请，申请号为CN94102572.1，涉及一种有机废气净化回收方法及其装置，由多个吸附芯体构成的组件式固定床吸附器和单床吸附过程与双床串联吸附过程相结合的流程，吸附芯体的吸附层设计为里外两层，可以充分利用不同吸附剂各自的优点；外层选用流体阻力小、单位重量吸附剂，如较大粒径的活性炭，内层选用吸附、脱附速率大的活性炭纤维或其制品或较小粒径的活性炭，使得整个吸附层在较小的床层阻力下，拥有较大的吸附容量和较好的吸、脱附动力学性能11。2.2专利技术区域分布分析表1显示了全球含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请区域分布，从表1可以看出，相关专利主要集中在中国，但是中国含炭纤维吸附处理VOCs技术领域研究起步晚，目前还处于技术成长期，与国外(尤其是起步最早的美国)的技术还存在一定的差距。中国作为相关专利的最大申请目标国，且集中在最近数年，希望中国的相关企业能够通过专利的提前布局，提前占领技术领地，从而划分市场。表2反映了全球含炭纤维吸附处理VOCs技术相关专利主要流向情况。由表2可以看出，美国对外布局的专利最多，几乎在每个含炭纤维吸附处理VOCs研究较多的国家和地区都有专利布局，远远超过其他国家的对外布局。中国、韩国、日本、美国等被外国布局的专利较多，说明这几个国家和地区是全球最大的含炭纤维吸附处理VOCs技术目标市场。我国含炭纤维吸附处理VOCs技术相比国外起步较晚，但后续发展正在追赶日美韩，截至目前，我国含炭纤维吸附处理VOCs技术相关专利申请量已经远远高于其他国家，然而对外布局尚处于萌芽阶段，反映我国企业专利布局意识薄弱。2.3专利申请人分析图2所示为全球含炭纤维吸附处理VOCs相关专利申请人排名情况，从图2可以看出申请人中企业占比多，而且申请量排名前三的都为企业，这主要是由于VOCs污染控制技术更偏向市场应用，而科研院所更倾向基础技术的研究开发，申请量排名前三的依次为中国石油化工（中国）、恩沃德系统（美国）、恩比安公司（韩国），而目前中国、美国、韩国也是目前含炭纤维吸附处理VOCs相关专利申请量排名前三的国家。图3所示为全球含炭纤维吸附处理VOCs相关专利的申请人专利价值度情况，从图中可以看出中表1全球含炭纤维吸附处理VOCs的专利申请区域分布国别中国韩国美国日本法国德国占比/%81.266.213.614.740.450.22专利公开国别中国韩国日本美国世界知识产权组织欧洲专利局(EPO)法国德国申请人国别中国7050023000韩国251132100日本213111100美国9172013300法国00001041德国10011001表2全球含炭纤维吸附处理VOCs技术相关专利主要流向张旭磊，等.含炭纤维吸附处理VOCs的专利分析图2全球含炭纤维吸附处理VOCs相关专利申请人排名中国石油化工恩沃德系统恩比安公司韩国能源研究所江苏南方涂装环保泉州市天龙环境工程青岛华世洁环保科技江苏永益环保科技2322111110777140第4期国申请人的专利申请量较多，但是总体的专利价值度低于国外的公司，专利价值度达到10的专利申请人为恩沃德系统（美国）、恩比安公司（韩国）、韩国能源研究所（韩国），而专利价值度最低为4的专利申请人为江苏南方涂装环保和青岛华世洁环保科技。这表明在碳纤维专利的布局过程中最需要的是通过强化研发，增强其使用价值12-13。图4所示