【正文】 摘 要 多孔陶瓷是一種以氣孔為主相的新型陶瓷材料 ，由于其具有優(yōu)良的物理化學(xué)特性，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于 化工、石油、冶煉、紡織、制藥、食品機(jī)械、水泥等各個行業(yè) ，已引起材料工作者的高度重視。隨著近幾年環(huán)境問題的加劇， 多孔陶瓷開始轉(zhuǎn)向于環(huán)境治理方面，本文著重講述多孔陶瓷在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。 本文簡要介紹了多孔陶瓷材料的概念、優(yōu)良特性、制備工藝及 表征 參量 。重點(diǎn)講 述了多孔陶瓷材料在廢水處理、大氣污染治理、 噪聲控制 、 節(jié)能隔熱 以及固體廢棄物的治理 等方面的應(yīng)用研究現(xiàn)狀 ， 并對其目前研究過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了簡單 闡釋， 從而提出了多孔陶瓷材料未來的發(fā)展前景及趨勢。 關(guān)鍵詞 多孔陶瓷；環(huán)境治理；應(yīng)用；性能；前景； Abstract Pores of porous ceramics is a kind of new ceramic materials based phase, due to its excellent physical and chemical properties, have been widely used in chemical, petroleum, metallurgy, textile, pharmaceutical, food machinery, cement and other industries, has cause material workers are highly valued. With the increasing environmental problems in recent years, porous ceramics are turning to environmental governance, this article highlighted the plight of porous ceramics in environmental protection applications. This paper introduces the concept of porous ceramic materials, excellent features, Preparation and characterization parameters. Focuses on the porous ceramic material in the waste water treatment, air pollution control, noise control, energysaving insulation and solid waste management and other aspects of applied research status, and its current problems in the research process a simple explanation, which made a porous ceramic material future prospects and trends. Keywords porous ceramics。 environmental governance。 application。 prospects 。 performance。 1 前 言 環(huán)境是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)， 而隨著社會的發(fā)展，地球變暖、臭氧空 洞、水土大氣 污染、熱帶雨林破壞以及由工業(yè)、生活廢棄物所帶來的種種環(huán)境污染均在日益加劇。環(huán)境保護(hù)已成為制約社會進(jìn)步和發(fā)展的瓶頸。提倡綠色環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)無污染的綠色化工業(yè)生產(chǎn)是人類文明、科技進(jìn)步的體現(xiàn)和象征 。 環(huán)境保護(hù)與陶 瓷材料之間存在著許多不解之緣。多孔陶瓷作為一種新型陶瓷材料，以特殊的多孔結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出許多特殊性能，如：滲透性、高比表面積、低熱導(dǎo)率等 [1]，還具備普通陶瓷材料特有的耐高溫、耐腐蝕、高化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性， 使多孔陶瓷被 用作過濾、分離、擴(kuò)散、布?xì)?、隔熱、吸聲、化工填料、生物陶瓷、化學(xué)傳感器、催化劑和催化劑載體等元件材料 [24]，廣泛地應(yīng)用于環(huán)保、能源、化工、生物等各個科學(xué)領(lǐng)域，具有非常廣闊的發(fā)展前景。 早在 20 世紀(jì) 70 年代，多孔陶瓷就已 作為細(xì)菌 過濾元件使用。 經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，該材料目前在 環(huán)境工程領(lǐng)域已用于工業(yè)廢氣廢水處理、 汽車尾氣處理等諸多方面，促進(jìn)了環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。 2 多孔陶瓷材料的概述 多孔陶瓷材料是以剛玉砂、碳化硅、堇青石等優(yōu)質(zhì)原料為主料， 經(jīng)過成型和特殊高溫?zé)Y(jié)工藝制備的一種內(nèi)部具有大量彼此相通并與材料表面也相貫通的孔隙結(jié)構(gòu)的陶瓷材料 。 多孔陶瓷的 優(yōu)良 特性 多孔陶瓷材料除具有 相對密度小、比表面積大、熱導(dǎo)率低、比強(qiáng)度高及吸附性能好等多孔材料的共同屬性外 ，還具有如下特性 [8]： (1)化學(xué)穩(wěn)定性好，選擇合適的材質(zhì)和工藝， 可制成適應(yīng)各種腐蝕環(huán)境的多孔制品。 (2)強(qiáng)度 大， 剛度高，即在氣壓、液壓或其他應(yīng)力負(fù)載下，孔隙形狀與尺寸不會發(fā)生變化。 (3)耐熱性佳，即由耐高溫陶瓷制成的多孔體可對熔融鋼水或高溫燃?xì)獾冗M(jìn)行過濾。 (4)孔隙率高，可達(dá) 20％ 95％ ， 且孔徑分布均勻和大小可控，滲透率高。 (5)體積密度小，具有發(fā)達(dá)的比表面積及獨(dú)特的表面特性。 (6)自身潔凈狀態(tài)好，無毒無味、無異物脫落，不會產(chǎn)生二次污染。 (7)再生性 強(qiáng)，通過用液體或氣體反沖洗，可基本恢復(fù)原有過濾能力，從而具有較長的使用壽命，同時抗菌性能好，不易被細(xì)菌降解。 多孔陶瓷的制備工藝及 其表征指標(biāo) 多孔陶瓷的首要特征是其多孔特性，制備的關(guān)鍵和難點(diǎn)是形成多孔結(jié)構(gòu)。選擇適當(dāng)?shù)姆椒ê凸に嚳梢缘玫竭m宜的多孔陶瓷。 多孔陶瓷常用的制備工藝如下： (1)有機(jī)（聚合物）泡沫浸漬工藝 [9]。 該工藝是用有機(jī)泡沫浸漬陶瓷漿料，干燥后燒掉有機(jī)泡沫，獲得多孔陶瓷的一種方法。 (2)添加造孔劑工藝 [10]。該法是 在陶瓷配料中 添加造孔劑，利用造孔劑在坯體中占據(jù)一定的空間，然后經(jīng)過燒結(jié)，造孔劑離開基本而形成氣孔來制備多孔陶瓷。 (3)發(fā)泡工藝 [9]。該工藝是向陶瓷組分中添加有機(jī)物或無機(jī)物，在處理過程中形成揮發(fā)性氣體，從而 產(chǎn)生泡沫， 經(jīng)干燥和燒成制得多孔陶瓷。 (4)溶膠 凝膠工藝 [10]。 該工藝主要利用凝膠化過程中膠體粒子的堆積以及凝膠處理，熱處理等過程中留下小氣孔，形成可控多孔結(jié)構(gòu)。 多孔陶瓷材料的基本參量包括孔隙率、孔徑與孔徑分布、孔隙形貌、孔隙特性、比表面積等 5個方面 [11]。 這五個物理量都可以作為表征多孔陶瓷孔結(jié)構(gòu)的指標(biāo)。 這些指標(biāo)與多孔陶瓷濾料在環(huán)境污染治理方面的應(yīng)用密切相關(guān) [12]，一般在保證機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，盡可能要求較高的孔隙率、較大的比表面積、較窄且均勻的孔徑。 3 多孔陶瓷 材料 在環(huán)境治理中的應(yīng)用 多孔陶瓷材料 除了具有多孔材料共有的特性之外，因 優(yōu)良 的 物理 化學(xué)性 能使其得到了 很 大的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用，成為環(huán)境工程領(lǐng)域 中 關(guān)注的熱點(diǎn)。 同時 ，它也是一種很有發(fā)展前景的生態(tài)環(huán)境材料，在環(huán)境治理和除污防毒工程中得到了廣泛應(yīng)用和推廣 。 多孔陶瓷應(yīng)用于 廢水處理 處理鍋爐濕法除塵廢水、火電廠沖渣廢水 （ 1）廢水排外超標(biāo)問題 鍋爐濕法除塵廢水中含有大量懸浮狀態(tài)的粉煤灰和未燃盡的微小炭粒并由于吸收了 SO CO NO2等氣體而呈酸性，它與熱電廠水力沖渣廢水一樣都是弱酸性高濃度的廢水，懸浮物濃度高、灰渣量大處理難度大 。 即使使用 沉淀除渣或與機(jī) 械脫水相結(jié)合的工藝， 處理后 的 水質(zhì)仍難以滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2）多孔陶瓷過濾原理 徐奇煥 [13]報道了武昌電廠采用 多孔 陶瓷板處理火電廠沖渣廢水的工藝。多孔陶瓷過濾板 [1213]由石英、氧化鋁、碳化硅等成 分為骨料，摻雜 一定比例的粘結(jié)劑、成孔劑、稀土抗 蝕劑， 經(jīng)高溫?zé)贫?。其板體內(nèi)形成很多大小分布均勻、相互連通的橋拱狀開口微孔通道，當(dāng)流體從微孔通道經(jīng)過時，其所含懸浮物如雜質(zhì)膠體顆粒、細(xì)菌、大分子有機(jī)物等，被過濾、截留；同時，流體經(jīng)微孔通道的外表面或內(nèi)部，亦產(chǎn)生各種物理效應(yīng)，從而達(dá)到機(jī)械篩濾、凈化，或擴(kuò)散、流態(tài)化、吸附截留等功效。 （ 3） 利用多孔陶瓷處理 結(jié)果 采用多 孔陶瓷板處理火電廠沖渣廢水的工藝，廢水通過微孔陶瓷板過濾處理后，懸浮物 (SS)凈化率可達(dá) 91%~97%，化學(xué)需氧 量 (COD)去除率 89%~95%，出水懸浮物濃度 10～ 15mg/L，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。 處理重金屬工業(yè)廢水 （ 1）重金屬工業(yè)廢水危害 重金屬通過 一系列 人為污染源，以及天然源形 式進(jìn)入水體，加之其 具有毒性大、在環(huán)境中不易被代謝 ， 不但污染水環(huán)境，也嚴(yán)重威脅人類和水生生物的生存。 但是，目前在重金屬離子廢水處理的各種方法 中， 普遍存在著運(yùn)行成本高昂、管理手段繁瑣、效率低下、有可能造成二次污染等缺陷。 （ 2） 多孔陶瓷吸附 原理 由于多孔陶瓷特殊的結(jié)構(gòu)，當(dāng)濾液通過時，其中的 重金屬離子 等污染物質(zhì)被阻截在過濾介質(zhì)表面或內(nèi)部，同時附著在污染物上的病毒等也一起被截留。該過程是吸附、表面過濾和深層過濾相結(jié)合的過程 [14]， 并主要以吸附為主。 （ 3）利用多孔陶瓷處理結(jié)果 王世龍 [15]等人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多孔陶瓷對鉛具有較強(qiáng)的吸附能力，在廢水pH=4~1 Pb2+濃度 為 0~100mg/L 范圍內(nèi)，按鉛與多孔陶粒質(zhì)量比為 1:200 投加陶粒進(jìn)行處理，鉛的去除率達(dá) 98%以上，處理后的廢水可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。 處理生活污水或工業(yè)廢水 （ 1） 作為生物濾池 填料 的應(yīng)用原理 生物濾池是一類兼具過濾作用與生化處理作用、采用固定生物膜技術(shù)的好氧、缺氧生物反應(yīng)器，適用于生活污水或工業(yè)廢水處理。在生物濾池中填裝了一種新型生物載體 (濾料 )，其表面附有活性生物膜，從濾池底部通過專用的曝氣設(shè)備提供氧氣；污水流經(jīng)濾料時，通過其很強(qiáng)的生物吸附能力和降解能力對污水進(jìn)行快速凈化，同時，污水中的懸浮物及脫落的生物膜不會穿透濾料層而隨水流出。因此，生物濾池內(nèi)的濾料成為濾池能否成功運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一，要求其必須具有