蜂窩陶瓷特點和工藝
發布時間：2008-05-05
作者：ccy
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概要：
一。蜂窩陶瓷的特點： 環保陶瓷陶瓷材料由于其高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等特異性能可廣泛應用于各種環保領域，如汽車尾氣排放等。 1、用于微過濾、超過濾和納過濾用的多孔超薄陶瓷和聚合陶瓷薄膜陶瓷無機膜的發展始于世紀美國科學家首次采用多孔陶瓷膜來分離腐蝕性極強的UF6同位素。
一.蜂窩陶瓷的特點：
環保陶瓷 陶瓷材料由于其高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等特異性能可廣泛應用于各種環保領域，如汽車尾氣排放等。
1、用于微過濾、超過濾和納過濾用的多孔超薄陶瓷和聚合陶瓷薄膜 陶瓷無機膜的發展始于世紀美國科學家首次采用多孔陶瓷膜來分離腐蝕性極強的UF 6 同位素。由于SiO 2 、Al 2 O 3 、MgO、ZrO 2 、TiC、UC等無機硅酸鹽材料制備的無機膜具有聚合物有機薄膜無法比擬的優越性，21世紀起，無機陶瓷薄膜的開發和應用研究得到了更進一步的發展，除了傳統的核工業、航空航天、食品工業、化工、生物等工業，在環境領域的應用和發展特別引起了世界各國的重視。 上海裝潢網
德國茵萊精密陶瓷有限公司已研發出具世界領先水平的用于微濾(1?m至30nm)、超濾(30nm至3nm)和納濾(3nm至0.9nm)用的多孔陶瓷薄膜，并已開發出多種規格和用途的工業實際應用成套分離和過濾裝置，如對含放射性物質廢水的三級陶瓷膜過濾凈化處理裝置。這種用于微濾、超濾、納濾用的多孔陶瓷薄膜是一種進行物質分離和能量傳輸的中間介質隔膜，薄膜根據實際需要制成所需孔徑(微米級、亞微米級和納米級微孔)，所有薄膜都有界定的阻斷過濾值，如超濾（用于對諸如乳膠濁液的清理、消毒滅菌和其它化學物質的純化）和納濾(用于固化微生物和細胞的生物陶瓷載體，固化后的生物膜用來生產如蛋白和疫苗這樣的生物活性物質)。其中，我司的0.9nm孔徑納濾膜是目前世界已知最小孔徑的納濾陶瓷膜，阻斷過濾值小至450g/mol，如果界定的阻斷過濾值為<1000g/mol，試驗證明可以對so42- 的阻止高達90%。 上海裝潢網
多孔陶瓷載體是上述三種陶瓷過濾膜的基礎，并決定過濾組件的形狀和陶瓷膜面積大小。我司開發的過濾組件在高至450°C的溫度和60巴大氣壓的環境下能完全正常工作，可用各種酸堿液或蒸汽高溫沖洗。這些陶瓷載體通過不同生產工藝制造出平板形、毛細管形、單孔道、多孔管道等。平板載體厚度1mm，需要時可用陶瓷粘接技術將多個盤形體層黏在一起。毛細管陶瓷載體的直徑可小至1.1mm。多孔管道陶瓷載體的尺寸大小不一(22孔道載體的標準尺寸為寬101mm，厚6mm，孔道直徑3mm)。載體的具體形狀、尺寸大小取決于陶瓷薄膜面積和分離過濾用途，并與不銹鋼套體結合一起使用。 上海裝潢網
薄膜中間隔有一或數層多孔陶瓷體，用特別的工藝鍍膜在粗糙的多孔陶瓷基體上，陶瓷基體可以是多種形狀的平面或管道，其制備依據分離要求可用溶膠－凝膠工藝、發泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、添加造孔劑工藝等備制。分離膜兩邊的物質粒子由于尺寸大小、擴散系數或溶解度的差異等，在一定力差、濃度差、電位差或化學位差的驅動下發生傳質過程。傳質速率的不同會導致選擇性透過，進而引起混合物的分離。 上海裝潢網
我司擁有目前世界上已知的所有納米陶瓷鍍膜工藝技術，包括溶膠鍍膜技術。常規的涂層技術如浸涂、噴涂、旋轉涂等也可用來制作溶膠薄膜，然后通過燒制或固化將這層溶膠薄膜轉化成陶瓷膜。各種鍍膜技術適合不同產品用途，含水多的溶膠鍍膜技術生成一種所謂的膠態溶液，其離散顆粒受表面荷質比影響非常穩定。溶膠層在400°C－600°C溫度燒制，可以生成TiO 2 、ZrO 2 和γ－Al 2 O 3 這樣的間隙多孔薄膜，非常適合超過濾用途。通過可控水解生成帶自由羥基的齊聚物聚合溶液，這種生成過程可以通過加入一定量的水或加入某種抑制水分解的絡合劑來實現，羥基通過縮聚作用在200°C－500°C度時固化，形成陶瓷微孔網狀系統。由此可制成適用于納濾和納米級氣體分離的TiO 2 、ZrO 2 、Al 2 O 3 和SiO 2 無定形微孔陶瓷膜。 上海裝潢網
我司研制出的納米過濾薄膜，其孔結構與以粒子間孔結構為特征的微過濾和超過濾薄膜不同，是一種無單個粒子的不定形無組織微孔結構，通過聚合溶膠技術鍍膜而成。開發的陶瓷薄膜在制備時是根據要過濾和分離物質的大小的具體需要特制成所需孔徑和孔隙數量，故每一薄膜根據用途的不同而都有界定的阻斷過濾值，即這種陶瓷薄膜的孔徑和孔隙數量可根據用途不同在制備時予以調整。另外，陶瓷薄膜技術是以物理原理為基礎的，無需化學品的輔助，沒有二次污染，效率高，能耗低，操作簡易。化學穩定性非常好，耐腐蝕、耐高溫、結構造型穩定、機械強度高，能經受高速粒子粉塵的沖擊，可在高壓高溫和腐蝕環境中應用，有利于提高流通量，并可有效地對陶瓷薄膜進行酸堿、高壓反沖和高溫蒸汽清洗。采用我司陶瓷膜的液相和氣體分離成套工業應用設備已經成功應用在包括核工業、航空航天、食品工業、醫藥、環保等眾多實際工業領域中，包括對放射性廢水的凈化處理、聚合物薄膜與陶瓷薄膜結合的抑制和排除蛋白的超過濾凈化、用于凈化處理含重金屬和有機物廢水的陶瓷薄膜生物反應器、凈化處理輥軋乳液的陶瓷薄膜超過濾凈化裝置、對生產玻璃纖維產生的廢水的兩級薄膜過濾凈化處理裝置等等。 上海裝潢網
陶瓷薄膜在環保中的過濾和分離應用范圍非常廣。在對紡織或印染廠的有色廢水經陶瓷薄膜凈化過濾處理時，不僅可清除各種有害化學物質，也可以對溶入水中的化學色劑分子進行分離回收并再次循環實用。薄膜陶瓷也可以通過將可溶金屬離子轉化成非溶性金屬碳酸鹽來減少工業廢水中的重金屬，當薄膜上的金屬碳酸鹽堆積到一定量時對其進行沖洗然后用另一過濾器回收，經濟效益非常明顯。
由于納米孔徑級陶瓷薄膜的發展和應用，使采用無機陶瓷薄膜對含低分子有機污染物、重金屬離子、表面活性劑廢水的處理成為可能。故薄膜陶瓷不僅在凈化生活用水、處理工業用水和廢水等環境治理方面，同時在冶金、化工、食品、醫藥、生物技術等領域都有著極好的市場應用前景。茵萊精密陶瓷有限公司的陶瓷溶膠鍍膜及各種溶膠和納米復合薄膜的生產完全是在公司超凈廠房內進行的(等10/100±5%；室溫：±1 °C)。不僅研發、生產各種薄膜，同時可為客戶研發設計適合客戶特定產品的陶瓷薄膜和過濾分離系統集成。
2、陶瓷觸媒 我公司開發的陶瓷催化或觸媒技術和產品在工業廢氣和廢水凈化處理中的應用已越來越廣泛。催化體的化學組成及設計因具體實際應用而各不相同，其幾何體和形狀可以多種多樣，如蜂窩瓷、顆粒陶瓷、球形陶瓷、多孔或單孔管道陶瓷等。典型的陶瓷材料有：堇青石、莫來石、塊滑石、高鋁、碳化硅、氧化鈦、氧化鋯、電剛玉、沸石、復合陶瓷等。用途從簡單的瓦斯焊槍、汽車尾氣處理、大型柴油發電機的廢氣凈化到用于工業廢氣處理、熱交換及熱儲存的大型蜂窩瓷。上海裝潢網
例如：分解一氧化二氮(Nitrous oxide)的陶瓷觸媒 在硝酸(Nitric－acid)生產中，利用一種特殊的陶瓷觸媒體可完全分解一氧化二氮，將其分別分解至相應的元素而不會產生NO X ，主要產品锘(NO)不會受任何影響。上海裝潢網
氧化碳氫化合物的陶瓷觸媒 用鈣鈦類氧化材料研制的陶瓷觸媒體可以氧化碳氫化合物，其催化性能遠勝于貴金屬觸媒，特別在抗高溫、抗腐蝕、抗毒性和低成本經濟性方面表現尤為突出。 上海裝潢網
氧化鹵代烴(Halogenated hydrocarbons)的陶瓷觸媒 在過渡金屬氧化物混合物基礎上開發的陶瓷觸媒可以分解鹵代烴，其活性、選擇性和使用壽命要遠優于常規催化劑。上海裝潢網
汽車尾氣處理用陶瓷觸媒轉化器 為了控制汽車的廢氣污染，降低一氧化碳、黑煙及其他有毒氣體的排放，觸媒轉化器從70年代末開始被使用在汽車上。在過去數十年中的技術發展中，汽車制造廠使用了許多不同的方式來降低排放污染，例如排氣循環、燃料箱油氣回收及引擎電子控制系統等，但觸媒轉化器一直是降低有害廢氣排放的最有效方法。在觸媒轉化器的化學反應中，貴金屬原子產生各種不同的過渡反應，使整體反應活化能降低，進而提高廢氣轉化成一般無害氣體的反應機率，而觸媒本身在化學反應后仍然保持原來的狀態，這是觸媒轉化器和傳統排煙過濾器的最大差異。觸媒轉化器不僅有良好的使用壽命，也避免了長期使用后被阻塞的可能性。上海裝潢網
大部分的現代觸媒轉化器包含了兩個部分：還原性蜂窩瓷及氧化性蜂窩瓷。當廢氣通過還原性蜂窩瓷時，氮氧化物首先被分解為氮氣和氧氣。當廢氣進一步通過氧化性蜂窩瓷時，一氧化碳和碳氫化合物被進一步氧化成二氧化碳及水。此時前一階段產生的氧氣亦有助于此類氧化反應的進行，特別是高壓縮比的發動機，由于排放的氮氧化物濃度較高，在還原反應中產生的氧氣濃度亦明顯提高。
二.蜂窩陶瓷生產工藝：
汽車尾氣處理用的蜂窩陶瓷材料常為多孔堇青石，其每平方英寸400孔道的幾何外形，以及材料中 2－3mm 的多孔結構，產生了0.2－0.3m 2 /g的高比表面積。用同步電子輻射測量方法(EXAFS：extended X－ray absorption fine structure)可精確地測定貴金屬鉑元素在蜂窩陶瓷載體表面上的原子排列方式，顯示了鉑原子在堇青石陶瓷載體表面形成所謂的海棉狀結晶，使得觸媒轉化器內的氣體接觸面積平均在2000M 2 以上，同時也使氣體分子在觸媒轉化器中有足夠高的機率與貴金屬原子碰撞產生有效的觸媒轉化反應。除研發不同型號的全陶瓷載體外，茵萊賽米克高新陶瓷有限公司擁有生產復合、合金化以及陶瓷涂層的觸媒蜂窩瓷技術和生產工藝。上海裝潢網
