摘要：陶瓷過濾器以其獨特的功能特性，在分離、凈化領(lǐng)域中已成為一種不可替代的產(chǎn)品。本文根據(jù)多孔陶瓷過濾技術(shù)的發(fā)展變遷，對多孔金屬濾材與多孔陶瓷濾材的性能進行了比較，闡述了多孔陶瓷濾材過濾元件的性能指標(biāo)及過濾原理，介紹了多孔陶瓷及過濾器的應(yīng)用現(xiàn)狀，同時指出了多孔陶瓷材料過濾技術(shù)的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：多孔陶瓷材料；過濾技術(shù)；發(fā)展前景

1 引言

多孔陶瓷是一種以耐火原料為骨料，配以結(jié)合劑，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而制成的陶瓷過濾材料，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有大量的微細氣孔。它除具有耐高溫、高壓、耐酸、堿腐蝕等特性外，還具有孔徑均勻、透氣性高等特點。因此，可廣泛用作過濾、分離、布氣和消音材料。20世紀(jì)50年代后，國外就開始應(yīng)用多孔陶瓷做過濾元件進行上、下水凈化；礦泉水除菌；含油氣體凈化等。現(xiàn)今，多孔陶瓷產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。國內(nèi)對多孔陶瓷在過濾技術(shù)中的應(yīng)用研究雖起步較晚，但過濾器在分離、凈化領(lǐng)域中已得到較全面的推廣應(yīng)用。如石化行業(yè)中液一固、氣～固分離；制藥、釀造行業(yè)中的無菌凈化處理；環(huán)保行業(yè)中高溫?zé)煔獬龎m等。陶瓷過濾器以其獨特的功能特性，在各分離、凈化領(lǐng)域中已成為一種不可替代的產(chǎn)品。

2 多孔陶瓷濾材技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

多孔陶瓷是一種含有較多孔洞，并利用其結(jié)構(gòu)或表面達到所需性能的過濾材料。其主要的制備方法有添加造孔劑法、發(fā)泡法、有機泡沫浸漬法和溶膠～凝膠法。常用于電化學(xué)陶瓷膜及熔融金屬、液體、氣體等的過濾。由于再生性差、成本高及孔結(jié)構(gòu)難控制等方面的缺點，使其應(yīng)用受到制約。通過完善制備工藝、改良材質(zhì)、協(xié)調(diào)孔隙度與強度的關(guān)系等措施可提高其應(yīng)用性能。

多孔陶瓷材料過濾技術(shù)得主要產(chǎn)品包括：各種規(guī)格的微孔陶瓷過濾元件和微孔陶瓷過濾器、高性能陶瓷膜過濾元件及陶瓷膜過濾裝置、高溫氣體凈化的陶瓷過濾材料及高溫陶瓷除塵器、高溫融體過濾用泡沫陶瓷過濾元件以及陶瓷凈水器、陶瓷曝氣器、陶瓷消聲器、各種陶瓷電解隔膜等。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于化工、制藥、冶金、水處理及環(huán)保工業(yè)等方面。

國外多孔陶瓷材料研究開發(fā)和應(yīng)用已有80余年歷史，陶瓷膜產(chǎn)品研制、開發(fā)、應(yīng)用也有近30年歷史，其產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化程度已達到較高的水平，產(chǎn)品的技術(shù)水平也有了很大地提高。

2.1微孔陶瓷過濾元件和微孔陶瓷過濾器

20世紀(jì)50年代，法國、美國等先后開發(fā)了各種SiC、莫來石、ZrO₂、陶瓷纖維等氣、液過濾器，以及微生物處理用微孔陶瓷過濾元件，其主要用于化工、食品、飲料及水處理行業(yè)中。20世紀(jì)70年代，日本等在高溫氣體凈化、煙氣除塵用多孔陶瓷過濾材料研究方面取得了較大的進展，如日本旭硝子公司等生產(chǎn)的高溫陶瓷過濾器在化鐵爐等高溫?zé)煔獬龎m方面進行了大量的推廣應(yīng)用。在陶瓷膜的研究及開發(fā)應(yīng)用、高溫陶瓷熱氣體凈化技術(shù)方面研究取得了較大的突破。

2.2高溫氣體凈化的陶瓷過濾材料及高溫陶瓷除塵器

在高溫氣體除塵技術(shù)研究的早期，美國開展了以陶瓷過濾介質(zhì)為主的高溫氣體過濾除塵技術(shù)的開發(fā)。德、日、英等發(fā)達國家也開展了類似的研究工作。美國Anguil環(huán)境系統(tǒng)公司生產(chǎn)的自潔式高溫陶瓷過濾器采用了陶瓷過濾和催化凈化技術(shù)。而進入90年代中期以來，隨著一批先進的高性能過濾材料的開發(fā)成功，高溫氣體介質(zhì)過濾除塵技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用進入了實質(zhì)性階段，圍繞著陶瓷過濾材料抗熱震性的改善，取得了實質(zhì)性進展。尤其是陶瓷纖維增強復(fù)合多孔材料的開發(fā)，使得陶瓷過濾材料抗熱震性得到了顯著改善。目前已有1600余套高溫氣體過濾裝置在各個領(lǐng)域中應(yīng)用。

2.3高性能陶瓷膜過濾元件及陶瓷膜過濾裝置

國外已有專業(yè)的多孔陶瓷材料及陶瓷膜材料生產(chǎn)廠家近300家，如日本、法國、美國和烏克蘭等。其中，美國過濾器公司已成為目前全球最大的無機陶瓷分離膜及設(shè)備供應(yīng)商，芬蘭奧托昆明克公司生產(chǎn)的陶瓷真空圓盤過濾機目前已在100多個國家中使用。與國外先進國家相比，國內(nèi)在多孔陶瓷材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面還存在明顯的不足，主要表現(xiàn)在國內(nèi)多孔陶瓷材料的發(fā)展技術(shù)不平衡，對多孔陶瓷材料缺乏必要的了解。

近年來，在國家科技攻關(guān)政策的扶持下，尤其是在國家環(huán)保、節(jié)能政策的引導(dǎo)下，國內(nèi)多孔陶瓷材料及膜材料技術(shù)有了較快的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)化及市場化規(guī)模逐漸擴大。目前已在陶瓷微濾材料、高溫陶瓷過濾材料及膜材料方面逐漸形成了一定的技術(shù)優(yōu)勢，并且在產(chǎn)品市場推廣和產(chǎn)業(yè)化方面有了一定的規(guī)模。目前，我國在微孔陶瓷材料的制備工藝及性能檢測、陶瓷過濾器的設(shè)計及應(yīng)用、陶瓷微濾膜及高溫氣體凈化用陶瓷過濾材料、過濾裝置的研制及開發(fā)等方面居于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

目前，多孔陶瓷材料的高效節(jié)能裝置，在過濾機理和工藝效果方面均有新的突破，在世界各地已得到大量的推廣應(yīng)用。其特點是：能耗低，約為真空過濾機的10％；成本低，約為板礦過濾機的50％。另外，整機自動控制；連續(xù)運轉(zhuǎn)設(shè)備利用率高；生產(chǎn)維護費用低。在目前國內(nèi)外開發(fā)應(yīng)用的各種過濾脫水設(shè)備中，陶瓷過濾機無疑是一種較先進、有應(yīng)用前景的過濾設(shè)備。

3 多孔金屬濾材與多孔陶瓷濾材性能的比較

金屬過濾材料具有優(yōu)異的耐溫性和力學(xué)性能，在常溫下金屬材料的強度是陶瓷材料的10倍，即使在700℃高溫下，其強度仍較高。金屬材料良好的導(dǎo)熱性和韌性使其具有優(yōu)異的抗熱震性能，并且適于連續(xù)的反向脈沖清洗，再生性好、使用壽命長等特點。金屬材料還具有很好的加工性和焊接性能。這些優(yōu)異性能使得金屬過濾材料在高溫氣體除塵應(yīng)用中具有很好的適應(yīng)性和優(yōu)越性。

金屬材料良好的塑性使其可以拉拔成金屬細絲或纖維，進而編織成網(wǎng)或鋪制成氈。粉狀顆粒材料經(jīng)燒結(jié)可以制成燒結(jié)金屬粉末和金屬膜。金屬多孔過濾材料按結(jié)構(gòu)形式主要有燒結(jié)金屬絲網(wǎng)、金屬纖維氈、燒結(jié)金屬粉末和金屬膜等。燒結(jié)金屬絲網(wǎng)采用多層金屬編織的絲網(wǎng)為原料，通過特殊的疊層設(shè)計、復(fù)合壓制和真空(或保護氣氛)燒結(jié)等工藝制備而成。在發(fā)達國家，其制作工藝已相當(dāng)成熟，能批量生產(chǎn)。多孔金屬膜在燒結(jié)時，以顆粒表面質(zhì)點的擴散進行傳質(zhì)。目前用于高溫除塵的多孔金屬膜的制備方法主要有懸浮粒子燒結(jié)法、相分離瀝濾法等。多孔金屬膜具有以下幾方面的優(yōu)點：機械強度高：耐壓性能好，因此，膜組件不易損壞；通過增大壓差的方法來提高滲透率，增大膜的分離能力；具有良好的熱傳導(dǎo)性和散熱能力，因此可減小膜組件的熱應(yīng)力，提高膜的使用壽命，非常適合高溫領(lǐng)域的應(yīng)用；密封性能好，膜材料是具有良好焊接性能的金屬材料，因而膜組件易于連接密封；具有很強的應(yīng)用價值，在過濾過程中，多孔金屬膜吸附量大，支撐性好，過濾面積大，可在線清洗，適應(yīng)范圍寬。

多孔陶瓷是微孔過濾介質(zhì)的一種，是以耐火原料為骨料，配以結(jié)合劑，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)而制成的陶瓷濾材，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有大量的微細氣孔。與其它過濾材質(zhì)相比，多孔陶瓷濾材空隙率高，最高可達60％以上，孔徑均勻且易于控制；機械強度高，工作壓力可達16MPa，壓差可達1MPa；耐高溫，具有良好的耐急熱、急冷性能，工作溫度最高可達1000℃；過濾精度高，可達0.11a，m，適用于各種介質(zhì)精密過濾；過濾元件自身清潔狀態(tài)好，無毒、無味、無異物脫落，可適用于無菌處理操作；耐酸堿性好，可適用于強酸、強堿和各種有機溶劑的過濾；過濾元件使用壽命長，長期使用，微孔形貌不發(fā)生變化，便于清洗再生。多孔陶瓷材料具有低密度、高精度、高滲透率、耐腐蝕、耐高溫、抗熱沖擊性好以及使用壽命長等優(yōu)點，是一種優(yōu)良的過濾材料。在高溫干式除塵方面應(yīng)用較好。

多孔陶瓷的強度主要與骨料材質(zhì)、骨料顆粒大小、結(jié)合劑材質(zhì)、加入量以及燒成溫度有關(guān)。按材質(zhì)分，多孔陶瓷的強度按下列順序依次變小：碳化硅>剛玉>氧化鋁>莫來石>瓷粒>石英>硅藻土。

陶瓷分離膜種類很多，目前已開發(fā)的有：氧化鋁質(zhì)、氧化鋯質(zhì)、氧化硅質(zhì)、氧化鈦質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、碳化硅質(zhì)、沸石質(zhì)等。根據(jù)制備工藝不同，適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。由于陶瓷分離膜極薄，微孔近乎直通孔，所以陶瓷分離膜的過濾分離精度與微孔孔徑相當(dāng)。

4 多孔陶瓷濾材的性能指標(biāo)及過濾原理

4.1多孔陶瓷濾材的性能指標(biāo)

陶瓷過濾元件按陶瓷的微孔結(jié)構(gòu)可分為均質(zhì)陶瓷和復(fù)合膜層陶瓷，復(fù)合膜層結(jié)構(gòu)包括雙層和多層結(jié)構(gòu)。雙層結(jié)構(gòu)是由微孔孔徑較大的支撐層和孔徑相對較小的膜過濾層組成，這種結(jié)構(gòu)克服了傳統(tǒng)陶瓷過濾元件壓力損失高、過濾效率低的問題，實現(xiàn)了表面過濾，是近年來開發(fā)應(yīng)用最為典型的一種結(jié)構(gòu)形式。多孔陶瓷過濾材料具有優(yōu)良的使用性能，其性能指標(biāo)為：氣孔率大于60％；氣孔尺寸為14μm，不同燒成溫度可以改變其氣孔尺寸分布范圍；氣孔表面積大于0.155g／m²；氣孔在陶瓷體內(nèi)呈立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布：強度大于5MPa；適合工作溫度范圍：-40～1350℃。

陶瓷過濾器過濾情況主要由過濾精度決定，即它表征濾除流體介質(zhì)中最小固體顆粒的粒徑大小。對陶瓷過濾器來講，其過濾精度可達0.1μm。影響陶瓷過濾器過濾精度的主要因素是多孔陶瓷過濾元件的最大微孔直徑。對于同一流體介質(zhì)來講，孔徑愈小，則過濾精度愈高，反之愈低。其次，工作壓力對過濾精度也有微弱的影響。一般來講，對液體介質(zhì)，其能過濾掉的雜質(zhì)顆粒大小約為陶瓷過濾元件孔徑的1／5-1／10。對氣體介質(zhì)，由于布朗運動在氣體中比液體中活潑、擴散捕捉作用增大，其截留雜質(zhì)顆粒大小約為過濾元件孔徑的1／15-1／25。由于多孔陶瓷的過濾是一種集慣性沖撞，擴散和截留相結(jié)合的過濾方式，因此，流體介質(zhì)的粘度、介質(zhì)工作壓力、過濾元件本身的微孔性能等對其過濾速率都有較大的影響。多孔陶瓷孔徑愈大，孔隙率愈高，工作壓差愈大，則流量愈大；隨著多孔陶瓷壁厚增加，粘度增大，流量迅速減小；隨著多孔陶瓷微孔的變小，其壓力損失越來越大，過濾分離效率越來越低。在精濾、超濾領(lǐng)域中，多孔陶瓷的微孔孔徑可達到0.1μm甚至更小。根據(jù)目前的成形方法及強度的要求，其壁厚最薄為1～2mm。因此，和具有0.1μm微孔且膜厚為0.1mm的高分子膜相比，壓力損耗太大，過濾效率太低。

4.2陶瓷過濾材料產(chǎn)品的特點

舉例說明某種碳化硅陶瓷過濾材料產(chǎn)品的特點如下：

(1)碳化硅粉料作為多孔陶瓷的骨料，導(dǎo)熱性好、耐熱沖擊、熱膨脹系數(shù)??；

(2)選用長石和粘土組成的低共熔混合物作為結(jié)合劑，與碳化硅顆粒的粘結(jié)性能較好：

(3)采用活性炭和相關(guān)有機物顆粒作為成孔劑：

(4)采用注漿成形法，其工藝簡單、成本低廉；

(5)采用常壓燒結(jié)方法，燒成溫度為1200～1280℃，保溫1～3h。

陶瓷過濾材料產(chǎn)品氣孔率高，過濾效果優(yōu)良，過濾過程中壓力損耗較小、過濾效率高、使用壽命長；氣孔率大，使氣孔的表面積大，與高溫?zé)焿m或污水的接觸面積大，過濾凈化的效果增加，節(jié)約污染流體的凈化成本。陶瓷過濾材料產(chǎn)品強度大：可以承受較大的壓力，具有優(yōu)良的耐腐蝕、耐沖蝕性；使用可靠性和安全性高。孔徑分布理想，95％以上的高溫粉塵顆粒都可以一次過濾清除。氣孔形狀呈立體網(wǎng)狀貫通結(jié)構(gòu)?？梢源蟠笤黾庸滔囝w粒在過濾材料內(nèi)部的行程，顯著提高一次凈化率。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布的氣孔，可以有效避免固相顆粒在體內(nèi)的積聚，從而減少清洗維護次數(shù)。同時，可以減輕清洗反吹的阻力，便于清洗。導(dǎo)熱性能優(yōu)良，熱膨脹系數(shù)小，陶瓷過濾材料可以應(yīng)用于1350℃以下的高溫?zé)焿m凈化和在-40℃極限溫度下工作也不會損壞。

4.3多孔陶瓷的過濾原理

多孔陶瓷過濾一段時間后，由于內(nèi)部通道可能被流體介質(zhì)中顆粒雜質(zhì)堵塞，表面濾餅層增厚，導(dǎo)致過濾阻力增大，流速降低，這時可通過氣體反吹、液體反洗或氣一液混洗的方式再生，從而使其基本恢復(fù)到初始狀態(tài)的水平。定時反吹、反洗，能延長多孔陶瓷過濾元件的使用壽命。

多孔陶瓷的過濾是集吸附、表面過濾和深層過濾相結(jié)合的一種過濾方式。對于液一固、氣一固系統(tǒng)的過濾與分離，其過濾機理主要為慣性沖撞、擴散和截留。流經(jīng)多孔陶瓷過濾元件微孔孔道的流體中的雜質(zhì)顆粒，由于慣性作用與微孔孔道壁接觸而被捕捉。慣性沖撞與雜質(zhì)顆粒直徑平方成正比，與流速及流體粘度成反比。雜質(zhì)顆粒由于布朗運動而離開流線和微孔孔道壁接觸，從而被捕捉，擴散捕捉和流速及流體粘度成反比。雜質(zhì)顆粒由于比微孔孔道大而被捕捉，屬表面過濾。截留只與雜質(zhì)顆粒的大小有關(guān)，與流速、流體粘度無關(guān)。當(dāng)流體流經(jīng)多孔陶瓷過濾元件時，大于過濾元件微孔徑的顆粒被截留在表面形成濾餅層，小于多孔陶瓷陶瓷孔徑的顆粒由于慣性和布朗運動影響而離開流線和微孔道壁接觸，但仍有部份顆粒被截留在表面或沉積在多孔陶瓷孔道內(nèi)。由于多孔陶瓷微孔通道迂回曲折，加上流體介質(zhì)在多孔陶瓷表面形成的架橋效應(yīng)及慣性沖撞和布朗運動影響，因此，其過濾精度要比本身孔徑高得多。如10μm孔徑多孔陶瓷過濾元件，當(dāng)過濾介質(zhì)為液體時，其過濾精度為lμm；當(dāng)過濾介質(zhì)為氣體時，其過濾精度達0.5m。陶瓷過濾器運行一段時間后，由于過濾元件內(nèi)部通孔可能被流體介質(zhì)中顆粒雜質(zhì)堵塞，表面濾餅層增厚，導(dǎo)致過濾阻力增大。流速降低時，可以通過氣體反吹，液體反洗或氣一液混洗的方式再生，而使其基本恢復(fù)到初始狀態(tài)水平。

陶瓷分離膜是以多孔陶瓷為載體，微孔陶瓷膜為過濾層的陶瓷質(zhì)過濾分離材料。其斷面由微孔孔徑較大、厚度較厚的支持體層，一定厚度的中間過渡層和微孔孔徑很小且厚度很薄的過濾層三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。與普通多孔陶瓷相比，其不同之處就是這種不對稱的微孔孔徑成梯度變化。斷面層數(shù)越多，微孔梯度變化越平緩，陶瓷分離膜的抗熱震性越好。把過濾層的厚度減薄，過濾分離效率可以達到或超過高分子膜的水平。

5 多孔陶瓷及過濾器的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著科技和工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，能源、資源、三廢治理等問題更加受到重視。尤其是生物化工、精細化工、能源材料等高技術(shù)領(lǐng)域的迅速發(fā)展，對液、固分離技術(shù)的研究和開發(fā)提出了更高的要求，高分離精度、高運行效率的微孔過濾技術(shù)及微孔過濾材料愈來愈引起人們的重視。微孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透氣阻力小、清洗再生方便以及耐高溫、高壓、耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕等特點，在許多領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用市場。以微孔陶瓷材料做過濾介質(zhì)的陶瓷過濾技術(shù)及陶瓷過濾裝置，不僅解決了高溫、高壓、強酸堿和化學(xué)溶劑介質(zhì)等難過濾問題，而且由于本身具有過濾精度高、潔凈狀態(tài)好以及容易清洗、使用壽命長等特點，目前已在石油、化工、制藥、食品、環(huán)保和水處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

多孔陶瓷材料及膜材料具有良好的性能特性，如耐熱性能和介質(zhì)腐蝕性能，因此可以應(yīng)用于除HF、熱磷酸以外的所有介質(zhì)中。另外，多孔陶瓷過濾材料高的過濾精度、在線清洗性能以及自潔性能和良好的操作性能，使其在許多領(lǐng)域具有良好的推廣應(yīng)用。

多孔陶瓷過濾管根據(jù)各自的特性，可應(yīng)用于不同的過濾分離凈化場合。液體過濾主要應(yīng)用于水過濾和化工液體過濾。水過濾可用于工業(yè)廢水處理，生活用水、礦泉水、超純水的制備等?；ひ后w過濾主要用于化學(xué)工業(yè)中酸、堿性液體過濾，石化行業(yè)中航空煤油、柴油過濾，各種有機液體過濾等。氣體過濾主要用于各種壓縮氣體、含油雜質(zhì)的處理，化工催化氣體精濾，制藥、釀造行業(yè)中無菌空氣凈化以及高溫?zé)煔獬龎m等。陶瓷分離膜用途廣泛，除可用于各種液一固、氣一固過濾分離外，還可用于氣一氣、液一液、氣一液、油一水等分離，特別適用于高溫氣體分離。多孔陶瓷除用作過濾分離外，還可用作布氣材料、消聲材料、各種催化劑載體、氣敏、濕敏元件、隔膜材料、酶載體、化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)、復(fù)合體成分、隔熱材料等。

石化工業(yè)領(lǐng)域常涉及到工藝原料氣、液凈化問題，其中少量固體必須最大限度除去。由于原料氣、液常涉及高溫、高壓或強腐蝕性問題，其他分離材料無法應(yīng)用，只能采用陶瓷材料。

化工液體過濾主要用于化學(xué)工業(yè)中酸、堿性液體過濾，石化行業(yè)中航空煤油、柴油過濾，各種有機液體過濾等。采用陶瓷過濾器進行液體過濾與板框壓濾機相比，投資減少40％以上，效率提高了2～4倍。另外，陶瓷過濾器在國內(nèi)各大煉油廠中航空煤油過濾、催化氣體凈化、石蠟加氫工藝中得到了推廣應(yīng)用。

水過濾主要用于工業(yè)廢水處理，生活用水、礦泉水、超純水的制備等。如采用孔徑80～100μm多孔陶瓷過濾器進行工業(yè)廢水處理，處理能力為10～20m³／m²h，過濾精度為5μm懸浮物去除率達到95％以上。采用孔徑2~4txm的硅藻土質(zhì)陶瓷過濾器進行生活用水、礦泉水的無菌處理，濾速可達到2～3m³／m²h。采用孔徑為0.8～2μm的陶瓷過濾器，可以做注射液的消毒過濾，電子行業(yè)和光學(xué)透鏡研磨用純水和超純水制備。水制備、工業(yè)循環(huán)水凈化及工業(yè)污水和城市生活廢水處理等。如采用硅藻土質(zhì)陶瓷濾芯進行家庭生活飲用水凈化，具有獨特的除菌和再生性能。目前已在美、英、日、韓和中國等得到大量開發(fā)和應(yīng)用。陶瓷過濾材料用于工業(yè)冷卻水處理及酸堿性廢水處理，目前已在國內(nèi)的蓄電池行業(yè)、石化行業(yè)、電廠中取得了較好的應(yīng)用成果。在工業(yè)污水處理方面，陶瓷膜過濾裝置用于乳化油廢水、印鈔及印染廢水等方面的處理，不僅可以保證廢水達標(biāo)排放或回用，而且還可大大降低處理成本。國內(nèi)采用陶瓷微濾膜過濾裝置處理工業(yè)廢水，在相同情況下，其設(shè)備價格僅為進口有機膜設(shè)備的1／4左右，運行費用約為1／10。

氣體過濾主要用于各種壓縮氣體的含油、雜質(zhì)處理化工催化氣體精濾，制藥、釀造行業(yè)中無菌空氣凈化以及高溫?zé)煔獬龎m等。如采用陶瓷過濾器進行風(fēng)機、壓縮機含油氣體處理，凈化后氣體含油量小于15ppm，去除效率達995％以上。采用孔徑為60～80μm陶瓷過濾器可以進行石化行業(yè)中干氣過濾；采用孔徑20μm的陶瓷過濾器可以進行制藥、啤酒等釀造行業(yè)發(fā)酵用無菌空氣處理：采用40-60μm的陶瓷過濾器則可以進行高溫?zé)煔?，如PFBC燃煤鍋爐排放煙氣除塵凈化，工作溫度可達800℃，3μm以上塵埃粒子去除效率≥99％。同樣，采用陶瓷過濾器還可以進行水霧分離、氣體分離等。此外。污水處理中，采用多孔陶瓷螺氣板進行充氧曝氣，上、下水殺菌時，吹人氯氣、臭氧等。多孔陶瓷過濾元件還可以做各種電解液的氣體發(fā)散元件，以及用做流化床和粘料輸送板等。采用微孔陶瓷過濾器進行空氣的無菌處理具有潔凈狀態(tài)好、濾速高、凈化效果好、再生周期長(1～2月)、清洗效果好、可高溫消毒殺菌等特點。在制藥、啤酒行業(yè)發(fā)酵用無菌空氣制備方面具有很好的應(yīng)用前景。因此，采用微孔陶瓷過濾器代替價格昂貴的金屬過濾器用于食品、釀造及制藥行業(yè)發(fā)酵無菌空氣的制備是完全可行的。另外，陶瓷過濾器用于高壓壓縮氣體的凈化，用于除油、除雜質(zhì)在國內(nèi)也得到推廣應(yīng)用。其次，陶瓷過濾器在高壓高溫領(lǐng)域蒸氣(150-200％)凈化方面也有較大的應(yīng)用。

根據(jù)陶瓷膜特點和國外發(fā)展陶瓷膜的經(jīng)驗，陶瓷膜在我國應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，食品工業(yè)是其重要應(yīng)用領(lǐng)域，諸如礦泉水生產(chǎn)、酒、飲料、調(diào)味品、果汁等方面的過濾。該領(lǐng)域?qū)δぴO(shè)備的要求是抗污染能力強，可以蒸汽原位消毒、使用壽命長，而陶瓷膜恰具這種優(yōu)勢。

6 多孔陶瓷材料過濾技術(shù)的發(fā)展前景

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，涉及高溫含塵氣體的凈化除塵領(lǐng)域十分廣泛。高溫氣體除塵技術(shù)的研究開發(fā)始于上世紀(jì)70年代，傳統(tǒng)的除塵方式多為濕法除塵，即先將高溫氣體進行冷卻，然后除塵，這樣浪費了大量熱資源。而高溫氣體的直接凈化除塵技術(shù)是實現(xiàn)高溫氣體資源綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)，也是一項先進的環(huán)保技術(shù)。目前，直接高溫除塵器主要有高溫旋風(fēng)除塵器、旋流式分離器、多管除塵器以及介質(zhì)過濾除塵器等。在諸多高溫氣體凈化除塵工藝技術(shù)中，介質(zhì)過濾凈化除塵技術(shù)因其最大程度地利用了氣體顯熱和有用能源，同時簡化了工藝過程，節(jié)省了設(shè)備投資避免了濕法除塵所帶來的二次水污染等。高溫氣體介質(zhì)過濾除塵技術(shù)的核心是高溫過濾材料，由于其在高溫、高腐蝕性氣體中工作，因此對過濾材料具有很高的要求，必須滿足過濾特性好、使用壽命長等方面的要求。工業(yè)除塵過濾材料的主要功能是捕集高溫含塵氣體中的顆粒。按微粒被捕集的方式可分為表面過濾、深層過濾和濾餅過濾。

多孔陶瓷具有十分廣泛的實際應(yīng)用前景，如作熔融金屬或熱氣體的過濾器，醫(yī)學(xué)臨床的病菌等微生物過濾，超濾分離血清蛋白；化學(xué)反應(yīng)過程的過濾膜；催化劑或酶的載體等。

在冶金工業(yè)中，鑄件里的非金屬夾雜物一直是鑄造產(chǎn)品中遇到的最普遍的鑄造缺陷之一。金屬液過濾。采用過濾器凈化金屬液可以降低60％～80％熔渣，改善成品的切削性能，提高其力學(xué)性能和表面質(zhì)量。陶瓷纖維網(wǎng)具有使用方便、裝配靈活、價格較低等優(yōu)點，但強度低，受熱容易下垂，使用中需要多孔陶瓷作為支撐體。它在我國的各種礦漿脫水、無機鹽工業(yè)中的重堿脫水、碳酸鹽、磷酸鹽等制備過程物料干燥、脫水方面有較好的應(yīng)用推廣前景。

陶瓷過濾技術(shù)在我國的分離，凈化領(lǐng)域中起到舉足輕重的作用。陶瓷纖維過濾器由于其有優(yōu)良的特性，在高溫?zé)煔膺^濾等方面將會發(fā)揮越來越重要的作用，具有脫硫、脫硝、煙氣催化轉(zhuǎn)化等功能的陶瓷纖維過濾材料，將是熱氣體凈化材料的發(fā)展方向。多孔陶瓷材料由于受產(chǎn)品制造水平及應(yīng)用技術(shù)的限制，目前在國內(nèi)過濾分離領(lǐng)域所占的市場份額較小，產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化水平普遍較低。但可以預(yù)言，隨著國內(nèi)化工形勢好轉(zhuǎn)，能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的扶持以及國外同行業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用市場的不斷擴大，多孔陶瓷材料產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)將會迎來更好的發(fā)展前景。

7 結(jié)語

多孔陶瓷及過濾器以其自身具有的諸多優(yōu)點，使其能有效地替代傳統(tǒng)的過濾材料，并開拓了這些材料所不能應(yīng)用的領(lǐng)域。陶瓷纖維過濾器依賴于陶瓷纖維的發(fā)展和應(yīng)用，陶瓷纖維作為過濾器普遍強度較低，發(fā)展低成本、高強度的連續(xù)纖維增強陶瓷纖維過濾器將是今后的發(fā)展方向。預(yù)見未來，隨著多孔陶瓷材性及過濾技術(shù)的不斷提高，多孔陶瓷過濾器將會自成體系，在我國的氣體分離、凈化和液體精濾方面起到非常重要的作用。

參考文獻

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