微孔過濾陶瓷將成為工業(yè)環(huán)保過濾材料市場的新貴

肖九梅

(湖北武漢市江城化工材料公司，武漢 430055)

微孔陶瓷是指在陶瓷內部或表面含有大量開口或閉口微小氣孔的陶瓷體，其孔徑一般為微米級或亞微米級。它是一種功能型的結構陶瓷。微孔陶瓷具有吸附性、透氣性、耐腐蝕性、環(huán)境相容性、生物相容性等，廣泛應用于各種液體的過濾、氣體的過濾及固定生物酶載體和生物適應性載體，尤其是在環(huán)境工程上得到了大量的應用，如工業(yè)用水、生活用水的處理、污水的凈化等方面。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、能源材料等高技術領域的迅速發(fā)展，對液、固分離技術的研究和開發(fā)提出更高的要求，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。

1微孔陶瓷材料引領過濾技術發(fā)展

微孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透氣阻力小、可控孔徑、清洗再生方便以及耐高溫、高壓、耐化學介質腐蝕等特點,在許多領域具有較大的應用市場。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、高壓、強酸堿和化學溶劑介質等難過濾問題,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)保和水處理等領域得到廣泛應用。過濾陶瓷壽命長,具有良好的耐熱、耐蝕性,可用于生活污水、工業(yè)廢水及廢氣處理中的過濾分離過程,尤其是高溫煙氣處理中分離二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫、氮氣等氣體必須使用過濾陶瓷。

國外多孔陶瓷材料研究開發(fā)和應用已有80余年歷史,陶瓷膜產(chǎn)品研制、開發(fā)、應用也有近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)品的技術水平也有了很大提高。20世紀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，微生物處理用微孔陶瓷過濾元件,主要用于化工、食品、飲料及水處理行業(yè)。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,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煙氣除塵方面大量推廣應用。從20世紀80年代開始,國外在陶瓷膜的研究及開發(fā)應用、高溫陶瓷熱氣體凈化技術方面研究又取得較大的突破。目前國外已有專業(yè)的多孔陶瓷材料及陶瓷膜材料生產(chǎn)廠家300余家,如日本NGK和TDK、法國的CERVER、美國的Corning、烏克蘭的Fairey工業(yè)陶瓷公司、芬蘭奧托昆明克公司等。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備供應商,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多個國家使用。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,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(chǎn)業(yè)發(fā)展方面與國外先進國家相比存在明顯不足,其中一方面是國內多孔陶瓷材料的發(fā)展技術不平衡,二是國內絕大多數(shù)對多孔陶瓷材料缺乏必要的了解。

微孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透氣阻力小、可控孔徑、清洗再生方便以及耐高溫、高壓、耐化學介質腐蝕等特點,在許多領域具有較大的應用市場。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、高壓、強酸堿和化學溶劑介質等難過濾問題,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)保和水處理等領域得到廣泛應用。近年來,在國家科技攻關政策的扶持下,尤其是在國家環(huán)保、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(chǎn)業(yè)化及市場化規(guī)模逐漸擴大。近幾年在國家?guī)醉椫卮罂蒲许椖恐С窒?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,并且在產(chǎn)品市場推廣和產(chǎn)業(yè)化方面有了一定規(guī)模。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。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、能源材料等高技術領域的迅速發(fā)展,對液、固分離技術的研究和開發(fā)提出更高的要求,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。

據(jù)報道，進入新世紀以來,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、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。目前,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、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。多孔陶瓷材料由于受產(chǎn)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,產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化水平普遍較低。但可以預言,隨著國內化工形式好轉、能源和環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的扶持以及國外同行業(yè)技術的不斷發(fā)展和應用市場的不斷擴大,多孔陶瓷材料產(chǎn)業(yè)在國內將會迎來更好的發(fā)展前景。

2微孔過濾陶瓷材料的產(chǎn)品結構及性能特點

不是所有的濾芯都叫陶瓷，近年來，社會上上充斥著大量的各著劣質凈水器，其表現(xiàn)為用低廉的價格吸引消費者，用低劣品質的普通砂芯冒充真正的陶瓷濾芯欺騙不懂真假的顧客。砂芯與真正的陶瓷濾芯相比，由于技術與材料的缺陷，過濾孔徑大小很難精確控制，孔徑大小也千差萬別：有的濾芯內部密實，缺乏大量的微細孔以通水，表現(xiàn)在出水量非常微弱；真正的陶瓷濾芯由于內部微細孔發(fā)達，出水量往往能達到3～5L/min。

砂芯往往技術不過關，有的過濾孔徑太大，連最起碼的粗過濾要求都達不到。觀察其表面凹凸不平，能見明顯的粗顆粒物質，直接表現(xiàn)是接上自來水后，出水量幾乎與未加濾芯的自來水相同；而且縱然在自來水管路中浸泡數(shù)月，在其表面幾乎看不到一點臟色，更不用說過濾下來的泥砂鐵銹細菌的堆積物了，這樣與濾芯幾乎等同于聾子的耳朵——擺設。

砂芯燒結所用的材料不是真正的硅藻土，而是細微堅硬的砂石，與真正的陶瓷濾芯相比無法進行正常的清洗。真正的陶瓷濾芯由于采用硅藻土燒結，質地松脆酥散，軟硬適中，臟后只需用砂布輕輕打磨就能把表層的硅藻土連同表面的臟物質一起打磨掉，如同新的一樣；而砂芯由于質地堅硬，無法用砂紙進行徹底打磨去污，這樣表面積累的泥砂鐵銹細菌等臟物質會不斷被高壓自來水強烈擠壓滲透進濾芯內部，其突出表現(xiàn)為：初期使用時出水量較為正常，使用一斷時間后出水量慢慢的越來越小，清洗打磨次數(shù)越來越頻繁，最后即便天天清洗打磨出水量也小得可憐，甚至不出水。

微孔陶瓷過濾管由許多均勻的無數(shù)微孔組成,當流體從這些微小孔洞通過時懸浮物質，膠體顆粒，大分子有機物被截留在過濾介質表面，流體經(jīng)過微孔通道產(chǎn)生各種物理效應，達到機械篩濾凈化或擴散、流態(tài)化等功效。微孔陶瓷過濾管具有耐腐蝕、耐高溫、機械強度高、無有害物溶出，不會產(chǎn)生二次污染，在流體壓力作用下，微孔不變形，易清洗再生，使用壽命長，可替代棉布、絲織物、塑料、金屬網(wǎng)、石棉絮等濾料，廣泛用于石油、化工、冶金、熱電、水泥、醫(yī)藥、造紙等工業(yè)企業(yè)的環(huán)境保護“三廢”治理中的固液分離、氣液分離、粉料輸送、油水分離、釀酒業(yè)分離、空氣過濾、循環(huán)水過濾等裝置中，特別適用于鍋爐除塵廢水和沖渣水的過濾。沉淀+微孔陶瓷過濾新工藝，設計新穎，建設簡易，經(jīng)濟實用，采用此工藝處理的150余家中小型電廠鍋爐和工業(yè)鍋爐，生活鍋爐除塵沖渣廢水、懸浮物去除率達到91%～97%以上，COD去除率達到89%～95%以上，出口懸浮物濃度一般在10～50mg左右，水質清澈透明，全部達到一級排放標準，實現(xiàn)了閉路循環(huán)利用和零排放。

微孔陶瓷過濾介質具有耐高溫、耐腐蝕、不變形、易清洗再生,機械強度高,無有害物溶出,不會產(chǎn)生二次污染,可替代棉布、絲織物、塑料、金屬網(wǎng)等濾料,廣泛用于石化、環(huán)保、冶金、電力、熱電、水泥、醫(yī)藥、造紙等工業(yè)企業(yè)和環(huán)境保護“三廢”治理中的固液分離、氣固分離、粉料輸送、隔聲吸音、核工業(yè)放射廢料處理等,特別適用于鍋爐除塵廢水中灰渣廢水處理過濾,是一種理想的高效過濾產(chǎn)品。沉淀+微孔陶瓷過濾新工藝，設計新穎，建設簡易，經(jīng)濟實用,采用此工藝處理的150余家中小型電廠鍋爐和工業(yè)鍋爐,生活鍋爐除塵沖渣廢水、懸浮物去除率達到91%～97%以上，COD去除率達到89%～95%以上,出口懸浮物濃度一般在10～50mg左右,水質清澈透明,全部達到一級排放標準，實現(xiàn)了閉路循環(huán)利用和零排放。

陶瓷過濾材料的主要產(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、陶瓷曝氣器、陶瓷消聲器、各種陶瓷電解隔膜等、產(chǎn)品已廣泛應用于化工、制藥、冶金、水處理及環(huán)保工業(yè)、微孔陶瓷過濾管具有耐腐蝕、耐高溫、機械強度高、無有害物溶出,不會產(chǎn)生二次污染,在流體壓力作用下,微孔不變形，易清洗再生，使用壽命長。微孔PE或PA為基礎的精密微孔過濾器的主要特點如下：不僅可適用含固量極少的澄清過濾，也適用于含固量多，能形成濾渣層的“濾渣過濾”,不僅能方便地排出濾渣，而且能很方便排出干渣；這是目前微孔膜與超濾膜技術無法達到的。

微孔過濾器一般為靜止,安裝方便?？刹捎?.6MPa的壓縮快速反吹出渣與同樣壓力的氣液混合反吹再生,濾渣剝離較完全,排渣迅速,再生效果好,方法簡單是本技術最顯著的優(yōu)點，是任何其他過濾技術(濾布、濾氈、微孔膜、超濾膜、燒結金屬與燒結陶瓷)無法達到的。

過濾精度非常高,一般可實現(xiàn)0.5μm的微粒一次截濾,濾液認非常清,是任何以濾布與濾氈為介質的過濾技術無法達到的。微孔過濾器一般為低壓過濾，動力消耗省。

耐化學腐蝕性特別優(yōu)越：無論何種酸、堿、鹽；70℃以下各種溶劑都對微孔過濾介質不起作用，介質本身無銹，無味，無任何異物溶出或脫落，可適用于醫(yī)藥、食品及任何工業(yè)部門的過濾，而燒結金屬，燒結陶瓷等精密過濾介質不可能具備這種性能。

微孔過濾介質的孔隙結構屬蜂窩型結構，液流在內部流動屬三維流動，在同樣厚度，同樣堵塞條件下阻力增加較慢；而濾布的孔隙結構屬平行管束型，內部屬一維流動，阻力增加較快。微孔介質重量輕，機械強度較強，再加工性能好，(車、刨、鋸、焊等)，不易損壞，安裝、檢修與維護方便；這是燒結陶瓷與燒結金屬等介質不能比擬的。

微孔過濾器內機械部件少，結構也較簡單，長期接觸化學物料與粘細物料后也不易損壞。微孔過濾一般為園筒型，微孔介質一般以管型或管板型安裝，機內濾液流動通道大，流動阻力小，洗滌效率高，這是常用的板框壓濾機無法達到。對于用于濾渣過濾的微孔過濾器,均具有結構較簡單的氣動或液動快開結構,再利用氣體反吹排渣,整個排渣操作簡單,可用氣液反吹清洗,時間短,再生與清洗完全，因此輔助時間很短，這是比任何以濾布為介質的板框壓濾機或葉片式過濾機等方便很多。微孔過濾器一般為直立安裝，占地面積小。

3微孔過濾陶瓷材料的應用范圍及市場領域

微孔陶瓷過濾介質(微孔陶瓷過濾磚、過濾板、過濾管、過濾拱)是由骨科(石英、氧化鋁、碳化硅等)摻合一定量的黏合劑，成孔劑、稀土抗蝕劑，經(jīng)過高溫燒結成各種形狀、各種規(guī)格，燒結成陶瓷后，在其體內形成了很多大小分布均勻，并相互連通的橋拱狀開口微孔通道，固被稱為微孔陶瓷。當流體從這些微小通道通過時，原水中的懸浮雜質、膠狀顆粒、細菌、大分子有機物等被過濾截留，流體在微孔通道的外表面內部產(chǎn)生各種物理效應，達到機械篩濾、凈化或擴散、流狀化、吸附截留等功效。

微孔陶瓷過濾管廣泛用于石油、化工、冶金、熱電、水泥、醫(yī)藥、造紙等工業(yè)企業(yè)的環(huán)境保護“三廢”治理中的固液分離、氣液分離、粉料輸送、油水分離、釀酒業(yè)分離、空氣過濾、循環(huán)水過濾等裝置中，特別適用于鍋爐除塵廢水和沖渣水的過濾。

微孔過濾陶瓷材料在環(huán)保領域用于廢水處理中懸浮物的過濾，化學混凝后的污泥、絮凝體的過濾、污泥干化脫水；鍋爐濕法除塵廢水中懸浮物的過濾處理(可實現(xiàn)閉路循環(huán))；離子交換法、電解法、活性炭吸附法處理廢水的預處理；含油廢水的油水分離處理；氣浮法與蒸發(fā)濃縮的終端污泥過濾處理；放射性廢物燃(焚)燒排氣過濾，垃圾填埋場做滲濾墊層、多孔集氣。廢水滲入暗溝流入集水池集中處理，可防止二次污染或用于綠地、花壇排潰、排鹽；用于氣體過濾，濾除氣體中的塵埃顆粒物和金屬揮發(fā)物；用于重金屬無機物的過濾，如鉻、銅、鎳、鋅等廢水的過濾和電解槽母液的過濾處理等。

微孔過濾陶瓷材料在工業(yè)領域，可用于四環(huán)素生產(chǎn)中的晶體過濾；化工雙氧水生產(chǎn)中的水質過濾；感光膠片生產(chǎn)中的雜質過濾；立德粉生產(chǎn)中的硫化鋅過濾；各種結晶物的過濾等；可用于天燃氣過濾；壓縮空氣灰塵過濾；二氧化碳氣體濾除粉塵；過濾汽油或柴油發(fā)動機燃料；過濾各種有機溶液；狀態(tài)物質和液體金屬雜質，如鉛、錫、水銀、硫磺、石蠟等；石油開采煉制前除去原油中水份；油田回灌水雜質過濾；過濾蒸氣、氯氣、氧氣、焦爐氣、三氧化硫、二氧化碳、甲烷、氫氣、乙炔、二氧化硫中的塵埃、雜質；空氣、蒸汽消毒過濾；散氣、布氣充氣，把氣體分散到液體中，如有色金屬浮選、污水曝氣、污水曝氣、氣浮處理等；各種自來水、工業(yè)用水、海水淡化、純水、超純水制備過濾處理；各種酒、飲料、葡萄糖和鹽水過濾；還可作為催化劑載體等。

微孔陶瓷過濾磚由骨料顆粒、結合劑、成孔劑和稀土抗蝕劑四部份組成。通過高溫燒結使其外表面和其內部形成相互連通的橋拱狀開口氣孔,當流體通過微孔通道時懸浮物,膠體顆粒,大分子有機物被截留在產(chǎn)品的表面,流體經(jīng)過微孔通道產(chǎn)生各種物理化學效應，達到凈化過濾目的。微孔陶瓷微生物過濾器,屬于醫(yī)用和生活用過濾材料領域的涉及用于處理含有細菌和病毒的氣體或液體的一種微孔陶瓷微生物過濾器。它是以磷酸鈣鹽微孔陶瓷為過濾媒介的；并可以在作為過濾媒介的磷酸鈣鹽微孔陶瓷中復合抗生劑。微孔陶瓷微生物過濾器以具有亞微米孔隙結構的磷酸鈣鹽微孔陶瓷作為過濾媒介，能夠有效地過濾流體中含有的細菌和病毒等微生物,復合抗生劑進一步提升產(chǎn)品對微生物的殺滅和抑制細菌和病毒效果。

從多孔陶瓷材料及膜材料的性能特性來講，由于其具有良好的耐熱性能和介質腐蝕性能，因此可以應用于除HF、熱磷酸以外所有介質過濾。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，使其在許多領域具有好的推廣應用前景。

石油、化學工業(yè)石油、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，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，其他分離材料無法應用，只能采用陶瓷材料。目前很多廠家都有這種要求，如堿廠濾液過濾、聚晴胺工藝料液凈化，分子篩、催化劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)品回收，鈦白粉生產(chǎn)中偏鈦酸細微粒子回收，超細粉體生產(chǎn)過程中產(chǎn)品回收，鹽水及氯化鈣等溶液的過濾等。另外，陶瓷過濾器在國內各大煉油廠中航空煤油過濾、催化氣體凈化、石蠟加氫工藝中也得到推廣應用。

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。由于這些介質過濾通常要求過濾精度比較高，又常涉及到高溫和腐蝕性溶液等，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。使用微孔陶瓷或陶瓷膜過濾器則可很容易解決這個問題，它不但可以提高濾液質量，而且濾芯清洗再生效果好，可長時間連續(xù)使用。

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、凈化效果好、再生周期長、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，在國內也得到推廣應用。其次，陶瓷過濾器在高壓高溫蒸氣凈化方面也有較大的應用市場。

4微孔過濾陶瓷材料的典型應用實例

在我國的燃煤鍋爐灰渣系統(tǒng)水力沖渣廢水處理，通常采用脫水倉+濃縮池或撈渣機+濃縮池的方式進行，處理效果不穩(wěn)定且運行費用較高，難以達到水的循環(huán)利用或達標排放的要求。微孔陶瓷過濾板在工業(yè)廢水處理中的應用，采用“沉淀+微孔陶瓷過濾板”處理燃煤鍋爐廢水與上述傳統(tǒng)處理技術相比較，具有占地面積小、處理效果好、流程簡單、運行維護費用低等優(yōu)點。目前國內已有百多家燃煤鍋爐采用“沉淀+微孔陶瓷過濾板”處理灰渣系統(tǒng)溢流廢水，均能達到節(jié)能減排的效果。微孔陶瓷過濾板采用氧化鋁、碳化硅、陶瓷顆粒、精制石英等為骨料，加用粘結劑和成孔劑壓制成型，經(jīng)1050～1350℃高溫燒結而成。產(chǎn)品由許多大小分布均勻，且相互邊貫的橋拱狀開口微孔組成。當流體從微孔通過時，懸浮物質、膠體顆粒、大分子有機物被截留在微孔陶瓷過濾板的表面。

該產(chǎn)品具有如下主要特性：化學性能穩(wěn)定，除氫氟酸外，對其他的腐蝕性液體均有優(yōu)良的耐腐蝕性；耐熱性良好，不會產(chǎn)生熱變形、軟化、氧化作用，在800～1000℃時可使用；氣孔分布均勻，可按要求制成5～500μm的微孔孔徑，可達陶瓷膜分離技術應用水準。

機械強度高，在液體壓力作用下形狀不變化，微孔不變形，莫氏硬度可達7級，使用壽命長； 無有害物溶出，不產(chǎn)生二次污染，易清洗再生，過濾周期長，過濾效果好等特點。

液-固、氣-固系統(tǒng)的過濾與分離來講，其過濾機理主要為：表面截留、慣性沖撞和擴散；敷膜層過濾。表面截留水中SS雜質顆粒由于比微孔孔道大而被捕捉，屬表面過濾。截留只與雜質顆粒的大小有關，而與流速、流體濃度沒有關系。流經(jīng)微孔陶瓷過濾微孔孔道的流體中的雜質顆粒，由于慣性而與微孔孔道壁接觸而被捕捉。慣性沖撞與雜質顆粒直徑的平方成正比，與流速及液體深度成反比。當流體流經(jīng)微孔陶瓷過濾器時，大于過濾器微孔孔徑的顆粒被截留在表面形成濾餅層，而這層濾餅相似于預涂層，這時過濾器既是過濾層，同時也相當于表面敷膜過濾的支撐層，濾后的水質也越來越好。

微孔陶瓷過濾板的微孔孔徑僅設30～100μm，而廢水中懸浮物粒徑僅有60%～75%大于其孔徑，但微孔陶瓷過濾板卻能有效截留廢水中90%～97%的懸浮物，這是由于鍋爐廢水中的懸浮物是硬性顆粒，實踐證明，在過濾液體時，微孔陶瓷過濾板能夠收集直徑為最小孔徑1/10以上的硬性顆粒，即使顆粒小于微孔陶瓷過濾板的最小孔徑，但由于微孔陶瓷過濾板內部氣孔是橋拱狀且相互連通，這部分顆粒也完全能夠截留或通過，不易在微孔陶瓷過濾板內部形成堵塞現(xiàn)象。而且在過濾初期，僅有微孔陶瓷過濾板是主要過濾介質，但隨過濾時間的延長，堆埋的過濾板表面的灰渣層增厚，形成自濾層或掉入集灰溝內，使出水水質越來越好。隨著過濾不斷進行，自濾層厚度逐漸增加，阻力增大，過濾池液面逐漸上升達到衡定值。當濾池水位超過衡定值，水位逐漸上升超過保護高時，說明濾池積灰過多，阻力過大，應盡快清灰還原。因此，微孔陶瓷過濾板和灰渣層一起共同組成的過濾層能有效截留廢水中大部分懸浮物。即使過濾池進水濃度過高，但是由于微孔陶瓷過濾板的特性和自濾層的共同作用，對微孔陶瓷過濾板的出水水質不會產(chǎn)生影響，但是，進水濃度過高必然導致過濾池負荷增大，清灰還原周期也要大大縮短，不利于微孔陶瓷過濾池的長期穩(wěn)定運行。

鍋爐除渣系統(tǒng)中，采用脫水倉或撈渣機處理渣水，受各種因素影響處理效果很不穩(wěn)定，大多數(shù)時間達不到預期的處理效果，即使再進入高效濃縮池進行處理，也難以達到循環(huán)利用的要求，而如果將這部分水排放，從經(jīng)濟還是社會效益方面考慮都不合適，因為這部分廢水水量較大，一般電廠單臺600MW機組即達到120～150t/h，如不能循環(huán)使用每年要負擔大量的水資源費，特別是對于缺水地區(qū)企業(yè)負擔更重：同時廢水排放勢必污染當?shù)丨h(huán)境，企業(yè)同時又要承付排污費。因此對這部分廢水進行有效的處理達到100%的循環(huán)利用是十分必要的。進入微孔陶瓷過濾池渣較少，采用渣漿泵清理灰渣或煤泥即可。在設計上把過濾池分為兩部分，靠近進水端留出2～4m的空間作為集灰坑，其余為過濾部分，在處理含煤廢水時，因為前面有沉淀池，如果沉淀池有采用抓斗清灰，此時可在集灰坑中留出抓斗清灰的空間，當過濾池需要清灰還原時，關閉濾池進出口閥門，用渣漿泵將集灰坑內煤泥泵至沉淀池，然后用2kg壓力水槍沖洗濾墻表面積灰沖洗干凈，一并用渣漿泵泵入沉淀池內，使濾池恢復過濾效率如初；渣水過濾池清灰還原時利用渣漿泵將池內灰渣打回到撈渣機槽或脫水倉，然后清洗濾墻恢復過濾即可。濾池須反沖洗時，將清水池水位提到最高位，清水即從濾池清水出口反灌到過濾器內，通過水的自然壓力進行自然反沖洗，時間為20～30min即可。

微孔過濾在化工生產(chǎn)當中應用相當廣泛，化工生產(chǎn)中固液分離現(xiàn)象多，用傳統(tǒng)的分離技術效果不好，容易帶入機械渣滓等，用微孔過濾可以提高產(chǎn)品品質，操作簡單，勞動強度小。 據(jù)報道，某公司投產(chǎn)了聯(lián)產(chǎn)法 3000t/a 三聚氰胺裝置現(xiàn)生產(chǎn)一切正常，最高班產(chǎn)達 4.7t 經(jīng)濟效益顯著。 在三聚氰胺精制工段采用了較先進的陶瓷膜過濾技術這在同類型裝置中還是首次使用。生產(chǎn)實踐證明使用效果良好優(yōu)于傳統(tǒng)的布過濾技術。陶瓷膜過濾器外殼為碳鋼內芯為不銹鋼框裝配陶瓷膜過濾管。陶瓷膜過濾器工作時被過濾的三聚氰胺母液從進液口進入在系統(tǒng)壓力作用下母液通過陶瓷膜過濾管被過濾出來的清液從各收集口流出完成過濾過程。而液體中的微細懸浮物、雜質、油類物則截留在陶瓷膜過濾管外表面，當工作到一定周期，陶瓷膜過濾管所截留的微細懸浮物達到一定厚度時，壓力差會增大，這時應停機調換過濾器排凈余液，用溫水或蒸汽冷凝液反沖洗陶瓷膜過濾管，三聚氰胺濾渣從排渣口排出，完成再生過程等待下次繼續(xù)使用。由于物理方法過濾溶液中各種有效成分不會改變，過濾器截留效果好濾出清液清亮透明。三聚氰胺純度可達99.9以上濁度、色度可降至20°以下灰分和水分也很低目前產(chǎn)品全部是優(yōu)等品。由于產(chǎn)品質量有保證所以價格優(yōu)經(jīng)濟效益可觀。

與傳統(tǒng)的布過濾設備比,同容積的陶瓷膜過濾器的處理能力是布過濾器的1.5倍,這樣就可大大節(jié)約設備布局空間,同時也為今后擴大生產(chǎn)規(guī)模提供了有利條件。該設備再生不需蒸汽煮只需用三聚氰胺工段所收集的蒸汽冷凝液分組反沖洗即能有效反沖洗掉陶瓷膜過濾管上所附著的濾渣和油物。傳統(tǒng)的布過濾設備復雜此設備則減少了一些煩瑣的閥門和管線操作起來非常簡單工效大大提高。傳統(tǒng)的布過濾器易積渣、易堵從而使過濾壓力增大必須定期抽芯清洗、更換過濾布這一工作量相當大,維修工很辛苦。布的用量也很大,導致運行成本增高。目前的陶瓷膜管耐酸、耐堿、耐高溫、耐高壓、耐各種有機物使用壽命長,只要定期用熱水反洗,即可不需抽芯,不需更換陶瓷膜過濾管不需要蒸汽。陶瓷膜過濾管采用柱式裝配方式反沖洗前余液能排干凈不會浪費余液。操作彈性大;適應溫度:-20～600℃,適應工作壓力:0.06～1.00MPa;適應反沖壓力:0.10～0.35 MPa。當過濾壓差較大時一般壓差不超過 0.2MPa 應停機反沖洗,為了能使濾餅不板結并且達到較好的反沖洗效果，陶瓷膜過濾器停機時應及時排凈余液并反沖洗干凈,沖洗壓力應小于 0.35 MPa,以防超壓沖破陶瓷膜過濾管,裝配陶瓷膜過濾管時要仔細,特別要裝正橡膠墊以防三聚氰胺母液走近路影響產(chǎn)品質量。

5微孔過濾陶瓷材料的發(fā)展方向

微孔陶瓷是指在陶瓷內部或表面含有大量開口或閉口微小氣孔的陶瓷體，其孔徑一般為微米級或亞微米級。它是一種功能型的結構陶瓷。微孔陶瓷具有吸附性、透氣性、耐腐蝕性、環(huán)境相容性、生物相容性等，廣泛應用于各種液體的過濾、氣體的過濾及固定生物酶載體和生物適應性載體，尤其是在環(huán)境工程上得到了大量的應用，如工業(yè)用水、生活用水的處理、污水的凈化等方面。微孔陶瓷濾芯，其配料重量百分組成為：硅藻土 50%～75%、多功能健康陶瓷材料8%～20%、消失物5%～10%、粘結劑5%～15%、純堿1.5%～ 5%；經(jīng)配料、混料、成型后在600～1300℃溫度下煅燒制成。微孔陶瓷濾芯主要用于對飲用水進行精濾、抗菌和活化處理，同時可以去除水中的重金屬離子，充分去除水中的余氯、有機化學物質、顏色與異味，通過使用該濾芯能夠獲取礦化、凈化和活化飲用水?？蓱糜趦羲鳌⑼把b水和分質供水等行業(yè)，也可以應用于對水質供應有相應要求的其它場合。

陶瓷濾芯的正?？伤⑾创螖?shù)是20～28次，陶瓷濾芯內部均勻被覆銀離子以及抗菌活性成分，具有抗菌防腐作用，可將水中的細菌、微細顆粒雜質、病毒等有效除去，可廣泛應用于飲用水、礦泉水的凈化，除菌及醫(yī)藥、電子行業(yè)無菌水、消毒水、高純水的制備、化工等涉水行業(yè)。一般可使用10～12個月，好的陶瓷濾芯可使用3～5年，甚至更時間。

陶瓷濾芯由于選用的是純天然物理材料，所以在凈水器使用過程中不會產(chǎn)生二次污染，同時以不象純水機那樣把水中各種礦物質全部卻除，它會保留水中有益礦物質、有效去除泥砂、細菌、鐵銹、永不堵塞、使用壽命長久、過濾效果卓越、凈化水質甘甜等優(yōu)點。而且真正的陶瓷濾芯還有一個強大的優(yōu)點就是不怕堵塞，能夠適應水質非常惡劣的情況，是一個全能性的選手。而一些劣質的膜過濾方式的濾芯在較好的水質條件下能較好工作，但水質較差時就會被水中泥砂鐵銹、細菌懸浮物等逐步堵塞，進而失去過濾作用。

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、高壓、強酸堿和化學溶劑介質等難過濾問題，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)保和水處理等領域得到廣泛應用。目前，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、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。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(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、陶瓷曝氣器、陶瓷消聲器、各種陶瓷電解隔膜等。產(chǎn)品已廣泛應用于化工、制藥、冶金、水處理及環(huán)保工業(yè)。

通過優(yōu)化工藝配方和工藝過程,制備高孔隙率高強多孔陶瓷材料,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，適當提高材料的氣孔率，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，提高過濾效率。為此，可以通過在多孔陶瓷基體中引入陶瓷纖維，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、高空隙率的陶瓷纖維復合多孔陶瓷材料。目前，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，價格仍顯偏高，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。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，探索新的制備工藝，制備低成本、大尺寸的多孔陶瓷制品，是發(fā)展多孔陶瓷材料產(chǎn)業(yè)的必然選擇。

陶瓷膜材料作為一種精密過濾與分離材料，其膜層孔徑大小、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?，F(xiàn)有的制備技術，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。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。為此，在今后的工作中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。

現(xiàn)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,其過濾機理基本以物理過濾為主,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,研制開發(fā)具抗菌和凈化功能的微孔陶瓷材料；采用陶瓷一金屬復合技術,制備具有選擇吸收、催化功能的多孔陶瓷材料;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，這對擴大多孔陶瓷材料的應用范圍有重要意義。國內從事多孔陶瓷材料研究工作者大多數(shù)只注重于材料本身性能的研究，而缺乏對材料應用性能的研究。事實上，多孔陶瓷的應用技術，包括過濾技術、材料的清洗再生技術、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，而另一方面更大程度取決于材料應用技術水平的提高。因此，要提高我國的多孔陶瓷材料的產(chǎn)業(yè)化水平,就必須加強材料應用性能的研究,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。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、陶瓷膜過濾材料、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、化工、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。

6結束語

總之，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、能源材料等高技術領域的迅速發(fā)展，對液、固分離技術的研究和開發(fā)提出更高的要求，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。微孔陶瓷過濾材料由于具有孔隙率高、透氣阻力小、可控孔徑、清洗再生方便以及耐高溫、高壓、耐化學介質腐蝕等特點，在許多領域具有較大的應用市場。

doi:10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2015.05.007