隨著科學技術的發展,人們控制其孔徑、孔的形狀、孔隙率、孔徑分布、容重的能力不斷提高,因而多孔陶瓷日益成為一種重要的環境材料,在許多領域得到了廣泛應用。綜述了多孔陶瓷的特點、分類、制備工藝,尤其是其在清潔方面的應用,并展望了其發展前景。
鍋爐濕法除塵廢水中含有大量懸浮狀態的粉煤灰和未燃盡的微小炭粒并吸收了SO2,CO2,NO2等氣體而呈酸性,它與熱電廠水力沖渣廢水一樣都是弱酸性高濃度的廢水,懸浮物(SS)濃度高、灰渣量大、處理難度大。目前,應用較多的是沉淀除渣或與機械脫水相結合的工藝,但處理后水質仍難以滿足排放標準。但用多孔陶瓷處理后卻能達到相關排放標準,如徐奇煥[16]報道了武昌電廠采用
微孔陶瓷陶瓷管處理火電廠沖渣廢水的工藝,廢水通過微孔陶瓷陶瓷管過濾處理后,懸浮物(SS)凈化率可達91%～97%,化學需氧量(COD)率89%～95%,出水懸浮物濃度10～15mg/L,達到了一級排放標準。
1999年,山東建材學院采用多孔陶瓷(陶粒)處理含鎳廢水,鎳的率達99%,濟南大學的王士龍[17-18]采用多孔陶瓷(陶粒)分別處理含鉛和鋅廢水,鉛和鋅的率均達98%以上。
4.2 廢氣處理
由于多孔陶瓷具有發達的顯氣孔和較大的比表面積, 當被覆催化劑后, 可以 增加有效接觸面 積, 使反應流體通過多孔陶瓷孔道時將大大提高轉換效率和反應速率, 從而提高催 化效果 。同時它 具有耐高溫 、機械強度高 、熱穩定性高等特點使其能在苛刻的條件下也可使用 。因而已經被大量用于汽車尾氣處理和化學工程的反應器中, 來處理有毒 、惡臭等有害氣體 [ 19 -20] 。
為了克服濕法除塵易結垢堵 塞 、不利 于回收利用等缺點, 工業上對要回收的粉塵常采用干法收塵,
能達到排放標準常袋式除塵器和電除塵 器, 但它們常因為高溫或價格制了使用 。謝錦秋[ 21] 使用“TWL型陶瓷質微孔過濾式除塵器 ”除塵效率能達到99.5%以上 。 J.C.Ruiz[22] 用氯化鈉溶液作為粉塵粒子的來源考察了多孔陶瓷對它效率, 結果顯示粉塵率達 99.995%, 并研究了它的機理為重力沉降 、慣性碰撞 、攔截 、布朗運動 。
4.3 固體廢棄物處理
該應用主要是以固體廢棄物為原料來制備多孔陶瓷 。如赤泥是氧化鋁生產中排 放的工業廢物, 目前全世界每年產生約 6000萬 t赤泥, 我國赤泥排放量每年大約也有 500萬 t以上 。現在國內流行的處
理方法是筑壩濕 法堆存, 但這種處理方法不 占用大量農田, 而且赤泥中的含堿廢液污染地表 、地下水源, 嚴重破壞環境 。而赤泥的化學成分 適宜于生產陶瓷 (主要含 SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 ), 因此, 該途徑可實現赤泥 的資源化, 從而鋁廠的 環境負荷, 有利于擴大產 。可用作制多孔陶瓷 濾料的固廢還有煤矸石 、粉煤灰 、污水處理廠的污泥[ 23] 、河道淤泥 、各種礦渣 、廢玻璃和廢陶瓷等 。
4.4 噪聲處理
噪聲是除水污染 、大氣污染 、固體廢物污染之外的四大公害, 給人們的日常生活帶來了 大的影響 。而多孔陶 瓷具有 相互貫 通的孔 穴且 與外 界連通, 又具有較高的機械強度, 因 此, 多孔陶瓷 可作為一種優良的吸聲材料 。吸聲機理是當聲波進入多孔陶瓷的孔穴時, 可引起孔穴中的空氣來回運動, 由于空氣的粘滯性會產生相應的粘滯阻力而將聲能轉化為 ;另外由于孔穴內的空氣與多孔陶瓷 的骨架不斷發生熱交換也將聲能轉化為 。
4.5 熱污染處理
所謂熱污染, 是指現代 工業生產和生活 中排放的廢熱所造成的 環境污染, 目前人們還未充 分認識到它的危害, 常常對它 熟視無睹 。它 對大氣 、水體 、人都能帶來大的危害 。控制熱污染的措施之一是熱量的散失, 而多孔陶瓷由于氣孔率高, 使得其密度較小 、熱傳導系數較低, 從而造成了巨大的熱阻及較小的體積熱容, 使其成為傳統的保溫隔熱材料 。但若將其內部抽 成真空, 那么多孔陶瓷將成 為目前世界上好的隔熱材料 -超能隔熱材料 [ 24] 。因而能很好地熱量的損失而引發的熱污染 。
近年來我國在多孔陶瓷的制備工藝及性能方面都有很大的進展, 并且多孔陶瓷已經 廣泛應用到各個領域, 取得了巨大的經濟效益 和社會效益 ;同時,不斷涌現新的應用領域 (航空航天 、金屬陶瓷復合材料等 ), 對多孔材料的需求加迫切, 并且對其性能也提出了高的要求 。令人欣喜 的是, 能 源和環境問題成為社會可持續發展需要解決的根本性 問題,依靠科技的力量, 通過多孔陶瓷的應用, 人類在探索新型能源和消除環境污染方面取得了持續的 進展 。今后, 各種多孔陶瓷材料的研制開發 將會發揮加重要的作用 。隨著各應用領域對多孔陶瓷需求的不斷擴大及對高性能多孔陶瓷的迫切需要, 將會促進多孔陶瓷的飛速發展, 為多孔陶瓷的 應用開創廣闊的前景 。
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