泡沫陶瓷制备的影响因素及环保功能
泡沫陶瓷过滤片的用途
![泡沫陶瓷过滤片的用途](https://img.taocdn.com/s3/m/7744105fa200a6c30c22590102020740be1ecd3e.png)
泡沫陶瓷过滤片的用途
1.汽车尾气净化
汽车尾气中的颗粒物质对环境和人体健康造成了很大的影响。
泡沫陶瓷过滤片可以作为一种有效的尾气净化材料,通过其细小的孔隙过滤颗粒物,减少有害气体的排放,提高汽车尾气的净化效果。
2.工业废气处理
许多工业过程会产生大量的废气,其中包括颗粒物质和有害气体。
泡沫陶瓷过滤片可以用于工业废气处理装置中,通过过滤和吸附的方式,有效去除废气中的颗粒物和有害气体,减少对环境的污染。
3.矿井通风净化
在矿井开采过程中,会产生大量的尘埃和有害气体。
泡沫陶瓷过滤片可以应用于矿井通风系统中,通过过滤和吸附作用,净化通风气流中的颗粒物和有害气体,提高矿井内部的空气质量,保障工人的健康和安全。
4.水处理
水处理是保障人类饮水安全的重要环节,其中固液分离是一个关键步骤。
泡沫陶瓷过滤片可以用于水处理装置的滤芯中,通过其细小的孔隙,有效过滤水中的悬浮物和杂质,提高水的净化效果。
5.空气净化
泡沫陶瓷过滤片也可以用于空气净化领域中。
在一些对空气质量要求较高的场所,如医院、实验室、电子厂等,可以使用泡沫陶瓷过滤片作为空气净化设备的滤芯,通过过滤和吸附的方式有效去除空气中的颗粒物和有害气体,提高室内空气的质量。
总结而言,泡沫陶瓷过滤片具有广泛的应用前景。
它可以用于汽车尾气净化、工业废气处理、矿井通风净化、水处理和空气净化等领域。
通过其优异的过滤和吸附性能,能够有效去除颗粒物和有害物质,保护环境和人类健康。
同时,泡沫陶瓷过滤片的制备工艺也在不断发展,使其性能得到了很大的提高,进一步拓展了其应用范围。
陶瓷工业生产过程对环境的污染及治理措施
![陶瓷工业生产过程对环境的污染及治理措施](https://img.taocdn.com/s3/m/4856c26b1eb91a37f1115c19.png)
陶瓷工业生产过程对环境的污染及治理措施摘要:目前我国陶瓷生产存在资源消耗大、能耗高、污染严重等问题,随着社会经济的快速发展,传统生产模式所带来的资源过度消耗与环境污染问题受到广泛关注。
陶瓷生产过程中,产生的污染问题主要有废气、废水、废渣等。
一方面应通过清洁生产,节能降耗,减少污染物的产生量;另一方面可通过末端治理,对工程排放的污染物进行有针对性的治理,使污染物能够达标排放,减少对环境的影响。
关键词:陶瓷工业;污染;清洁生产;治理Ceramic Industrial Production Processes to the Environmental Pollution andGovernance MeasuresAbstract: At present, to China's ceramic production, there are problems of great resource consumption, high energy consumption and serious pollution. With the rapid socio-economic development, the traditional mode of production is under the spotlight, which brings about the excessive consumption of resources and environmental pollution. In ceramic production process, it results in the pollution problems mainly concluding exhaust gas, waste water and waste residue. On one hand, through clean production, it will save energy and reduce the production of pollutants quantity; on the other hand,by the end of treatment, to project the pollutants from the targeted management, contaminants can reach the standard of discharge, reducing the bad impact on the environment.Key word s: ceramic industry; pollution;clean production; governance自1993年以来我国建筑卫生陶瓷产量一直高居世界首位,1998年陶瓷砖产量占世界总产量的34.5%,卫生瓷占世界总产量的23.4%。
泡沫陶瓷材料的制备及多功能性
![泡沫陶瓷材料的制备及多功能性](https://img.taocdn.com/s3/m/70bb8663af1ffc4ffe47ac89.png)
空间 网架 结构 ,气孔 率在2 % ~ 5 0 9 %之 间 ,其 造型 犹 如钢 化 了的 泡 沫塑 料 或瓷 化 了的 海绵 体 。根 据 材质 不 同 ,泡 沫 陶瓷 的使 用 温 度 为 常温 ~1 0 ℃ 。自 1 7 年 美 国发 明 了利 用 氧 60 9 8 化铝 、高 岭土 等陶 瓷 料浆 研 制 的泡 沫陶 瓷 ,用 于铝 合 全铸 造 过滤 之 后 ,英 、日 、德 、瑞 士等 国 家竞 相 开展 了 研究 ,生产 工 艺 日益 先进 ,技 术 装备 越 来越 向 机械 化 、自动 化发 展 ,根
【 e od fa dc rmi ;rp rt n muiu cin l s K yw rs】o me ea c pe aai ; lfn t ai s o t - o t i e
1 、引 言
泡 沫 陶 瓷材 料 的 发 展始 于2O世 纪 7 O年代 ,是 一种 具 有 可 耐 高 温 的多 孔 材料 。其孔 径 从纳 米级 到 微米 级 不等 ,具有 三 维
溶 胶一 凝 胶 法是 利 用 凝胶 化 过 程 中胶 体粒 子 的 堆积 以及 凝胶 处理 、热 处理 等 过 程 中 留下 小气 孔 ,形 成 可 控 孔 隙结 构 。由 溶胶 向凝 胶 的转 化 过程 中 ,体 系 的 粘度 迅 速 增 加 ,从 而稳 定 了 已经 产 生 的气 泡 ,有 利 于发 泡 。溶胶 一 凝 胶 方法 主 要用 来 制备 孔 径 在纳 米 级 的微 孔 陶瓷 材 料 ,气 孔 分 布均 匀 ,现 已成 为无机 分离 膜制 备工 艺 中最 为活跃 的研 究领 域 。
产 品的性 能 。
2. 泡法 1发
发 泡 法主 要 是在 陶 瓷粉 料 中加 入适 当 的发 泡 剂 ,通 过化 学 反 应 产 生 挥 发 性 气 体 从 而产 生 泡 沫 ,然 后 再经 干燥 和 烧 成 制 得 。采用 反 应发 泡 的方 法 ,可 以 制备 形 状复 杂 的泡 沫 陶瓷 制
泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究
![泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/48c76a5d6d175f0e7cd184254b35eefdc8d315c6.png)
泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究一、本文概述随着科学技术的不断发展和进步,新型陶瓷材料的研究与应用逐渐成为材料科学领域的研究热点。
其中,泡沫碳化硅陶瓷作为一种轻质、高强、耐高温的新型陶瓷材料,凭借其独特的物理和化学性能,在航空航天、能源、环保等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在深入探讨泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺,研究其性能特点,为进一步优化制备工艺、提升材料性能以及推动其在实际应用中的广泛使用提供理论支撑和实践指导。
本文首先概述了泡沫碳化硅陶瓷的基本性质和研究背景,阐述了其在不同领域中的应用价值。
随后,详细介绍了泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺,包括原料选择、配方设计、成型方法、烧结工艺等关键步骤,并分析了各工艺参数对材料性能的影响。
在此基础上,本文重点研究了泡沫碳化硅陶瓷的物理性能、化学性能以及力学性能,如密度、孔隙率、热稳定性、抗腐蚀性等,并通过实验数据分析了其性能特点与制备工艺之间的关联。
本文总结了泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺与性能研究成果,指出了当前研究中存在的问题和不足,并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
通过本文的研究,旨在推动泡沫碳化硅陶瓷制备工艺的进一步优化,提升材料性能,拓展其应用领域,为新型陶瓷材料的发展做出积极贡献。
二、泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺泡沫碳化硅陶瓷的制备工艺主要包括原料选择、配方设计、泡沫前驱体的制备、碳化硅化过程以及后处理几个关键步骤。
原料选择是制备泡沫碳化硅陶瓷的第一步,其主要原料包括硅源、碳源、造孔剂以及可能的添加剂。
硅源一般选择硅粉、硅溶胶或硅烷等,碳源则可以选择石墨、炭黑、有机聚合物等。
造孔剂的选择对于泡沫结构的形成至关重要,常用的有无机盐类、高分子聚合物等。
根据需求,还可以添加一些助剂,如分散剂、催化剂等。
配方设计则需要根据所需的碳化硅陶瓷性能,合理搭配各原料的比例。
通过调整硅碳比、造孔剂含量等参数,可以控制泡沫碳化硅陶瓷的密度、孔径、孔结构以及机械性能等。
泡沫前驱体的制备是制备泡沫碳化硅陶瓷的关键步骤。
泡沫陶瓷的制备和应用
![泡沫陶瓷的制备和应用](https://img.taocdn.com/s3/m/84b1ead4a216147916112853.png)
泡沫陶瓷的制备和应用【摘要】泡沫陶瓷孔隙率高、抗热震性能良好、耐腐蚀性强、稳定性好,已在多个领域得到应用。
对制备工艺进行了分析,并介绍了泡沫陶瓷的研究进展和应用前景。
【关键词】泡沫陶瓷;制备;性质;应用泡沫陶瓷为新型的保温隔热绿色环保材料,内部含有大量气孔、呈三维空间网架结构。
其孔隙率高、稳定性好,还具有耐腐蚀、抗热震等传统有机保温材料所没有的特性。
1、泡沫陶瓷概述美国在1978年于熔融金属的过程中,用Al2O3和高岭土等制出泡沫陶瓷,使金属铸件的质量提升、制品的废品率下降。
德、日、英等国家之后开展了相关工作,将泡沫陶瓷应用在杂质的过滤和催化剂载体等方面。
我国在20世纪80年代时探索了泡沫陶瓷的研究,其在尾气净化和金属熔融领域达到了高实用的水平。
目前,泡沫陶瓷的组成材质多种多样,骨料和材质也不尽相同,使用温度及主要性能还需研究。
2、泡沫陶瓷的制备方法(1)添加造孔剂工艺添加造孔剂工艺要求造孔剂在基体陶瓷烧结后离开基体,形成大量气孔,制成的泡沫陶瓷孔隙大小和形状主要由造孔剂颗粒决定。
常用的造孔剂有无机和有机两类,无机造孔剂如CaCO3、碳酸铵等在高温下可分解形成气孔,而硫酸钠、氯化钠等在高温下不分解,也不与基体产生反应,可在烧结完成后用水、酸或碱溶液浸出气孔,从而制得泡沫陶瓷。
有机造孔剂如锯末、淀粉、聚氯乙烯等天然纤维和高分子聚合物等,可在制品烧结前分解或挥发,产生大量气孔。
该工艺制成的泡沫陶瓷形状各异、气孔特征不一,但孔隙率不高。
(2)有机泡沫浸渍工艺有机泡沫浸渍工艺由Schwartzwalder和Somers在20世纪60年代发明,可制出孔隙率大于70%的泡沫陶瓷。
该工艺须先准备好有机泡沫网状体,之后将陶瓷浆料涂在其上,干燥烧结后除去泡沫体,从而获得泡沫陶瓷。
制品强度和孔隙率均较高,但形状和密度不甚理想。
有机泡沫体须有一定的亲水性和回弹性,使陶瓷浆料吸附并在多余浆料挤出后回复原态,决定了制品的孔隙特征。
泡沫陶瓷及应用
![泡沫陶瓷及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/4f37d67ec281e53a5802ffcf.png)
2018年第12期墙材网2018.12泡沫陶瓷是具有高比面积、高气孔率、低密度、低热传导系数,对液体和气体介质有选择透过性,并具有能量吸收和阻尼特性等优异性能的新型材料,且孔道呈互相连接的迷宫式三维网状结构的多孔体,在熔融金属、气体液体过滤、净化分离、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料、生物材料、特种墙体材料和传感器材料等方面作用显著,广泛应用于环保、能源、化工、生物等领域。
1泡沫陶瓷概述泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代,是一种具有高温特性的多孔材料。
其孔径从纳米级到微米级不等,气孔率在20%~95%之间,使用温度为常温~1600℃。
1.1按孔隙之间关系,泡沫陶瓷可分为:闭口气孔和开口气孔闭口气孔:指陶瓷材料内部微孔允布在连续的陶瓷基体中,孔与孔之间相互隔离。
开口气孔:包括材料内部孔与孔之间相互连通和一边开口、另一边闭口形成不连通气孔两种。
1.2泡沫陶瓷按材质可分为以下几种硅藻土质材料:主要以精选硅藻土为原料,加黏土烧结而成,用于精滤水和酸性介质中。
铝硅酸盐材料:以耐火黏土熟料、烧矾土、硅线石和合成莫来石质颗粒为骨料。
具有耐酸性和耐弱碱性,使用温度达1000℃。
高硅质硅酸盐材料:主要以硬质瓷渣、耐酸陶瓷渣及其他耐酸的合成陶瓷颗粒为骨料生产,具有耐水性和耐酸性,使用温度达700℃。
陶质材料:组成接近高硅质硅酸盐材料,是一种主要以多种黏土熟料颗粒与黏土等混合而得到的微孔陶瓷材料。
刚玉和金刚砂材料:以不同型号的电熔刚玉和碳化硅颗粒为骨料,具有耐强酸、耐高温特性,耐高温可达1600℃。
氧化锆材料:基本材质是氧化锆ZrO 2,具有高的强度和高温冲击力,耐热温度高于1700℃。
2泡沫陶瓷制备工艺泡沫陶瓷制备工艺主要有有机(聚合物)泡沫浸演工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺、溶胶-凝胶工艺、凝胶注模工艺。
2.1有机(聚合物)泡沫浸演工艺有机泡沫浸演工艺是用有机泡沫浸渍陶瓷料浆,干燥后烧掉有机泡沫,获得泡沫陶瓷的一种方法。
陶瓷材料与环境保护的关系与应用
![陶瓷材料与环境保护的关系与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/498b99740812a21614791711cc7931b764ce7b6b.png)
陶瓷材料与环境保护的关系与应用陶瓷材料一直以来都与环境保护息息相关。
作为一种纯天然、可再生的材料,陶瓷在很多领域都有广泛的应用,同时也为环境保护提供了许多解决方案。
本文将从陶瓷材料的可持续性、环境友好性以及在环境保护方面的应用等方面对其与环境保护的关系进行探讨。
一、陶瓷材料的可持续性可持续性是现代社会对于材料的重要要求之一。
陶瓷材料在这方面有着明显的优势。
首先,陶瓷是一种来自于自然界的材料,其原料主要是矿石、黏土等。
这些原料在地球上广泛存在且可持续供应,不会对自然资源造成过度的耗竭。
其次,陶瓷材料具有很高的耐久性和稳定性,能够在长时间内保持其原有的性能和外观,不易受到外界环境的影响。
这使得陶瓷制品能够更长久地使用,减少了资源的浪费。
二、陶瓷材料的环境友好性陶瓷材料具有良好的环境友好性,这使得它在环境保护方面有着广泛的应用。
首先,陶瓷制品几乎不会产生有害物质。
在制造过程中,陶瓷通常只需要通过高温烧结而成,而不需要添加其他化学物质。
这就避免了许多有毒有害物质的生成,对环境和人体健康的影响更小。
其次,陶瓷材料具有很好的耐腐蚀性和抗酸碱性能,能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行,减少了对环境的污染。
三、陶瓷材料在环境保护中的应用由于其可持续性和环境友好性,陶瓷材料在环境保护中有着广泛的应用。
首先,陶瓷被广泛应用于污水处理领域。
陶瓷膜技术是目前最先进的水处理技术之一,能够高效地去除水中的污染物,实现水资源的再利用。
其次,陶瓷可以用于垃圾焚烧和能源回收。
陶瓷制品具有很高的抗高温性能,可以用于制造垃圾焚烧炉的内衬材料,同时还能够回收其中的能量。
此外,陶瓷还可以用于制造环保建材,如环保砖、环保地砖等,减少了对天然资源的开采和破坏。
综上所述,陶瓷材料与环境保护息息相关,具有良好的可持续性和环境友好性。
通过其在环境保护中的应用,陶瓷材料为我们提供了许多解决方案。
未来,随着科技的发展和创新,相信陶瓷材料在环境保护领域中的应用将会越来越广泛,为实现可持续发展贡献更大的力量。
发泡陶瓷的十大弊端
![发泡陶瓷的十大弊端](https://img.taocdn.com/s3/m/5c96803a9a6648d7c1c708a1284ac850ad0204f4.png)
发泡陶瓷的十大弊端
嘿,大家听我说哈!今天咱来聊聊发泡陶瓷的那些事儿。
你可别以为发泡陶瓷就全是好的呀,它也是有不少弊端的呢!
你想想看,发泡陶瓷这东西,它的强度可不咋高呀!就好比那纸糊的老虎,看着威风,可真要是有点风吹草动,说不定就散架啦!你要是想用它来做个特别重要的结构体,那可得三思而后行,万一哪天不小心碰一下,哎呀,那不就悲剧啦!
还有啊,它的防水性能也不是特别厉害呀!要是碰到水多的地方,它就有点招架不住啦,就跟那不会游泳的旱鸭子似的,能不叫人操心吗?这要是用在潮湿的环境里,时间一长,那还不得出问题呀!
发泡陶瓷的防火性能也不是顶尖的哟!虽然说也能防火,但要是大火真烧起来了,它也不一定能完全扛得住呀!跟那些专业的防火材料比起来,还是有点差距的呢,你说是不是?
它的耐久性也值得商榷呀!时间长了,会不会容易老化呀,会不会变得不那么结实啦?这可都是让人心里没底的事儿呀!
再说说它的加工难度吧,可没那么容易摆弄呢!你想把它弄成你想要的形状,那可得费点功夫,哪有那么听话就随你摆布呀!
而且发泡陶瓷的价格也不便宜呀!你花了那么多钱,要是达不到你期望的效果,那得多心疼呀!
它的隔音效果也不是最顶级的呀,要是对隔音要求特别高的地方,用它可能就不是最理想的选择啦!
还有它的重量呢,虽说比一些材料轻点,但也不是轻若无物呀,搬运起来也不轻松呀!
它的外观呢,虽然也能做得不错,但总归不是那种能让人一眼惊艳的呀,比较普通啦!
这发泡陶瓷呀,可真不是十全十美的呢!咱在选用的时候可得好好考虑考虑,权衡利弊呀!别光看到它的一点好处,就忽略了这些弊端呀!不然到时候后悔都来不及啦!总之,要慎重呀!。
泡沫陶瓷的制备
![泡沫陶瓷的制备](https://img.taocdn.com/s3/m/67d625311eb91a37f1115cf4.png)
泡沫陶瓷的制备1、文献综述1.1泡沫陶瓷的研究现状中国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作,近20年来,先后有十几家科研机构和厂家报道了泡沫陶瓷制品的研究,并取得了一定的成绩。
1985年,哈尔滨工业大学成功研制出用于铸铁、不锈钢过滤的泡沫陶瓷过滤器,填补了我过的空白。
山东工业陶瓷研究设计院是国内研究、开发泡沫陶瓷较早的单位,目前开发的产品品种、质量以及生产能力居国内前列,并制定了《泡沫陶瓷过滤板》建材行业标准。
泡沫陶瓷是一种孔隙率高达70~90%,具有三维立体网络骨架结构和贯通气孔新型非金属多孔材料。
碳化硅陶瓷具有优良的综合性能和广泛的应用前景,是制备泡沫陶瓷的首选材料之一。
碳化硅材料是共价键极强的化合物,具有良好的高温性能、蠕变性能、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗热震性,与氧化物陶瓷相比,它有好的热导率和抗热震性。
采用碳化硅制备泡沫陶瓷,可使SiC泡沫陶瓷具有优良的耐高温、耐磨损和抗腐蚀等性能,可应用于航空、电子、医用材料及生物化学等领域。
目前我国用于有色金属熔体即铝铜合金熔体过滤的泡沫陶瓷过滤板,其产品质量可与国外媲美,但是目前还未形成生产规模,尚处于开发阶段。
为了得到性能优异的泡沫陶瓷,制备工艺在不断的改进,最为可行的是有机泡沫浸渍法。
上海硅酸盐研究所用有机泡沫浸渍法来制备SiC泡沫陶瓷,收到了良好的效果。
到了20世纪70年代,一些发达国家在此种材料上的开发和使用上得到了长足的发展。
1963年发明了制造高气孔率多孔陶瓷的有机浸渍法,使多孔陶瓷的制备又迈上了一个新的起点。
从此,欧美国家就积极开展该工艺的研究,并研制出可过滤大多数有色金属和合金铸件的多种材质的泡沫陶瓷过滤器,这些国家已有先进的成型、烧成设备和完善的生产工艺制度,可实现大规模连续化生产。
2、实验2.1实验原料与设备2.1.1化学仪器烧杯、玻璃棒、量筒、电子天平、干燥箱、高温电炉、研钵、水浴坩埚2.1.2试验药品及材料前驱体(如聚氨基甲酸乙酯)、工业氧化铝、高岭土、滑石粉、氢氧化钠以及制备浆料所需材料等。
陶瓷烧制工艺对环境的影响及可持续发展的解决方案
![陶瓷烧制工艺对环境的影响及可持续发展的解决方案](https://img.taocdn.com/s3/m/c3be1fb16429647d27284b73f242336c1eb930a0.png)
陶瓷烧制工艺对环境的影响及可持续发展的解决方案陶瓷作为一种古老而重要的工艺品,其烧制工艺在很大程度上对环境造成了一定的影响。
本文将探讨陶瓷烧制工艺对环境的影响,并提出可持续发展的解决方案。
首先,陶瓷烧制工艺对大气环境造成了污染。
在传统的陶瓷烧制过程中,燃料的燃烧会产生大量的烟尘和有害气体,如二氧化硫、氮氧化物等。
这些污染物会直接排放到大气中,对空气质量造成负面影响,甚至对人体健康产生危害。
此外,陶瓷烧制过程中所需的高温也会导致能源的大量消耗,进一步加剧了环境问题。
其次,陶瓷烧制工艺对水资源的消耗也是一个问题。
在传统的陶瓷工艺中,需要大量的水来进行原料的制备和烧制过程中的冷却。
这些水资源的过度使用不仅会导致水资源的枯竭,还可能造成地下水位下降和土壤盐碱化等问题。
同时,陶瓷烧制过程中产生的废水也会对水环境造成污染,若处理不当,会对水生态系统产生破坏性影响。
针对以上问题,可持续发展的解决方案应运而生。
首先,陶瓷行业可以推广清洁燃烧技术,减少烟尘和有害气体的排放。
通过引入先进的燃烧设备和技术,可以实现燃料的高效燃烧,减少污染物的生成。
此外,采用可再生能源作为燃料也是一个可行的选择,如太阳能、生物质能等。
这样不仅可以减少对化石燃料的依赖,还能降低碳排放量,实现低碳绿色生产。
其次,陶瓷行业可以推动节能减排措施的实施。
通过改进烧制工艺,降低烧制温度和时间,可以减少能源的消耗。
同时,优化原料配比和烧制工艺,减少废品率,提高产品的质量和利用率。
此外,采用高效的热能回收技术,将烧制过程中产生的废热用于其他环节,进一步提高能源利用效率。
另外,陶瓷行业可以倡导绿色设计和生产理念。
通过优化产品设计,降低材料消耗和能源消耗,减少对环境的负面影响。
同时,推广绿色材料的使用,如采用可再生材料或回收利用材料,减少对自然资源的开采。
此外,陶瓷行业还可以加强废弃物的分类和处理,实现资源的循环利用。
最后,政府、企业和社会各界应加强合作,共同推动陶瓷行业的可持续发展。
泡沫陶瓷的制备方法及研究进展
![泡沫陶瓷的制备方法及研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/f67d7fb8760bf78a6529647d27284b73f24236cd.png)
泡沫陶瓷的制备方法及研究进展泡沫陶瓷是一种具有多孔结构的材料,其具有轻质、高强度、隔热、隔声、防火等优点,因此在航空航天、能源、环境、建筑等领域有广泛的应用。
本文将介绍泡沫陶瓷的制备方法及研究进展。
泡沫陶瓷的制备方法主要包括发泡方法和结构养护两个步骤。
发泡方法一般有两种,即物理方法和化学方法。
物理方法主要是通过机械或物理力对粉末状陶瓷材料进行挤压、拉伸或剪切,使其产生气候,形成泡沫状结构。
化学方法则是通过添加发泡剂或改变化学反应条件,使材料中的其中一种物质产生气体,使体系充入气体,形成泡沫。
结构养护是将发泡得到的材料进行控制的加热过程,使其形成稳定的多孔结构。
目前,泡沫陶瓷的研究进展主要集中在以下几个方面:1.材料的选择和改性:泡沫陶瓷的制备材料多样,常见的有氧化铝、碳化硅、氮化硅等。
随着技术的发展,还出现了更多具有特殊功能的泡沫陶瓷材料,如磁性泡沫陶瓷、多孔金属泡沫陶瓷等。
此外,通过添加适量的陶瓷添加剂或改性剂,可以改善泡沫陶瓷的性能。
2.结构优化:泡沫陶瓷的性能与其孔结构有着密切的关系,因此对泡沫陶瓷的孔结构进行优化是当前的研究热点。
通过调节发泡过程中的参数,如发泡剂浓度、发泡剂种类、发泡温度等,可以控制泡沫陶瓷的孔隙度、孔径分布等。
3.工艺改进:为了提高泡沫陶瓷的制备效率和成品率,研究人员提出了许多新的制备工艺。
例如,被广泛应用于铝基泡沫陶瓷中的蜂窝状模板法,通过制作蜂窝状模板,在其上涂覆陶瓷浆料,然后进行充填和烧结,最终得到泡沫陶瓷。
4.功能化研究:为了满足不同领域对泡沫陶瓷的需求,研究人员还对泡沫陶瓷进行了功能化研究。
例如,将泡沫陶瓷与其他材料的复合,以提高其力学性能;通过沉积或浸渍等方法,将金属或金属氧化物负载在泡沫陶瓷表面,增加其催化活性。
综上所述,泡沫陶瓷作为一种具有广泛应用前景的材料,其制备方法和研究进展已经取得了许多成果。
未来的发展方向包括材料的选择与改性、结构优化、工艺改进以及功能化研究等方面。
发泡陶瓷 案例
![发泡陶瓷 案例](https://img.taocdn.com/s3/m/b01c43e7ac51f01dc281e53a580216fc700a53e9.png)
发泡陶瓷案例发泡陶瓷是一种新型的陶瓷材料,具有轻质、高强度、耐高温、绝缘、隔热等特点,广泛应用于航空航天、能源、化工等领域。
下面将以发泡陶瓷为案例,从材料特性、制备工艺、应用领域等方面进行介绍。
一、发泡陶瓷的特性1. 轻质高强度:发泡陶瓷具有较低的密度,同时具备较高的机械强度,使其在航空航天、汽车、船舶等领域具有广阔的应用前景。
2. 耐高温性能:发泡陶瓷具有良好的耐高温性能,可在高温环境下保持稳定的物理和化学性质,适用于高温炉窑、热流体输送等领域。
3. 绝缘性能:发泡陶瓷具有优异的绝缘性能,可广泛应用于电子电器领域,如高压绝缘子、电子封装等。
4. 隔热性能:发泡陶瓷的孔隙结构使其具有良好的隔热性能,可用于制备隔热材料、隔热板等。
二、发泡陶瓷的制备工艺1. 泡沫模板制备:首先制备泡沫模板,常用的方法有聚氨酯发泡、膨胀剂法等。
2. 涂覆陶瓷浆料:将陶瓷浆料涂覆在泡沫模板表面,使其渗入泡沫孔隙中。
3. 烘干和烧结:将涂覆了陶瓷浆料的泡沫模板进行烘干和烧结,使陶瓷材料固化并形成孔隙结构。
4. 清除模板:通过化学或物理方法将泡沫模板去除,留下发泡陶瓷材料。
三、发泡陶瓷的应用领域1. 航空航天领域:发泡陶瓷广泛应用于航空航天领域,如航天器隔热材料、发动机隔热罩等。
2. 能源领域:发泡陶瓷可用于制备高温燃烧器、热交换器等,具有优异的耐高温性能和隔热性能。
3. 化工领域:发泡陶瓷可应用于化工设备的隔热、防腐等方面,提高设备的使用寿命和安全性。
4. 电子电器领域:发泡陶瓷可用于制备高压绝缘子、电子封装材料等,具有良好的绝缘性能和耐高温性能。
5. 汽车领域:发泡陶瓷可用于汽车排气净化器、催化转化器等,具有良好的耐高温和耐腐蚀性能。
6. 医疗领域:发泡陶瓷可用于制备人工骨骼、人工关节等医疗器械,具有良好的生物相容性和机械强度。
7. 建筑领域:发泡陶瓷可用于制备隔热板、隔音材料等,提高建筑物的能源利用效率和舒适性。
8. 环保领域:发泡陶瓷可用于制备过滤材料、吸附材料等,用于废气处理、水处理等环保领域。
陶瓷生产中的环保问题与解决方法
![陶瓷生产中的环保问题与解决方法](https://img.taocdn.com/s3/m/25c825e929ea81c758f5f61fb7360b4c2e3f2ad8.png)
陶瓷生产中的环保问题与解决方法陶瓷生产中的环保问题与解决方法一、引言陶瓷是一种被广泛应用于建筑、装饰和日常用品等领域的材料,它具有耐高温、耐化学性、耐磨损等优点,因而受到了人们的喜爱。
然而,陶瓷生产也面临着一系列的环境问题,比如能源消耗、固体废弃物、排放气体等。
为了保护环境,陶瓷行业亟需寻找解决方法,本文就陶瓷生产中的环保问题进行深入分析,提出相应的解决方法。
二、环境问题及其原因1. 能源消耗问题陶瓷生产需要大量的能源,包括电力、燃气和燃油等。
传统的陶瓷烧制工艺存在能源浪费的问题,其中最主要的原因是热风炉的热效率低,能量利用率不高。
2. 固体废弃物处理问题陶瓷生产过程中产生的固体废弃物主要包括裁剪过程中的碎片、设备维修中的废料、生产流程中的剩余材料等。
这些废弃物通常需要进行处理和处置,但往往会产生环境污染。
3. 气体排放问题陶瓷生产中的气体排放主要来自于烧结过程中的烟气和挥发性有机物的排放。
这些气体中含有有害物质,比如二氧化硫、氮氧化物、氟化物等,对环境和人体健康造成威胁。
三、解决方法1. 能源消耗问题(1)采用节能型设备:陶瓷行业可以采用节能型热风炉、节能型窑炉等设备,提高热效率,减少能源浪费。
同时,引进先进的燃烧技术、余热回收技术等,降低能源消耗。
(2)发展清洁能源:陶瓷行业可以利用太阳能、风能等清洁能源来代替传统的燃煤、燃气等能源,减少二氧化碳等温室气体的排放,实现绿色生产。
2. 固体废弃物处理问题(1)资源化利用:陶瓷生产过程中产生的固体废弃物可以进行资源化利用。
比如,陶瓷碎片可以用于生产新的陶瓷制品;废料可以用于生产纸浆、水泥等。
(2)分类处理:将陶瓷生产过程中的固体废弃物进行分类处理,比如进行分离、破碎、焙烧等处理,减少对环境的污染,最大限度地降低废弃物对环境的影响。
3. 气体排放问题(1)减少排放:陶瓷行业可以通过采用先进的净化设备,减少烟气中有害物质的排放。
同时,合理控制生产过程中的温度和气氛,减少挥发性有机物的排放。
环保陶瓷的生产与使用中的环境影响评估
![环保陶瓷的生产与使用中的环境影响评估](https://img.taocdn.com/s3/m/4067a1d785868762caaedd3383c4bb4cf7ecb72f.png)
环保陶瓷的生产与使用中的环境影响评估近年来,环保陶瓷作为一种可持续发展的绿色材料,受到了越来越多人的关注与喜爱。
然而,在环保陶瓷的生产与使用过程中,仍然存在着一定的环境影响。
本文将对环保陶瓷的生产与使用中的环境影响进行评估,并提出一些可行的解决方案。
首先,环保陶瓷的生产过程中会产生一定的废水和废气。
陶瓷生产过程中常常使用含有金属离子和有机溶剂的化学物质,这些物质在生产过程中可能会被释放出来。
废水中的有机物和金属离子可能会对水体造成污染,影响水质。
废气中的有机溶剂和氮氧化合物可能会对大气环境造成一定的危害。
针对这一问题,生产企业可以采取一系列环境保护措施。
首先,建设废水处理设施,对废水进行处理,以减少对水体的污染。
其次,采用清洁生产技术,尽量减少废气的排放。
同时,合理选择原材料和工艺,减少对环境的负面影响。
另外,加强监管和培训,确保生产过程中严格遵守环境保护法规,减少环境污染的风险。
其次,环保陶瓷的使用过程中可能会产生一定的固体废弃物。
陶瓷制品一旦被废弃,很难降解,可能会对土壤和地下水造成潜在的环境风险。
此外,陶瓷制品在使用过程中可能会产生破碎或损坏,可能会对环境造成一定的伤害。
为了解决这个问题,我们可以从生产和消费两个方面着手。
生产企业可以通过产品设计和制造工艺的改进,减少陶瓷制品的破损率,延长其使用寿命。
此外,生产企业可以收回废弃的陶瓷制品,并进行再生利用或者安全处理。
消费者在使用环保陶瓷制品时,应该爱惜和维护好这些产品,尽可能减少损坏和丢弃。
此外,环保陶瓷的生产和使用还会消耗一定的能源资源。
陶瓷生产过程中通常需要高温烧制,这会消耗大量的燃气或电力资源。
同时,陶瓷制品在使用过程中可能需要额外的能源,例如加热器等。
因此,我们应该在生产和使用过程中高度重视能源的节约利用。
生产企业可以引入节能技术,例如高效窑炉和智能控制系统,减少能源的消耗。
消费者在使用陶瓷制品时,应该合理利用能源,避免浪费。
最后,环保陶瓷的生产与使用还需要关注潜在的危险物质问题。
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展
![泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/2c6b89bb951ea76e58fafab069dc5022aaea4684.png)
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展泡沫陶瓷是一种具有多孔结构和轻质高强特性的材料,广泛应用于过滤、吸附、隔热、吸能等领域。
本文将介绍泡沫陶瓷的制备工艺和研究进展。
泡沫陶瓷制备工艺主要包括发泡、成型、干燥和烧结四个步骤。
发泡是指通过在矿化剂中加入气泡剂,在高温下产生气泡,形成泡沫状结构。
常用的气泡剂包括铝粉、阳离子表面活性剂和有机聚合物等。
成型是将泡沫原料浆料浇注到模具中,并进行振实,让浆料中的气泡均匀分布。
干燥是将浆料中的水分蒸发,使泡沫固化。
烧结是将固化的泡沫状结构烧结成陶瓷,在高温下使各颗粒间发生结合,形成坚固的多孔结构。
在泡沫陶瓷的制备中,关键是控制泡沫的孔径大小和分布均匀性。
孔径大小主要受气泡剂和发泡温度的影响,通常在10-1000微米之间。
孔径的分布均匀性影响到泡沫陶瓷的孔隙率和力学性能。
目前研究中常用的方法包括动态发泡、静态发泡和模板法等。
其中,动态发泡是通过液态金属脱气和凝固过程中洗涤剂的作用,实现气泡的均匀分布。
静态发泡是在高温下通过气流的作用,将气泡均匀分布在矿化剂中,形成泡沫状结构。
模板法是在硬质模板孔道中浸渍浆料,并进行干燥和烧结,最后移除模板,形成泡沫状结构。
泡沫陶瓷的研究进展主要集中在材料的改性以及制备技术的改进上。
材料改性包括添加纳米材料、多孔增韧材料和金属材料等,以提高泡沫陶瓷的力学性能和热稳定性。
纳米材料可增强陶瓷的化学稳定性和力学强度,多孔增韧材料可增加材料的韧性和抗冲击性能,金属材料可提高泡沫陶瓷的导热性能。
制备技术的改进主要包括模板法、凝胶注模法和凝胶浸渍法等。
模板法能够精确控制泡沫陶瓷的孔径和孔隙率,凝胶注模法和凝胶浸渍法能够制备更复杂形状和大尺寸的泡沫陶瓷。
总之,泡沫陶瓷是一种具有多孔结构和轻质高强特性的材料,制备工艺和研究进展对其材料性能的提高和应用的拓展起着至关重要的作用。
随着材料改性和制备技术的不断发展,泡沫陶瓷在过滤、吸附、隔热和吸能等领域的应用前景将更加广阔。
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展
![泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展](https://img.taocdn.com/s3/m/febb83ccd5d8d15abe23482fb4daa58da1111c54.png)
泡沫陶瓷的制备工艺与研究进展泡沫陶瓷是一种由陶瓷材料制成的具有多孔结构的材料,具有轻质、高强度、隔热、隔音和耐高温等优良性能,在工程应用和科学研究中得到了广泛关注。
下面将介绍泡沫陶瓷的制备工艺和研究进展。
1.泡沫模板法:该方法首先制备泡沫模板,通常使用氨基泡沫塑料作为模板材料。
然后,将泡沫模板放在内衬钨丝网框架上,浸入陶瓷浆料中,使模板表面涂覆上陶瓷浆料。
接下来,将浸有陶瓷浆料的泡沫模板放入烘箱中进行预热和干燥。
最后,在高温下进行烧结得到泡沫陶瓷。
2.发泡剂法:该方法通过在陶瓷浆料中加入发泡剂,使其产生气泡并发泡。
首先,将发泡剂加入陶瓷浆料中,搅拌均匀。
然后,将陶瓷浆料倒入模具中,静置一段时间,使其发泡。
接下来,将发泡后的陶瓷浆料进行干燥和烧结,最终得到泡沫陶瓷。
3.泡沫釜法:该方法利用金属锋、砖颗粒和其他颗粒的混合物作为泡沫陶瓷的原料,将混合物填充到钢轻型容器中,形成泡沫陶瓷的预制块。
然后,在高温下进行烧结和退火,得到最终的泡沫陶瓷产品。
除了上述制备工艺外,还有一些其他的制备方法被提出和研究。
研究进展方面,目前泡沫陶瓷的研究主要集中在以下几个方面:1.硬质泡沫陶瓷的制备与性能研究:硬质泡沫陶瓷是一种具有高硬度和高抗压强度的陶瓷材料,主要由氧化铝等高硬度陶瓷制备而成。
目前研究主要集中在提高硬质泡沫陶瓷的制备工艺、提高其强度和改善其韧性等方面。
2.多孔性与性能关系研究:3.功能化泡沫陶瓷的研究:泡沫陶瓷具有优良的物理性能,可以通过表面处理或添加特殊的功能材料,如金属粉末、纳米材料等,赋予其特殊的功能,如防辐射、抗菌等。
功能化泡沫陶瓷的研究是一个新的研究热点。
总之,泡沫陶瓷作为一种具有广泛应用前景的新型材料,其制备工艺和研究进展还在不断发展和完善。
随着科学研究的深入和制备技术的不断改进,泡沫陶瓷将在各个领域得到更广泛的应用。
泡沫陶瓷的生产开发与应用方案(一)
![泡沫陶瓷的生产开发与应用方案(一)](https://img.taocdn.com/s3/m/ecbcb794370cba1aa8114431b90d6c85ed3a885e.png)
泡沫陶瓷的生产开发与应用方案一、实施背景随着科技的快速发展和产业结构的不断优化,陶瓷行业面临着巨大的挑战。
传统陶瓷制品由于其生产过程污染大、能耗高,且产品性能难以满足现代科技的需求,已经逐渐暴露出其局限性。
因此,开发新型、环保、高性能的泡沫陶瓷材料成为行业发展的迫切需求。
二、工作原理泡沫陶瓷是一种由陶瓷颗粒和气体泡沫组成的轻质、多孔的材料。
其工作原理是在制备过程中,通过控制陶瓷颗粒的尺寸和分布,以及气体的种类和压力,使陶瓷材料在发泡过程中形成具有均匀分布的微孔结构,从而获得优异的隔音、隔热、抗震等性能。
三、实施计划步骤1.原材料选择:选择具有优异性能的陶瓷原材料,如高岭土、石英砂、长石等。
2.制备母体浆料:将原材料加水制成母体浆料,控制浆料的粘度和颗粒分布。
3.添加发泡剂:选择合适的发泡剂,如二氧化碳、氮气等,控制发泡剂的种类和压力。
4.泡沫陶瓷制备:将母体浆料和发泡剂同时引入模具中,控制发泡过程,获得泡沫陶瓷材料。
5.后处理:对泡沫陶瓷材料进行烘干、烧结等后处理,以获得稳定的物理性能。
四、适用范围泡沫陶瓷材料具有广泛的应用领域,如建筑、汽车、航空航天、电子等。
在建筑领域,泡沫陶瓷可应用于隔音墙、隔热屋顶、抗震地基等;在汽车领域,可应用于发动机隔热、车身轻量化等;在航空航天领域,可应用于雷达罩、隔热材料等。
五、创新要点1.原材料创新:选用具有优异性能的陶瓷原材料,如高岭土、石英砂、长石等,使泡沫陶瓷具有更好的物理性能。
2.制备工艺创新:通过优化制备工艺,控制陶瓷颗粒的尺寸和分布,以及气体的种类和压力,获得具有均匀分布的微孔结构的泡沫陶瓷。
3.应用领域创新:将泡沫陶瓷应用于建筑、汽车、航空航天等领域,拓展了其应用范围。
六、预期效果与达到收益1.提高生产效率:通过优化制备工艺,可大幅提高泡沫陶瓷的生产效率。
2.降低生产成本:选用廉价的原材料和简单的制备工艺,可降低泡沫陶瓷的生产成本。
3.增加产品附加值:通过在建筑、汽车等领域的应用,可增加泡沫陶瓷的附加值。
泡沫陶瓷的绿色环保功能
![泡沫陶瓷的绿色环保功能](https://img.taocdn.com/s3/m/75001c6cf5335a8102d2203c.png)
关 键 词 绿 色材 料 , 沫 陶瓷 泡
中图 分 类 号 : Q1 47 文 献标 识码 : T 7. 5 A
铝、 高岭 土等陶瓷料浆成功研制 出泡沫陶瓷 , 于铝合金铸造 用
1 前 言
工农业 的迅速发 展导 致 了能源 的大 量消耗 和环 境 的恶 化, 解决能源和环境问题 已刻不容缓 。 进入 2 世纪 , l 可持 续发
境、 修复环境等功能的高新技术材料 的开 发 ,也包括对用量 大、 范围广的传统材料及其产 品的改造 , 其“ 使 环境化 ” 。可以
说, 现存 的任何一种材料 , 引入环境意识加 以改造 , 使之 与环 境有良好的协调性 , 就应 列入 “ 环境材料 ” 因此 , , 所谓环境材 料不是指某一种具体的新材料 ,而是指一 大类解决 资源和环 境问题的材料总称 。 泡沫 陶瓷材料的发展始于 2 纪 7 O世 O年代 ,是一种具有
金属 , 能 回收 , 热 轻工 喷涂行 业 , 工业 污水 处理 、 隔热隔 音材 料, 用作化学催化剂载体 , 电解隔膜及分离分散元件等。近年
高温特性 的多孔材料。 其孔径从纳米级到微米级不等 , 具有三
维空间网架结构的高气孔 率的多孔陶 瓷体 , 气孔 率在 2 % 0
9 %之间 , 5 其造型犹如钢化了的泡沫塑料或 瓷化 了的海绵体 ,
泡 沫 陶 瓷 的绿 色环 保 功 能
刘 阳 宋学君 1 孙 挺 z
(. 阳建筑 大 学材料 学 院 , 阳 :1 18 2东北 大学理 学院 , 阳 :104 1沈 沈 106 ; . 沈 100 )
摘 要 绿 色材料是 指那些能够直接或 间接地减 少污染和危害的材料 , 强调材料 与环 境的协调 性、 融合性和适应性。泡沫陶瓷是
溶胶凝胶法制备泡沫陶瓷
![溶胶凝胶法制备泡沫陶瓷](https://img.taocdn.com/s3/m/afadfb8b4bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c19.png)
溶胶凝胶法制备泡沫陶瓷溶胶凝胶法制备泡沫陶瓷,听起来是不是有点高深莫测?别看名字复杂,真要说起来,它就是一种通过“溶胶”和“凝胶”这两种状态,把陶瓷材料做得又轻又有泡泡的技术。
咋说呢,泡沫陶瓷就是那种看起来像海绵一样,里头有很多小小气孔的陶瓷材料。
你可以想象一下,泡沫陶瓷就像是一块超级轻的“陶瓷海绵”,不但能承受高温,还能吸音、隔热,甚至有一定的抗压能力。
反正,如果拿它做隔热材料,那真是又实用又环保,简直是科技界的“黑马”。
说到这个溶胶凝胶法,大家首先要知道,它其实就是一个化学过程。
我们拿一些无机盐溶解成溶液(叫溶胶),然后通过一系列处理把这些溶胶变成固体(叫凝胶)。
在这个过程中,溶液里的分子慢慢聚集,像下棋一样,一颗颗小分子通过化学反应搭建成一个网络。
你可以把它理解为在做一个大拼图,拼图块越多,最后拼成的陶瓷“海绵”就越坚固。
嘿,听起来是不是很有意思?不过,这个拼图游戏可不是那么简单的,还得有合适的时间、温度和浓度才能搞定。
这个方法最大的亮点就是它能在很低的温度下就把陶瓷做出来,不像传统的陶瓷制作那样需要在高温下烧制。
你可能会想,低温怎么能做出坚硬的陶瓷?嘿,低温是低温,但这个过程里有化学反应在“默默”进行呢。
通过调整溶胶的组成和条件,我们就能让这些小分子在相对较低的温度下聚合成牢固的网络结构,最后形成我们所需要的泡沫陶瓷。
这个溶胶凝胶法的优点可多了去了!它能精确控制陶瓷的微观结构。
就是说,你可以决定泡沫陶瓷的孔隙大小,密度啥的,这就像做菜一样,你可以根据口味来加料、调整火候,结果自然也是符合你的预期。
这个方法还能用来生产一些非常特殊的陶瓷材料,比如防火、隔音、隔热这些特性,简直是各种高要求的“神兵利器”。
你要是让它用于工业上,别提多省事了,反正这东西轻巧又高效,做起事来可真是帮了大忙。
你可能还会好奇,这泡沫陶瓷这么多好处,它是怎么被做出来的呢?简单来说,首先我们得准备一个合适的溶液,里面有一些有机物或者无机盐。
泡沫陶瓷的绿色环保功能
![泡沫陶瓷的绿色环保功能](https://img.taocdn.com/s3/m/c84f141659eef8c75fbfb333.png)
年第3期1泡沫淘瓷的基本性质泡沫陶瓷是一种新型的绿色环保材料。
其孔径从纳米级到微米级不等,具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体,气孔率在20%~95%之间,其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体,使用温度为常温~1600℃。
自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷用于铝合金铸造过滤之后,英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究,生产工艺日益先进,技术装备越来越向机械化、自动化发展,根据应用的目的不同,已研制出多种材质,适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器,如Al 2O 3、Z rO 2、SiC 、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷,有的还加入了一定的矿物,如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等,产品已系列化、标准化,形成了一个新兴产业。
目前,泡沫陶瓷制备工艺主要包括发泡工艺、挤出成型工艺、溶胶-凝胶工艺以及有机泡沫浸渍工艺等。
我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作。
但我国的泡沫陶瓷材料的强度和刚度、克服掉渣、孔径尺寸的精密控制、提高材料的使用温度、移植泡沫金属和泡沫塑料等其它泡沫材料的工艺来改善泡沫陶瓷材料的制备工艺等,都需进一步改进和提高。
作为一种新型的无机非金属过滤材料,泡沫陶瓷具有气孔率高、比表面积大、重量轻、抗热震、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点,可以广泛应用于热交换材料、汽车尾气装置、净化冶金工业过滤熔融态金属、热能回收、轻工喷涂行业、工业污水处理、隔热隔音材料,可用作化学催化剂载体、电解隔膜及分离分散元件等。
近年来,泡沫陶瓷的应用领域又扩展到航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学领域等。
2泡沫陶瓷的绿色环保功能2.1过滤与分离作为过滤材料,多孔陶瓷具备很多优点:化学稳定性好,耐酸碱及有机溶剂;极好的耐急冷急热性能,一般工作温度可达1000~1100℃,特殊材料的多孔陶瓷最高时工作温度可达1600℃;抗菌性能好,不易被细菌降解,不易堵塞;无毒,尤其适用于食品行业和药物的处理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
泡沫陶瓷制备的影响因素及环保功能摘要:本文介绍了泡沫陶瓷的概念、制备方法、优点、性能,结合最常用的有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷,研究一些主要工艺因素对泡沫陶瓷制备的影响,重点讲述了泡沫陶瓷在废水处理、废气处理,吸声降噪领域的环保功能,指出了当前陶瓷材料的研究热点和今后要解决的问题。
关键词:泡沫陶瓷;有机泡沫浸渍法;工艺因素;环保功能Factors Affecting the Preparation of Ceramic Foam andEco-friendlyAbstract: This article presents the concept, process, strongpoint, performance of ceramic foam. Combined with the most common organic foam impregnated ceramic foam, it studies some of the major process factors impacting on the preparation of ceramic foam. It mainly describes the application of ceramic foam in wastewater treatment, exhaust gas treatment and sound absorption and noise reduction. The article also predicts the current research focus of ceramic materials and problems which should be solved in the future.Key words: ceramic foam; organic precursor impregnation method; process factors; eco-friendly 我国政府高度重视可持续发展,将可持续发展确定为国家的重大发展战略。
因此,在二十一世纪着眼于解决能源与环境问题的高新技术将得到广泛关注,并将对自然和社会的良性发展起到重要作用。
如何开发新能源和新材料、减少已有能源与材料的消耗是其中一个重要方面,已成为科技工作者共同努力的新课题。
泡沫陶瓷材料的开发就是在这种大背景下提出的。
1 泡沫陶瓷基本性质泡沫陶瓷材料的发展始于20世纪70年代,是一种具有高温特性的多孔材料。
其孔径从纳米级到微米级不等,具有三维空间网架结构的高气孔率的多孔陶瓷体,气孔率在20%~95%之间,其造型犹如钢化了的泡沫塑料或瓷化了的海绵体,使用温度为常温至1600℃。
自1978年美国发明了利用氧化铝、高岭土等陶瓷料浆成功研制出泡沫陶瓷,用于铝合金铸造过滤之后,英、日、德、瑞士等国家竞相开展了研究,生产工艺日益先进,技术装备越来越向机械化、自动化发展,根据应用的目的不同,已研制出多种材质,适合于不同用途的泡沫陶瓷过滤器(见图1),如A12O3、ZrO2、SiC、氮化硅、硼化物等高温泡沫陶瓷,有的还加入了一定的矿物,如莫来石、堇青石、粉煤灰、煤矸石等,产品已系列化、标准化,形成了一个新兴产业[1~3]。
拓宽和开发泡沫陶瓷在国内各行业中的应用,无疑是十分必要的。
为了获得一定形状和结构的泡沫陶瓷材料,制备工艺过程起到了决定作用。
目前,主要的几种泡沫陶瓷制备工艺包括发泡工艺、挤出成型工艺、溶胶—凝胶工艺以及有机泡沫浸渍工艺等。
我国在20世纪80年代初开展泡沫陶瓷研究工作,并取得较大进展,部分产品已经标准化、系列化。
但是我国的泡沫陶瓷从整体技术水平上与国外相比还有一定的差距。
诸如泡沫陶瓷材料的强度和刚度、克服掉渣、孔径尺寸的精密控制、提高材料的使用温度、移植泡沫金属和泡沫塑料等其它泡沫材料的工艺来改善泡沫陶瓷材料的制备工艺等方面,需要进一步提高[4]。
作为一种新型的无机非金属过滤材料,泡沫陶瓷具有气孔率高、比表面积大、重量轻、抗热震、强度高、耐高温、耐腐蚀、再生简单、使用寿命长及良好的过滤吸附性等优点。
与传统的过滤器如陶瓷颗粒烧结体,玻璃纤维布相比,不仅操作简单,节约能源,成本低,而且过滤效果较好。
泡沫陶瓷可以广泛应用于热交换材料,汽车尾气装置,净化冶金工业过滤熔融态金属,热能回收,轻工喷涂行业,工业污水处理、隔热隔音材料,用作化学催化剂载体,电解隔膜及分离分散元件等。
近年来,泡沫陶瓷的应用领域又扩展到航空领域、电子领域、医用材料领域及生物化学领域等[5,6]。
可以预见,各应用领域对泡沫陶瓷需求的不断扩大及对高性能泡沫陶瓷的迫切需要。
特别是本世纪改善环境的呼声不断高涨,将会促进泡沫陶瓷的飞速发展,为泡沫陶瓷的应用开创更广阔的前景。
高科技泡沫陶瓷在环保领域的应用展现出其作为一种绿色环保材料的重要意义和应用价值。
图1 泡沫陶瓷过滤器2 泡沫陶瓷的制备工艺泡沫陶瓷材料的制备方法有很多,其中应用比较成功的有:有机物燃失法,添加造孔剂法,发泡法,有机前驱体浸渍法及溶胶一凝胶法等。
目前最理想的制备方法是有机前驱体浸渍法,用此种成型方法制备的泡沫陶瓷已在多个领域进行了大量应用。
该方法采用聚氨酯泡沫塑料为载体,将其浸入到由陶瓷粉末、粘结剂、助烧结剂、悬浮剂等制成的涂料中,然后挤掉多余涂料,将陶瓷涂料均匀涂覆于载体骨架成为坯体,再把坯体烘干并经高温焙烧而成。
其典型的工艺流程如图2[7]所示。
该方法通过控制浆料性能,优化无机粘结剂体系,严格控制浆料浸渍工艺过程,可以制备高性能的泡沫陶瓷制品。
图2 有机前驱体浸渍法工艺流程图3 泡沫陶瓷研制过程中影响因素结合最常用的有机泡沫浸渍法制备泡沫陶瓷,来研究一些主要工艺因素对泡沫陶瓷制备的影响。
3.1 酸处理对有机泡沫体挂浆量的影响由于料浆是水基的而泡沫模板是有机的,两者相容性和粘附性很差,所以料浆往往不能充分润湿泡沫体,在涂覆过程中,会有个别部位因为没有润湿而根本没有涂上料浆,从而导致涂覆的不连续性,在有机泡沫体的排出过程中,在孔筋表面产生大的裂纹、空洞等缺陷。
导致的结果是挂浆量不高且不均匀,这样直接影响所制备泡沫陶瓷的强度和孔洞的均匀性。
所以必须对有机泡沫体进行预处理,在本实验中首先采用不同质量浓度的硫酸溶液,将具有相同体积的有机泡沫体浸泡。
结果如图3[8]所示:用硫酸溶液处理有机泡沫体时,随硫酸量的增加,平均挂浆量先上升,但超过50%左右反而下降。
图3 酸处理对挂浆量的影响3.2 碱处理对有机泡沫体挂浆量的影响这里采用不同浓度的氢氧化钠溶液,将有机泡沫体浸泡24h,结果如图4所示。
图4显示了氢氧化钠浓度对挂浆量的影响,随着浓度的增加,挂浆量先上升后下降,在2mol/L左右达到峰值[9]。
通过比较挂浆量可以看出用氢氧化钠溶液处理的有机泡沫体的挂浆量,要比用硫酸溶液处理的要高。
这是由于用氢氧化钠溶液处理的有机泡沫体的表面粗糙度高,并且用氢氧化钠溶液处理的有机泡沫体的表面产生了一OH使得泡沫与水基料浆有很好的相容性,挂浆量也得到提高。
图4 碱处理对挂浆量的影响3.3分散剂的选择及浓度的确定为了提高挂浆量,需尽可能的提高浆料的固含量。
加入分散剂可以提高浆料的稳定性,阻止颗粒再团聚,进而提高浆料的固含量;对于不同的粉料体系,分散剂的效果一般不同。
选择合适的分散剂以及控制加入量是提高泥浆固含量的有效途径。
选用柠檬酸胺、碳酸钠、三聚磷酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠等五种分散剂及其不同浓度对泥浆固含量的影响进行试验。
当泥浆含水率不同时,各分散剂在不同浓度下对泥浆流动效果的影响如下面各表所示[8]。
4 泡沫陶瓷的绿色环保功能泡沫陶瓷的应用开始于19世纪70年代,当时主要用于高温熔融合金过滤,后来,随着泡沫陶瓷使用范围的不断扩大,其应用领域也逐渐扩大,由过滤、热工等领域逐渐扩展到、隔热、吸音、电子、光电、传感、环境生物及化学领域,关于泡沫陶瓷材料在新领域的应用的报道很多,较新的应用领域归纳起来主要有以下几种:4.1过滤与分离作为过滤材料,多孔陶瓷具备很多优点:化学稳定性好,耐酸碱及有机溶剂;极好的耐急冷急热性能,一般工作温度可达1000℃~1100℃,特殊材料的多孔陶瓷,最高时工作温度可达1600℃;抗菌性能好,不易被细菌降解,不易堵塞而且易生;无毒,尤其适用于食品行业和药物的处理。
可广泛应用于各种液体过滤和气体过滤,应用在空气净化、工业用水、生活用水处理和污水净化等方面[10]。
各种废气、城市生活污水和工业废水都需要进行相应的过滤和分离才能排放到自然环境中。
让废气或废液通过泡沫的陶瓷体,其中的有害物质颗粒物就会被拦截或者吸附在泡沫结构中,而净化后的气体或液体就可以排放到自然界中了。
这方面的一个典型应用就是柴油机尾气过滤。
在城市中,大量公交车都是采用柴油机发动的,但是柴油因为燃烧不完全,在尾气中存在数量巨大的微细碳粒,这些颗粒物如果被人体吸人就会产生各种呼吸道疾病。
柴油车高温废气的除尘也是多孔陶瓷的一个应用典范。
在发达国家利用多孔陶瓷除尘是一种最新、最有效的高温烟气除尘技术。
我国有热电厂几百座,工业锅炉几十万台,每年排放的烟尘高达一亿吨以上。
造成严重的环境污染问题。
如果采用泡沫陶瓷除尘将带来巨大的环保效益。
利用泡沫陶瓷具备高孔隙度且拥有相当大的热交换面积及具有优良的热辐射特性不仅可以有效除去高温含尘气体,还可节约能源。
此外,泡沫陶瓷还可做成光触媒载体,在泡沫陶瓷载体上涂覆纳米二氧化钛,受紫外线激发,具有强烈的光催化氧化降解特性,可催化降解有机物和微生物,从而净化空气等。
如果用泡沫陶瓷替代目前国内水处理行业使用的石英砂过滤材料,可大幅提高水处理效率,减少环境污染,降低水处理成本。
4.2 隔热材料泡沫陶瓷的较高的气孔率和较低的基体导热系数,使其具有热传导率低、抗热震性能优良等特性,所以这种材料具有很好的隔热保温效果。
利用这种优点可以将其用于各种防止热辐射的场合,以及用于保温节能方面。
因此从环保和节能两方面来说都是有利的。
例如,当冬天或者夏天在室内打开空调的时候就需要房屋具有良好的隔热能力,否则室内温度的调节就很难实现,如果房屋的隔热效果很差,那就像开着门窗让空调工作一样,基本上不能达到调节温度的效果,而且因为空调不停地工作而带来了电能的巨大消耗。
使用泡沫陶瓷制备的建筑材料就可以让房屋具有非常好的保温隔热效果,这种先进的材料目前在国内部分新建的住宅小区和办公楼中已经得到应用。
除了日常生活中的应用,泡沫陶瓷在航空航天领域也有着重要的应用,比如航天器的热保护系统就广泛采用了泡沫陶瓷材料。
由泡沫陶瓷制作的典型耐热材料为耐热砖,其材质有ZrO2、SiC、镁盐及钙盐等,使用温度高达1600℃,是目前世界上最好的隔热材料,称之为“超级绝热材料”[11]。