随着科学技术的发展,人们控制其孔径、孔的形状、孔隙率、孔径分布、容重的能力不断提高,因而多孔陶瓷日益成为一种重要的环境材料,在许多领域得到了广泛应用。综述了多孔陶瓷的特点、分类、制备工艺,尤其是其在清洁方面的应用,并展望了其发展前景。
锅炉湿法除尘废水中含有大量悬浮状态的粉煤灰和未燃尽的微小炭粒并吸收了SO2,CO2,NO2等气体而呈酸性,它与热电厂水力冲渣废水一样都是弱酸性高浓度的废水,悬浮物(SS)浓度高、灰渣量大、处理难度大。目前,应用较多的是沉淀除渣或与机械脱水相结合的工艺,但处理后水质仍难以满足排放标准。但用多孔陶瓷处理后却能达到相关排放标准,如徐奇焕[16]报道了武昌电厂采用
微孔陶瓷陶瓷管处理火电厂冲渣废水的工艺,废水通过微孔陶瓷陶瓷管过滤处理后,悬浮物(SS)净化率可达91%～97%,化学需氧量(COD)率89%～95%,出水悬浮物浓度10～15mg/L,达到了一级排放标准。
1999年,山东建材学院采用多孔陶瓷(陶粒)处理含镍废水,镍的率达99%,济南大学的王士龙[17-18]采用多孔陶瓷(陶粒)分别处理含铅和锌废水,铅和锌的率均达98%以上。
4.2 废气处理
由于多孔陶瓷具有发达的显气孔和较大的比表面积, 当被覆催化剂后, 可以 增加有效接触面 积, 使反应流体通过多孔陶瓷孔道时将大大提高转换效率和反应速率, 从而提高催 化效果 。同时它 具有耐高温 、机械强度高 、热稳定性高等特点使其能在苛刻的条件下也可使用 。因而已经被大量用于汽车尾气处理和化学工程的反应器中, 来处理有毒 、恶臭等有害气体 [ 19 -20] 。
为了克服湿法除尘易结垢堵 塞 、不利 于回收利用等缺点, 工业上对要回收的粉尘常采用干法收尘,
能达到排放标准常袋式除尘器和电除尘 器, 但它们常因为高温或价格制了使用 。谢锦秋[ 21] 使用“TWL型陶瓷质微孔过滤式除尘器 ”除尘效率能达到99.5%以上 。 J.C.Ruiz[22] 用氯化钠溶液作为粉尘粒子的来源考察了多孔陶瓷对它效率, 结果显示粉尘率达 99.995%, 并研究了它的机理为重力沉降 、惯性碰撞 、拦截 、布朗运动 。
4.3 固体废弃物处理
该应用主要是以固体废弃物为原料来制备多孔陶瓷 。如赤泥是氧化铝生产中排 放的工业废物, 目前全世界每年产生约 6000万 t赤泥, 我国赤泥排放量每年大约也有 500万 t以上 。现在国内流行的处
理方法是筑坝湿 法堆存, 但这种处理方法不 占用大量农田, 而且赤泥中的含碱废液污染地表 、地下水源, 严重破坏环境 。而赤泥的化学成分 适宜于生产陶瓷 (主要含 SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 ), 因此, 该途径可实现赤泥 的资源化, 从而铝厂的 环境负荷, 有利于扩大产 。可用作制多孔陶瓷 滤料的固废还有煤矸石 、粉煤灰 、污水处理厂的污泥[ 23] 、河道淤泥 、各种矿渣 、废玻璃和废陶瓷等 。
4.4 噪声处理
噪声是除水污染 、大气污染 、固体废物污染之外的四大公害, 给人们的日常生活带来了 大的影响 。而多孔陶 瓷具有 相互贯 通的孔 穴且 与外 界连通, 又具有较高的机械强度, 因 此, 多孔陶瓷 可作为一种优良的吸声材料 。吸声机理是当声波进入多孔陶瓷的孔穴时, 可引起孔穴中的空气来回运动, 由于空气的粘滞性会产生相应的粘滞阻力而将声能转化为 ;另外由于孔穴内的空气与多孔陶瓷 的骨架不断发生热交换也将声能转化为 。
4.5 热污染处理
所谓热污染, 是指现代 工业生产和生活 中排放的废热所造成的 环境污染, 目前人们还未充 分认识到它的危害, 常常对它 熟视无睹 。它 对大气 、水体 、人都能带来大的危害 。控制热污染的措施之一是热量的散失, 而多孔陶瓷由于气孔率高, 使得其密度较小 、热传导系数较低, 从而造成了巨大的热阻及较小的体积热容, 使其成为传统的保温隔热材料 。但若将其内部抽 成真空, 那么多孔陶瓷将成 为目前世界上好的隔热材料 -超能隔热材料 [ 24] 。因而能很好地热量的损失而引发的热污染 。
近年来我国在多孔陶瓷的制备工艺及性能方面都有很大的进展, 并且多孔陶瓷已经 广泛应用到各个领域, 取得了巨大的经济效益 和社会效益 ;同时,不断涌现新的应用领域 (航空航天 、金属陶瓷复合材料等 ), 对多孔材料的需求加迫切, 并且对其性能也提出了高的要求 。令人欣喜 的是, 能 源和环境问题成为社会可持续发展需要解决的根本性 问题,依靠科技的力量, 通过多孔陶瓷的应用, 人类在探索新型能源和消除环境污染方面取得了持续的 进展 。今后, 各种多孔陶瓷材料的研制开发 将会发挥加重要的作用 。随着各应用领域对多孔陶瓷需求的不断扩大及对高性能多孔陶瓷的迫切需要, 将会促进多孔陶瓷的飞速发展, 为多孔陶瓷的 应用开创广阔的前景 。
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