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1、第22卷第1期济南大学学报(自然科学版)Vol.22No.12008年1月JOURNALOFUNIVERSITYOFJINAN(Sci.＆Tech.)Jan.2008文章编号:1671-3559(2008)01-0066-06多孔陶瓷材料在环境工程中的应用刘树元,杨焱明,刘庆,郑显鹏,杜斌(济南大学化学化工学院,山东济南250022)摘要:综述多孔陶瓷材料在污水处理、大气污染控制、固体废物处理及噪声控制等方面的应用研究现状。阐述多孔陶1多孔陶瓷材料概述瓷材料在环境工程中应用的吸附、筛滤等机理及孔隙率、孔多孔陶瓷是一种经高温烧成、内部具有大量彼径、孔
2、径分布等参量指标是影响多孔陶瓷材料作为环境功能此相通并与材料表面也相贯通的孔隙结构的陶瓷材材料性能的决定因素。其韧性、脆性和形貌的控制及再生利料。用等是当前研究的热点和难点。低成本、大规模以及与生物1.1基本类型技术相结合是多孔陶瓷材料研究的发展趋势。关键词:多孔陶瓷;工程材料;环境工程;应用通常按照多孔陶瓷材料孔隙形貌的不同,可分[11-12]中图分类号:X24文献标识码:A为两类:即蜂窝陶瓷材料和泡沫陶瓷材料。前者的孔隙形成二维排列,后者则由中空多面体(孔多孔材料的概念是相对于其对应的密实材料提隙)作三维排列。泡沫陶瓷材料还可进一步细分为出来的
3、。顾名思义,多孔材料是指一类包含大量孔开孔(或网状)陶瓷材料以及闭孔陶瓷材料。隙的材料。由于其优异的物理、力学性能,多孔材料根据孔隙尺寸的大小,可将多孔陶瓷材料进行[13]已成为一种优秀的工程材料,具有功能和结构的双以下分类:孔隙直径小于2nm的为微孔材料,孔重属性,是—类广为使用而又具有巨大应用潜力的隙直径在2～5nm之间的为介孔材料,孔隙在50nm功能结构材料。多孔材料按照构成材质的不同可简以上的为宏孔材料。单地分为多孔金属材料、多孔陶瓷材料和泡沫塑料。按材质的不同,多孔陶瓷主要有以下几[14-15]多孔陶瓷是一种新型的陶瓷材料,其制造始于类:
4、20世纪50年代末。随着制备工艺技术的不断提高(1)高硅质硅酸盐材料,它主要以硬质瓷渣、耐以及各种高性能产品的不断出现,多孔陶瓷材料的酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷颗粒为骨料,具有应用领域和应用范围也在不断扩大。因为多孔陶瓷耐水性、耐酸性,使用温度达700℃。材料具有透过性好、密度低、硬度高、比表面积大、热(2)铝硅酸盐材料,它以耐火粘土熟料、烧矾导率小及耐高温、耐腐蚀等优良特性,因此广泛地应土、硅线石和合成莫来石颗粒为骨料,具有耐酸性和用于冶金、化工、环保、能源、生物、食品、医药等领耐弱碱性,使用温度达1000℃。域,用作过滤、分离、扩散、布气、隔
5、热、吸声、化工填(3)精陶质材料,它以多种粘土熟料颗粒与粘料、生物陶瓷、化学传感器、催化剂和催化剂载体等土等混合烧结,得到微孔陶瓷材料。[1-10]元件材料。(4)硅藻土质材料,它主要以精选硅藻土为原早在20世纪70年代,多孔陶瓷就巳作为细菌料,加粘土烧结而成,用于精滤水和酸性介质。过滤元件使用。经过30多年的发展,该材料目前在(5)纯炭质材料,它以低灰分煤或石油沥青焦环境工程领域已用于工业废气废水处理、汽车尾气颗粒为原料,或加入部分石墨,用稀焦油粘结烧制而处理等诸多方面,促进了环保事业的发展。成,用于耐水、冷热强酸、冷热强碱介质以及空气的消毒和过
6、滤等。收稿日期:2007-08-08(6)刚玉和金刚砂材料,它以不同型号的电熔基金项目:国家自然科学基金(20557016)刚玉和碳化硅颗粒为骨料,具有耐强酸、耐高温的特作者简介:刘树元(1971-),男,吉林长春人,硕士生;杜斌(1961-),男,湖北宜昌人,教授,博士,硕士生导师。性,使用温度可达1600℃。第1期刘树元,等:多孔陶瓷材料在环境工程中的应用67(7)堇青石、钛酸铝材料,其特点是热膨胀系数偏离。这就是说,对于每一个基本参量,都有很多的小,因而广泛用于热冲击环境。方法可以测量和表征它,但由于试验方法的不同,所(8)其他,即采用工业废
7、料、尾矿和石英玻璃或得结果住往具有一定的差异。所以,对于常规性的普通玻璃为原料制成的材料,视原料组成用于不同参量测定,出具的结果和数据应附注说明检测方法。的场合。表1多孔陶瓷材料的基本参量及其表征方法1.2特性基本参量表征手段参考文献多孔陶瓷材料除具有相对密度小、比表面积大、显微分析法[18]热导率低、比强度高及吸附性能好等多孔材料的共直接称重体积计算法[19][16]同属性外,还具有如下特性:浸泡介质法[20]孔隙率(1)化学稳定性好,即选择合适的材质和工艺,真空浸渍法[21]可制成适应各种腐蚀环境的多孔制品。漂浮法[21](2)机械强度和刚度高
8、,即在气压、液压或其他压汞法[21]应力负载下,孔隙形状与尺寸不会发生变化。断面直接观察法[18](3)耐热性佳,即由耐高
