隨著科技和工業(yè)化生產的發(fā)展,能源大局、資源新創新即將到來、三廢治理等問題更加受到重視。尤其是生物化工宣講手段、精細化工重要工具、能源材料等高技術領域的迅速發(fā)展,對液配套設備、固分離技術的研究和開發(fā)提出更高的要求更優質,高分離精度、高運行效率的微孔過濾技術及微孔過濾材料愈來愈引起人們的重視推進高水平。微孔陶瓷材料由于具有孔隙率高脫穎而出、透氣阻力小、可控孔徑、清洗再生方便以及耐高溫結構、高壓關註度、耐化學介質腐蝕等特點,在許多領域具有較大的應用市場哪些領域。以微孔陶瓷材料做過濾介質的陶瓷微過濾技術及陶瓷過濾裝置由于其不僅解決了高溫敢於挑戰、高壓、強酸堿和化學溶劑介質等難過濾問題建立和完善,而且由于本身具有過濾精度高提供了遵循、潔凈狀態(tài)好以及容易清洗、使用壽命長等特點大型,目前已在石油服務效率、化工、制藥重要意義、食品統籌發展、環(huán)保和水處理等領域得到廣泛應用。
進入新世紀以來體系,中材高新先后承擔了科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金項目生產製造、科研院所社會公益基金項目、科技部技術開發(fā)研究專項資金項目及國家863計劃等重大科研項目的研究工作攜手共進。目前共同,在微孔陶瓷材料的制備工藝及性能檢測、陶瓷過濾器的設計及應用經過、陶瓷微濾膜及高溫氣體凈化用陶瓷過濾材料及過濾裝置的研制及開發(fā)方面具國內領先地位簡單化。
中材高新下屬的過濾陶瓷部是一個集陶瓷過濾材料、過濾裝置的研究明確了方向、開發(fā)設計、設計及生產為一體的高科技實體,擁有近20項省改進措施、部級科研成果和專利技術就此掀開,是目前國內研制、生產微孔陶瓷系列制品及陶瓷過濾器種類最多高產、應用面最廣信息化技術、生產技術較為成熟的專業(yè)生產廠家。其主要產品包括各種規(guī)格的微孔陶瓷過濾元件和微孔陶瓷過濾器良好、高性能陶瓷膜過濾元件及陶瓷膜過濾裝置逐步顯現、高溫氣體凈化(高溫除塵)用高溫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引領、陶瓷曝氣器自動化裝置、陶瓷消聲器示範、各種陶瓷電解隔膜等。產品已廣泛應用于化工有很大提升空間、制藥運行好、冶金、水處理及環(huán)保工業(yè)可能性更大。
國內外發(fā)展現狀
國外多孔陶瓷材料研究開發(fā)和應用已有8 0 余年歷史部署安排,陶瓷膜產品研制、開發(fā)技術、應用也有近30年歷史推廣開來,其產品的產業(yè)化、商業(yè)化程度已達到較高的水平相對較高,產品的技術水平也有了很大提高資源配置。20世紀50年代,法國相關、美國等先后開發(fā)了各種SiC大力發展、莫來石、ZrO2生產效率、陶瓷纖維等氣產能提升、液過濾、微生物處理用微孔陶瓷過濾元件保持穩定,主要用于化工總之、食品日漸深入、飲料及水處理行業(yè)動力。20世紀70年代日本等國家在高溫氣體凈化、煙氣除塵用多孔陶瓷過濾材料研究方面取得了較大進展互動式宣講,如日本旭硝子公司等生產的高溫陶瓷過濾器在化鐵爐等高溫煙氣除塵方面大量推廣應用效高性。從20世紀80年代開始,國外在陶瓷膜的研究及開發(fā)應用自動化、高溫陶瓷熱氣體凈化技術方面研究又取得較大的突破提升。目前國外已有專業(yè)的多孔陶瓷材料及陶瓷膜材料生產廠家300余家,如日本N G K和T D K 不折不扣、法國的C E R V E R 支撐能力、美國的Corning和Filter、烏克蘭的Fairey工業(yè)陶瓷公司高效利用、芬蘭奧托昆明克公司等特征更加明顯。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備供應商,芬蘭奧托昆明克公司生產的陶瓷真空圓盤過濾機目前已在100多個國家使用講理論。美國Anguil 環(huán)境系統(tǒng)公司生產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的可能性,目前已有1600余套高溫氣體過濾裝置在各個領域應用。
相比之下,國內在多孔陶瓷材料產業(yè)發(fā)展方面與國外先進國家相比存在明顯不足問題,其中一方面是國內多孔陶瓷材料的發(fā)展技術不平衡逐漸顯現,其二是國內絕大多數對多孔陶瓷材料缺乏必要的了解。近年來系統穩定性,在國家科技攻關政策的扶持下喜愛,尤其是在國家環(huán)保產業、節(jié)能政策的引導下,國內多孔陶瓷材料及膜材料技術有了較快的發(fā)展,產業(yè)化及市場化規(guī)模逐漸擴大重要平臺。如中材高新材料股份有限公司(山東工業(yè)陶瓷研究設計院)在長期研究、開發(fā)多孔陶瓷材料基礎上落地生根,近幾年在國家?guī)醉椫卮罂蒲许椖恐С窒逻\行好,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自己的技術優(yōu)勢更優質,并且在產品市場推廣和產業(yè)化方面有了一定規(guī)模相對開放。江蘇省九吾高科技發(fā)展公司、合肥世杰膜工程有限責任公司等在陶瓷膜材料制備技術方面也在一定程度上達到國外先進水平脫穎而出。不容諱言拓展應用,多孔陶瓷材料由于受產品制造水平及應用技術的限制,目前在國內過濾分離領域所占的市場份額較小註入新的動力,產品的產業(yè)化水平普遍較低領先水平。但可以預言,隨著國內化工形式好轉雙重提升、能源和環(huán)保產業(yè)政策的扶持以及國外同行業(yè)技術的不斷發(fā)展和應用市場的不斷擴大戰略布局,多孔陶瓷材料產業(yè)在國內將會迎來更好的發(fā)展前景。
市場應用
從多孔陶瓷材料及膜材料的性能特性來講表現明顯更佳,由于其具有良好的耐熱性能和介質腐蝕性能狀態,因此可以應用于除HF、熱磷酸以外所有介質過濾指導。另外廣泛認同,多孔陶瓷過濾材料高的過濾精度(0.1μm)、在線清洗性能以及自潔性能(無度無味流動性、對介質無污染)和良好的操作性能鍛造,使其在許多領域具有好的推廣應用前景。
石油持續創新、化學工業(yè)石油改善、化學工業(yè)領域常涉及到工藝原料氣、工藝原料液凈化問題合理需求,其中少量固體必須最大限度除去是目前主流。由于原料氣充分發揮、液常涉及高溫、高壓或強腐蝕性充分發揮,其他分離材料無法應用選擇適用,只能采用陶瓷材料。目前很多廠家都有這種要求設計,如堿廠濾液過濾業務指導、聚晴胺工藝料液凈化,分子篩就此掀開、催化劑生產過程中產品回收長足發展,鈦白粉生產中偏鈦酸細微粒子回收,超細粉體生產過程中產品回收穩步前行,鹽水及氯化鈣等溶液的過濾等結構不合理。另外,陶瓷過濾器在國內各大煉油廠中航空煤油過濾逐步改善、催化氣體凈化效果較好、石蠟加氫工藝中也得到推廣應用。
制藥及食品行業(yè)
制藥及食品行業(yè)常涉及活性炭進行脫色過濾及催化劑過濾問題持續。由于這些介質過濾通常要求過濾精度比較高等多個領域,又常涉及到高溫(60~150℃)和腐蝕性溶液等,采用傳統(tǒng)的袋式過濾器或離心過濾機一般很難達到好的去初效果或根本無法使用產品和服務。使用微孔陶瓷或陶瓷膜過濾器則可很容易解決這個問題應用擴展,它不但可以提高濾液質量,而且濾芯清洗再生效果好增多,可長時間連續(xù)使用活動上。
無菌空氣及壓縮氣體凈化
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、濾速高共享應用、凈化效果好生產能力、再生周期長(1~2月)、清洗效果好示範推廣、可高溫消毒殺菌等特點,在制藥即將展開、啤酒行業(yè)發(fā)酵用無菌空氣制備方面具有很好的應用前景大幅增加。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傳承、釀造及制藥行業(yè)發(fā)酵無菌空氣的制備是完全可行的等特點。另外,陶瓷過濾器用于高壓壓縮氣體的凈化多種,用于除油將進一步、除雜質充分發揮,在國內也得到推廣應用。其次成就,陶瓷過濾器在高壓高溫蒸氣(150~200℃)凈化方面也有較大的應用市場重要方式。
水處理在水處理領域,陶瓷過濾材料可應用于生活飲用水處理系統、工廠工藝用
水制備非常重要、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。如采用硅藻土質陶瓷濾芯進行家庭生活飲用水凈化空間廣闊,具有獨特的除菌和再生性能營造一處,目前已在中國、韓國增強、美國重要意義、英國、日本和中國臺灣等得到大量開發(fā)和應用更加廣闊。陶瓷過濾材料用于工業(yè)冷卻水處理及酸堿性廢水處理不斷完善,目前已在國內的蓄電池行業(yè)、石化行業(yè)方便、電廠中取得了較好的應用成果基礎上。在工業(yè)污水處理方面,陶瓷膜過濾裝置用于乳化油廢水處理應用領域、印鈔及印染廢水處理保持競爭優勢,不僅可以保證廢水達標排放或回用,而且還可大大降低處理成本發展機遇。實驗數據表明在國內采用陶瓷微濾膜過濾裝置處理工業(yè)廢水長效機製,相同情況下,其設備價格僅為進口有機膜設備的1/4左右全技術方案,運行費用約為其1/10左右分享。
高溫氣體凈化
很多生產領域,如電廠進入第二渦輪室用燃燒氣體制備信息化、露點以上碳水化合物生產熱氣體中粒子雜質去除方式之一、燃煤鍋爐高溫煙氣凈化、冶金爐新型儲能、電石爐等排出的高溫含塵氣體凈化等都需要一種高效粒子去除設備創新能力。目前,國內采用的熱氣體粒子去除裝置絕大多數為旋風除塵範圍,由于其運行和分級效率低求得平衡,約為0 . 8 9 % ~0 . 9 6 %和dc50為6.5~8.5μm,即使采用三級旋風處理空間廣闊,其排出物濃度仍將數倍于NSPS最大極限至關重要,也達不到目前現行煙氣排放標準200mg/m3提供深度撮合服務。高溫過濾技術是近20年來粒子控制技術最主要發(fā)展,在其它過濾介質不能選用的情況下的發生,高溫陶瓷過濾器則成為首選過濾設備組成部分,其除塵效率可達99.5%以上,分級效率為dc50為1μm狀態。該產品的產業(yè)化將會對國內日益迫切的冶金爐含塵氣體排放技術節能,電石廠電石氣回收,PGBC裝置熱氣體凈化技術水平提高起到重要促進作用研究與應用。
飲料飛躍、食品工業(yè)
根據陶瓷膜特點和國外發(fā)展陶瓷膜經驗,陶瓷膜在我國應用領域極其廣泛全面協議,食品工業(yè)是其重要應用領域重要部署,諸如礦泉水生產、酒工具、飲料過濾智慧與合力、調味品、果汁過濾等重要的角色。該領域對膜設備的要求是抗污染能力強開放要求,可以蒸汽原位消毒,使用壽命長平臺建設,而陶瓷膜恰具這種優(yōu)勢服務機製。如采用1~1.5μm陶瓷膜脫除低脂的牛奶中的細菌,效率達99.6%使用,濾速達500~750〈蠓卣?。欤恚玻瑁颍摴に嚿a出牛奶更加堅強,其低溫保存期由處理前6~8天延長到16~21天與時俱進。采用孔徑0.5μm的陶瓷膜,在不改變色初步建立、香綜合運用、味前提下,除菌率達100%各有優勢,保存期可延長3個月效果較好。另采用0.4μm陶瓷膜用于果汁澄清,生產的果汁品質優(yōu)良持續,更具芳香味。
礦漿脫水和物料干燥
采用多孔陶瓷材料的毛細管原理研制開發(fā)的真空園盤陶瓷過濾機是國外20世紀80年代后期才發(fā)展起來的一種用于粘細物料過濾脫水的高效節(jié)能裝置再獲,它在過濾機理和工藝效果方面均有新的突破產品和服務,其用于粘細物料脫水顯示出無比的優(yōu)越性應用擴展,在世界各地已得到大量推廣應用。該過濾機特點是:整機能耗低增多,約為真空過濾機的1 0 % 發揮效力,處理成本約為板礦過濾機的5 0 %,另外整機自動控制明顯、連續(xù)運轉設備利用率高安全鏈,生產維護費用低撔聻橄??梢哉f真正做到,在目前國內外開發(fā)應用的各種過濾脫水設備中,陶瓷過濾機無疑是一種較先進創新延展、很有應用前途的一種過濾設備強化意識。它在我國的各種礦漿脫水、無機鹽工業(yè)中的重堿脫水基本情況、碳酸鹽現場、磷酸鹽等制備過程物料干燥、脫水方面有較好的應用推廣前景力量。
高溫金屬熔體過濾
泡沫陶瓷作為一種特殊多孔陶瓷材料在金屬熔體過濾中起著重要作用我有所應。金屬中雜質的種類、形狀深入實施、大小及分布對材料的強度至關重要、硬度、斷裂韌性等有著很大的影響研究進展,由于金屬熔體的熔融溫度非常高無障礙,其它過濾介質無法滿足要求,而泡沫陶瓷材料不僅具有非常高的熔體透過能力和夾雜質去除能力快速融入,還具有非常高的抗高溫能力認為。如采用堇青石-莫來石系列的泡沫陶瓷材料,可以滿足熔融鋁合金增強、金屬銅液的過濾重要意義,而采用氧化鋁、碳化硅質高溫泡沫陶瓷材料則可以滿足更高溫度下(1400~1600℃)鐵水和鋼水過濾的需要更加廣闊。目前國際上工業(yè)較發(fā)達國家的鑄造行業(yè)規劃,已普遍采用金屬熔體過濾工藝。比如在生產生鐵鑄件時可以使用,采用泡沫陶瓷過濾器進入當下,可使合格鑄件的產量提高到8 0 % 。在連續(xù)鑄鋼中效高化,采用泡沫陶瓷過濾時重要作用,不銹鋼中非金屬夾雜物的含量可大約減少20% 等地。
汽車尾氣凈化
蜂窩陶瓷作為多孔陶瓷材料中又一特殊材料,目前在催化劑載體尤為突出、汽車尾氣凈化器和換熱儲能器方面有很好的推廣應用前景規定。由堇青石等低熱膨脹陶瓷材料制成的蜂窩狀多孔陶瓷材料,通過被敷催化劑后空間載體,可以作為催化轉換器高質量,用來凈化內燃機尾氣,以防止空氣污染重要組成部分。與其它形式的尾氣凈化器相比流程,采用蜂窩陶瓷的汽車尾氣凈化器具有耐熱震穩(wěn)定性好、催化層阻力小有力扭轉、預熱能力好上高質量、抗磨性高等優(yōu)點。采用蜂窩陶瓷催化器廣度和深度,一方面通過過濾作用深入交流,可將尾氣中的煙塵顆粒有效出除,并在高溫下燃盡加強宣傳;另一方面臺上與臺下,通過催化氧化和還原,可將排氣中的有毒
的一氧化碳和一氧化氮轉換成二氧化碳和二氧化氮技術發展。因此集聚效應,蜂窩陶瓷目前在國外已被廣泛應用于汽車尾氣處理裝置。
發(fā)展方向
(1) 通過優(yōu)化工藝配方和工藝過程重要手段,制備高孔隙率高強多孔陶瓷材料互動講,提高材料氣孔均勻性:氣孔率和孔徑是多孔陶瓷材料的主要微孔性能指標,在滿足其它強度的情況下像一棵樹,適當提高材料的氣孔率過程中,可以大幅度提高材料的透氣性能,降低單位面積材料的流體透過阻力能運用,提高過濾效率達到。為此,可以通過在多孔陶瓷基體中引入陶瓷纖維不可缺少,或通過采用編制陶瓷纖維利用化學氣相沉積技術來制備高強蓬勃發展、高空隙率的陶瓷纖維復合多孔陶瓷材料。
(2)降低材料成本提高鍛煉,制備大尺寸多孔陶瓷制品:目前發展邏輯,多孔陶瓷用做過濾材料,其綜合成本雖然要比粉末冶金過濾材料要低的多,但同其它過濾材料相比記得牢,價格仍顯偏高註入了新的力量,這也是影響多孔陶瓷材料大面積推廣應用的一個主要原因重要的作用。另外更多可能性,隨著將來大端面陶瓷過濾器的工業(yè)化推廣應用,基于材料密封等原因的陶瓷過濾元件規(guī)格尺寸也要求增大足夠的實力,探索新的制備工藝緊迫性,制備低成本、大尺寸的多孔陶瓷制品更適合,是發(fā)展多孔陶瓷材料產業(yè)的必然選擇高效。
(3)采用陶瓷膜材料的表面修飾技術,制備大尺寸無缺陷的陶瓷膜材
料:陶瓷膜材料作為一種精密過濾與分離材料要素配置改革,其膜層孔徑大小體系、孔徑均勻性、膜層厚度及表面缺陷等對其分離性能有很大的影響赢a業發展,F有的制備技術責任製,包括支撐體技術、膜層的工藝控制技術完整膜的無損在線檢測技術等很難達到制備完全無缺陷的膜的技術要求倍增效應。以上問題也是制約陶瓷膜材料在國內大量推廣的一個主要原因規則製定。為此,在今后的工作中優化服務策略,應就陶瓷膜材料的表面修飾技術及在線檢測技術方面做更深入的研究工作關規定。
(4)研究開發(fā)多功能性多孔陶瓷復合材料:現有的多孔陶瓷材料功能單一,尤其用做過濾材料的多孔陶瓷材料兩個角度入手,其過濾機理基本以物理過濾為主建強保護,今后若能采用陶瓷材料復合技術或嫁接技術制備一些多功能性陶瓷材料,如采用納米抗菌功能材料與微孔制備技術結合生產效率,研制開發(fā)具抗菌和凈化功能的微孔陶瓷材料使命責任;采用陶瓷一金屬復合技術,制備具有選擇吸收創新延展、催化功能的多孔陶瓷材料強化意識;采用無機和有機材料復合技術制備其他一些電傳導膜、生物反應膜等機製性梗阻,這對擴大多孔陶瓷材料的應用范圍有重要意義機製。
(5)加強多孔陶瓷材料的應用技術研究,提高產業(yè)化水平:目前國內從事多孔陶瓷材料研究工作者大多數只注重于材料本身性能的研究集成應用,而缺乏對材料應用性能的研究探討。事實上,多孔陶瓷的應用技術,包括過濾技術調解製度、材料的清洗再生技術精準調控、過濾系統(tǒng)的優(yōu)化等是一門很深的學問,多孔陶瓷材料推廣應用一方面取決于材料本身優(yōu)良的性能應用的因素之一,而另一方面更大程度取決于材料應用技術水平的提高解決。因此,要提高我國的多孔陶瓷材料的產業(yè)化水平敢於監督,就必須加強材料應用性能的研究幅度,建立相應的應用研究平臺,并加強企業(yè)之間的技術交流與自律重要的作用。
(6)發(fā)揮優(yōu)勢貢獻、突出重點:結合目前國內多孔陶瓷材料發(fā)展實際狀況和需求,重點開發(fā)陶瓷微過濾材料穩中求進、陶瓷膜過濾材料統籌、高溫氣體過濾材料及高溫氣體催化分離材料及裝備技術,以滿足目前國內能源協同控製、化工振奮起來、環(huán)保和水處理行業(yè)的需要,提高國內的過濾與分離技術水平重要作用。