水处理用的多孔氧化铝陶瓷制备工艺.docx

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1、近几十年来，全球经济以前所未有的速度发展了起来,但由于生产方式粗放, 产业结构不合理等原因，经济发展的速度往往会超过资源环境的承载能力，使其 造成的污染在短时间内很难消失一一比如说排放的污水越多，可利用的水资源就 越少。不过有道是治标不如治本，与其去治理已经造成的环境污染，不如先从根源 上减少污染的发生。因此治理水资源污染，首先就得从分离废水开始，此时是否 有好的过滤材料就成为了该流程的关键。水处理中的多孔氧化铝陶瓷总的来说，液体的分离都需要较高的分离技术。而多孔陶瓷材料由于具有孔 隙率高，透气阻力小，可控孔径，清洗再生方便以及耐高温、高压和较强的耐化 学腐蚀等性能，很适合用于水处理等场所的过

2、滤工作，如大规模的自来水提纯就 可以使用多孔陶瓷，其过滤的效果除了与多孔陶瓷的材料有关外，还受材料颗粒 的大小，外界压力等因素的影响。多孔陶瓷中，氧化铝由于具有良好的化学稳定性，热稳定性、较高的机械强 度以及廉价易得等优点，是制备多孔陶瓷最常用的材料之一。以其为原料制备而 成的氧化铝多孔陶瓷材料，不仅具有较好的机械强度、高的比表面积、复杂的孔 道分布结构，而且气孔尺寸可控，其应用也因此遍布于能源、环保、化工、食品、生物医学等众多领域。多孔氧化铝陶瓷管多孔氧化铝陶瓷的制备已知“孔隙结构”是影响多孔氧化铝陶瓷材料应用的主要因素之一，而孔隙 结构的形成主要取决于制备工艺与技术，其中以成型方法最为关键

3、。因此下面便 来了解一下都有哪些工艺可供选择。1挤出成型工艺将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成型， 经过高温烧结处理后就可以得到典型的多孔陶瓷材料，即蜂窝陶瓷。其基本工艺 流程为：配料一球磨一陈腐一成型一干燥一烧结，该工艺的优点为可以根据实 际需要对多孔陶瓷体的孔形状以及孔径大小进行精确设计，其缺点是不能制备复 杂孔道结构以及小尺寸孔洞的多孔材料，同时对从模具中挤出的坯料的塑性有较 高要求。EXTRUSIONSINTERINGCUTTING挤压成型示意图2颗粒堆积成孔工艺依靠粗颗粒之间的堆积及利用颗粒结合部形成的微孔结构。粗的颗粒靠细粒 熔化粘合，也可以加入易熔的粘

4、结剂使粗颗粒与细颗粒结合。这种工艺可通过调 整颗粒级配从而对孔洞结构进行控制，制品的孔隙率一般为20%30%左右，若 在坯料中加入碳粉、木屑、石墨、淀粉、塑料等造孔剂，高温下使其挥发或燃尽 可将整体孔隙率提高至75%左右。3添加造孔剂工艺添加造孔剂工艺是通过在陶瓷坯料中添加占据一定空间的造孔剂，经过高温 烧结后，造孔剂离开陶瓷基体留下孔洞而形成多孔结构的陶瓷。该工艺可通过改 变造孔剂的种类、造孔剂颗粒的形状、粒径以及制备工艺来精确设计制品的孔洞 大小、孔道结构及分布情况，但其缺点是难以获得高气孔率制品。4溶胶凝胶法溶胶-凝胶法(sol-gel)是指用含高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液 相

5、下将这些原料充分混合均匀，然后使其进行水解、缩合化学反应，反应后会在 溶液中形成稳定的透明溶胶，溶胶体经过缓慢聚合，形成三维空间结构的凝胶体。 凝胶形成后，经过干燥、烧结固化处理，制备出分子甚至纳米结构的材料。再根 据所需获得的多孔陶瓷材料的性能需求，将前躯体进行水解、溶胶、凝胶、老化 和干燥，最终通过热处理工艺使材料成型。5冷冻-干燥法冷冻干燥法是在控制冰生长方向的同时完成水基陶瓷浆料的冻结，然后在 低压下干燥使冰升华而得到多孔陶瓷材料的一项新技术。该法具有收缩率小、烧 结过程容易控制、孔密度范围大、较高的机械强度和环境适应性强等特点。典型的以水为溶剂通过冷冻干燥法获得的多孔氧化铝SEM照片

6、6凝胶注模工艺凝胶注模技术是一种新开发出的多孔陶瓷材料成型技术，这种新的成型技术 采用的是非多孔结构模具，将配好的浆料注入模具后，利用浆料内部或少量添加 剂的原位化学反应作用使陶瓷浆料原位凝固形成坯体，获得具有良好微观均匀性 和较高密度的坯体，从而显著提高制品的机械强度和力学性能。凝胶注模工艺的 主要特点有：浆料中固体含量高，制品显微结构均匀；凝固时间可调，材料 力学性能好；工艺简单、成本低，适合大批量生产。总结目前,在处理水方面,许多国外企业都已经开始利用多孔陶瓷过滤器净化水, 如2019年时建成的新加坡蔡厝港(ChoaChu Kang)自来水厂的陶瓷膜海水淡化 处理系统。而以氧化铝为原料制备的多孔氧化铝陶瓷有着较好的机械强度，重量轻，耐 腐蚀等优点，用作过滤污水的过滤器时，利用其特殊的表面物理性及化学吸附性 可以有效去除水中的微米颗粒及杂质，除污能力强，起到很好的净化效果，且其 清洗也比较方便，可以重复利用。因此也确实称得上一句“前景可观”。