1、泡沫陶瓷在環境污染治理中的應用摘要：本文介紹了泡沫陶瓷的概念、制備方法優點、性能以及目前國內外的研究發展狀況，重點講述了泡沫陶瓷過濾器的機理以及在反水處理、反氣處理、吸聲降噪領域的應用，并對泡沫陶瓷在環晚中的應用前景和發展趨勢作了預剛。關鍵詞：泡沫陶瓷過濾器，泡沫陶瓷；水處理，廢氣處理，吸聲降噪1、前言 泡沫陶瓷是一種氣孔率高達70%90%,體積密度只有0。30。6 GP,具有三維立體網絡骨架和相互貫通氣孔結構的多孔陶瓷制品。它除了具有耐高溫、耐腐蝕等一般陶瓷所具有的性能外,且具有密度小、氣孔率高、比表面積大,對流體自擾性強等特點。泡沫陶瓷是一種造型上像泡沫的多孔陶瓷，它是繼普通多孔陶瓷、蜂窩

2、多孔陶瓷之后，近年來發展起來的第三代多孔陶瓷產品。這種高技術陶瓷具有三維連通孔道，同時對其形狀、孔尺寸、滲透性、表面積及化學性能均可進行適度調整變化。2、 泡沫陶瓷的性能2.1氣孔率 泡沫陶瓷的氣孔率為70%90%,對多孔陶瓷來說,這是最高的。蜂窩陶瓷的氣孔率約為60%,陶瓷顆粒燒結體的氣孔率約為30%50%。2.2抗彎強度 泡沫陶瓷的強度主要依賴于陶瓷材質和網絡骨架的粗細。骨架的粗細可以用泡沫陶瓷的體積密度來表示。表1列出了不同陶瓷材質與不同體積密度的抗彎強度。2.3抗熱震性 泡沫陶瓷作為熔融金屬的過濾材料,因為其使用于溫度急變的場合,必須具有良好的抗熱震穩定性,現將山東工業陶瓷研究設計院研

3、制的泡沫陶瓷制品的性能示于表2。3、泡沫陶瓷的制備工藝 泡沫陶瓷的制備工藝很多，應用比較成功且開發年代較早的有:添加造孔劑工藝、發泡工藝、有機前驅體浸漬工藝、。SOI-Gel工藝、固態顆粒燒結工藝等。（1）添加造孔劑工藝 此工藝是通過在陶瓷配料添加造孔劑，利用造孔劑在坯體占據一定的空間，然后經過燒結，造孔劑離開基體而形成氣孔來制備泡沫陶瓷葉。造孔劑顆粒的形狀和大小決定了泡沫陶瓷材料氣孔的形狀和大小。其成形方法_1幾要有模壓、擠壓、等靜壓、注射和粉料澆注等。該工藝可制成形狀復雜及各種氣孔結構的泡沫陶瓷制品，但缺點是氣孔尺寸分布的可控性差、氣孔率低。（2）有機前驅體浸漬工藝 目前泡沫陶瓷最理想的制

4、備方法是有機前驅體浸漬法，用此種成形方法制備的泡沫陶瓷己在多個領域獲得大量應用。該方法通過控制漿料性能，優化無機粘結劑體系，嚴格控制漿料浸漬工藝過程，可以制備高性能的泡沫陶瓷制品。但是有機前驅體浸漬法工藝存在一個明顯的缺陷，即制品的孔隙結構尤其是孔徑取決于所選有機泡沫體的孔隙結構和孔徑大小。而目前所供選用的有機泡沫體的網眼尺寸是有限的，這在一定程度上制約了所得泡沫陶瓷材料的孔徑和結構圈。該工藝能制備出高強度、高氣孔率的制品，但不能制造小孔徑閉氣孔制品，而且形狀受限制，密度不易控制。為保證制品質量，選用泡沫的的氣化溫度要低于陶瓷體的燒結溫度，而且不會污染陶瓷體。泡沫要有一定的親水性和足夠的回彈性

5、，能與陶瓷漿料緊密結合，能保證多余的漿料擠出后還能恢復原來的形狀剛。（3）發泡工藝 該工藝是在陶瓷組分中加入有機或無機化學物質，通過化學反應等產生抨發氣體，干燥后燒制成多孔陶瓷體。用作發泡的化學物質主要有:碳化鈣、氫氧化鈣、鋁粉、硫酸鋁、雙氧水；由親水性聚氨醋塑料和陶瓷漿料同時發泡制作泡沫陶瓷；用硫化物和硫酸鹽混合發泡劑等叫。采用發泡工藝制作泡沫陶瓷的優點是容易控制制品的形狀、成分和密度，特別是適合于閉氣孔陶瓷材料的制造，但是此方法成型泡沫陶瓷工藝較復雜，不易控制，且制備的泡沫陶瓷易出現粉化剝落現象并含有大量閉氣孔，因而在實際制備較少被采用。（4）溶膠-凝膠法 溶膠-凝膠方法主要用來制備孔徑在

6、納米級的微孔陶瓷材料。同時本方法經改進后也可以制備高規整度泡沫陶瓷材料。運用溶膠凝膠技術制備泡沫材料，在溶膠向凝膠的轉化過程中，體系的粘度迅速增加，從而穩定了前期產生的氣泡，有利于發泡。該工藝與其它工藝相比有其獨特之處，它可以制備孔徑在納米級、氣孔分布均勻的泡沫陶瓷薄膜。（5）自蔓延高溫合成工藝 1967 年，蘇聯科學家 Mazhanov A G 發明了自蔓延高溫合成工藝（SHS），又稱為燃燒合成法。 該方法高效、節能，可以制備出性能優良的陶瓷材料，其產品具有較高的孔隙率， 因此常用該方法制備具有聯系網格結構的陶瓷材料。 其基本思路是：當溫度高于必要的點火溫度時，誘發體系產生局部的化學反應。

7、該反應是放熱反應，在持續放熱下，燃燒將涉及到整個體系。 SHS 的本質是一種高放熱無機化學反應，近年來該 SHS 技術受到了廣泛的關注。（6）凝膠注模工藝 美國橡樹嶺國家實驗室首次提出了凝膠注模工藝，它是一種被廣泛應用的新型成形方法。 這種新的成形技術采用非孔模具， 利用料漿內部或少量添加劑的化學反應使陶瓷料漿原位凝固形成坯體， 獲得具有良好微觀均勻性和較高密度的素坯，從而顯著提高材料的可靠性。 該工藝可以使懸浮體泡沫化， 而且能使液體泡沫原位聚合固化。 作為制備多孔陶瓷的一種新方法，懸浮體泡沫化顯然最經濟， 原位聚合固化所形成的素坯具有內部網狀結構，強度較高。 Pilarsepulveda

8、使用該工藝制備的多孔氧化鋁陶瓷，其抗彎強度高達 26MPa，孔隙率高達 90%。幾種泡沫陶瓷制備工藝的比較 4、制備工藝的新進展4.1 顆粒堆積成孔工藝 依靠粗顆粒堆積，顆粒結合部形成多孔結構。粗的顆?？考毩Ｈ刍澈?，也可以加入易熔的粘結劑結合。這種工藝可通過調整顆粒級配對孔結構進行控制，制品的孔隙率一般為 20% 30% 左右，在原料中加入碳粉、木屑、淀粉等成孔劑，高溫下使其揮發可將整體孔隙率提高至75% 左右。4.2 冷凍干燥工藝 這種基于冷凍原理的獨特的陶瓷制備工藝可以制備具有復雜孔結構的多孔陶瓷。其原理是在陶瓷料漿冷凍的同時，控制晶體冰單向生長，在低壓條件下進行干燥處理，此時溶劑冰升華

9、而排出，坯體中形成定向排布的孔結構，之后進行燒結。該工藝的特點是坯體燒成收縮小、 燒成控制簡單、孔結構可設計性強、制品機械強度相對較好。Takayukki Fukasawa 等以水為溶劑，制備出同時含有宏觀氣孔和微觀氣孔的復合孔結構氧化鋁陶瓷，制備過程中對環境不產生污染，顯示出良好的環境友好性。該工藝也可用于制備其他多孔材料，具有廣闊的發展前景。4.3 孔梯度制備方法 孔梯度陶瓷是指孔徑隨厚度作有規律地縮小或增大的陶瓷材料，按孔的分布狀況可分為連續孔梯度陶瓷和階梯狀孔梯度陶瓷?？滋荻榷嗫滋沾傻闹苽浞椒ㄖ饕兄驴讋┨荻扰帕蟹ā⒂袡C前驅體浸漬法以及沉淀生成法等。致孔劑梯度排列法是將混有不同粒徑致孔

10、劑的骨料按致孔劑粒徑從大到小的順序一層一層的平鋪在模具內，經過壓制成型、干燥和燒成而制得孔梯度多孔陶瓷。有機前驅體浸漬法是將不同孔徑的有機前驅體分別浸入陶瓷漿料中，然后按孔徑從大到小的順序疊放在一起，經干燥燒成即可得到孔梯度多孔陶瓷。沉淀生成法是將改性的不同粒度的致孔劑粉末置人同一陶瓷漿料中，會出現共同沉淀，由于不同粒度致孔劑的沉淀速率不同，可以獲得不同粒度的致孔劑組分連續變化的沉積層，經干燥、成型、燒結即可獲得具有孔梯度的多孔陶瓷。最近，出現了利用離心燒結技術制備孔梯度多孔陶瓷的報道它是利用離心力使孔梯度沿徑向線性變化。5、 泡沫陶瓷過濾器 泡沫陶瓷的過濾機理十分復雜,一些研究試圖用經典的圓

11、柱纖維繞流理論進行建模分析,但這種模型與實際應用有較大的差別,實現起來也有一定的困難。泡沫陶瓷是一種多孔介質,其內部的氣固、液固多相流動是目前較為前沿的課題。由于描述多孔介質的結構有較大的困難,這方面的研究多局限于把它當作具有均勻參數的整體進行研究。在一些液固兩相滲流研究中,由于固體粒子在多孔介質中的運動規律十分重要,因而建立了基于微觀結構的滲流二維過濾模型。5.1泡沫陶瓷過濾體幾何模型圖a為泡沫陶瓷的微觀結構及簡化模型。泡沫陶瓷是一種具有曲折通道和高孔隙率的耐高溫過濾材料。它的內部有許多小孔室,小孔直徑一般為0。2 mm2 mm,每個小孔通過窗口與多個鄰孔相連,在過濾體內構成許多曲折的通道,

12、如圖1a所示。當粒徑小于1Lm的排氣微粒流經這些曲折通道時,由于氣流不斷改變方向,部分微粒因慣性碰撞攔截、擴散攔截和幾何攔截等多種作用而沉積于過濾體的內部。單個小孔室可以近似地看作是有多個氣流入口和出口的空心球。氣流流入小孔室后,流動方向一般會改變。根據等效作用,小孔室可以簡化為單入口和單出口的空心球,如圖b所示。5.2微粒的擴散捕集擴散捕集是微粒由于布朗運動而碰壁沉積,過濾體的內表面實際上起到了負源的作用,在小孔內形成濃度差,成為顆粒擴散的驅動力。在除塵技術中,當微粒的直徑小于1Lm時,必須要考慮微粒的擴散作用。（1）但許多研究表明,只有當微粒的直徑小于0。1Lm時,其擴散作用才很顯著5。微

13、粒擴散滿足如下方程:式中:g為氣體密度；mi為i組微粒的質量分數；V為氣體速度；D為擴散系數；Si為i組微粒的擴散捕集率。D可以用愛因斯坦或蘭格米爾(Langmuir)推導的粉塵顆粒擴散系數進行計算。5.3微粒的慣性碰撞捕集慣性碰撞捕集作用是由于氣流急劇改變方向,微粒因慣性作用而脫離流線,沉積到過濾體的內表面而產生的。通過分析微粒的受力,建立合適的模型,可以計算出微粒在流場中的運動軌跡,最終得出微粒的捕集效率。作用于微粒上的力包括慣性力、阻力、重力、壓差力、Saffman力、附加質量力、Basset力、升力、Magnus力等。在一般情況下,Magnus力遠小于阻力和Saffman力,浮力遠小于

14、重力,附加質量力和Basset力遠小于慣性力。因此可以只考慮微粒受到的慣性力、阻力、重力和Saffman力,在沒有電場力等其它力的情況下,力平衡方程為（2）式中:Vp為微粒速度；t為時間；di為i組微粒的直徑；Cd為阻力系數。根據式(2)可以計算出微粒在流場急劇改變方向時的受力和運動軌跡,給出適當的碰壁條件后,便可以計算出微粒的慣性碰撞捕集效率。6、氣粒兩相流數學模型6.1基本方程組過濾體內的氣體流速一般在10 m/s以下,過濾體的小孔直徑一般在2 mm以內。因此氣體在過濾體中的流動是一種低雷諾數流動,可以認為是層流。排氣通過過濾體時,微粒沒有燃燒,如果忽略液體成分的蒸發,可以看作無相變定常流

15、動。氣體滿足以下方程組:式(4)式(6)分別為氣相連續方程、氣相動量方程、理想氣體狀態方程。方程中T為氣體溫度；L為氣體粘度系數；p為氣體壓力；R為氣體常數；M為氣體平均分子量。式(4)式(6)加上微粒相組分方程(1)、微粒相動量方程(2)聯立求解便可以得出微粒的運動規律。上述方程組中微粒的擴散捕集和慣性碰撞捕集是分別考慮的,因此在計算微?？偟牟都蕰r考慮兩種捕集機理的綜合作用。6.2數值方法問題的求解區域為開口的球體,雖然求解區域十分規則,但用規則的網格剖分卻很困難。本文采用擬極坐標對區域劃分,圖2是剖分后的截面圖。方程的差分在空間上采用有限體積法,基本的計算單元為一不規則的六面體。規定3

16、個獨立的有向單元面,面矢量的正向規定為由本單元內指向外。實際上這3個矢量構成單元局部坐標系。有了求解的基本方程組和方程差分方法,再加上適當的邊界條件,便可對問題進行求解。7、過濾機理的理論分析 7.1微觀單元中的流場及微粒運動軌跡 為了了解微觀單元的流場情況和微粒運動規律,圖3給出了計算區域對稱平面上的速度場分布和微粒的運動軌跡。圖3b中微粒的運動軌跡由細到粗分別對應直徑為0。24Lm、0。42Lm、0。75Lm及8Lm的微粒?？梢钥闯?微粒越小,其運動軌跡與流線越接近；而大尺寸微粒由于慣性較大,其運動軌跡受流場的影響較小。計算表明,直徑為8Lm的微粒運動軌跡基本上呈直線,只有在近壁處由于氣流

17、的速度梯度較大,運動方向才稍有改變。粒徑在1。0Lm以下的微粒運動到壁面的幾率比較小。而測量表明,柴油機排氣微粒的粒徑在0。01Lm1。0Lm之間,大于1。0Lm的微粒很少,因此單個過濾單元的過濾效率很低。但過濾體是由許多微孔組成的,當這些微孔串連起來時,過濾效率便呈幾何級數上升。7.2流速對過濾效率的影響 流速是過濾器設計中的一個十分重要的參數,是確定過濾器橫截面尺寸的主要依據。由于目前尚無這方面的理論,在確定過濾器尺寸時沒有考慮到流速對過濾效率的影響。本文計算不同流速下擴散過濾效率及慣性碰撞過濾效率,就是為了研究流速對過濾效率的影響,為過濾器的設計和過濾體的研制提供理論依據。圖4是不同流速

18、下微粒的擴散捕集效率曲線,給出了流速對0。133Lm、0。422Lm兩種微粒擴散捕集效率的影響。隨著流速的提高,擴散捕集效率有所下降,但當流速達到10 m/s時,擴散效率又有所上升。圖5是不同流速下微粒的慣性碰撞捕集效率曲線,給出了流速對0。24Lm、2。0Lm兩種微粒慣性碰撞捕集效率的影響?？梢钥闯?流速為2 m/s時,小微粒的捕集效率高于大微粒,隨著流速的提高,兩種微粒的捕集效率都有所降低；當流速高于6 m/s時,大微粒的捕集效率迅速上升,而小微粒的捕集效率繼續下降。流速對微粒慣性碰撞捕集效率的影響十分復雜。一方面,隨著流速的提高,微粒具有更大的動量而難以改變其運動方向,因此容易在氣流轉向

19、時碰壁而被捕集；另一方面,流速提高后氣流的輸運能力也隨之提高,能夠攜帶更大的粒子,尤其是微觀單元近壁處的速度梯度與氣流的平均速率密切相關,而由速度梯度引起的Saffman力會阻止微粒撞擊壁面。微粒能否撞擊壁面而被捕集受以上兩方面因素綜合作用的影響。7.3微粒大小對過濾效率的影響圖6是不同微粒在不同流速時慣性碰撞捕集效率隨微粒尺寸變化的曲線。從圖中可以看出,當微粒的粒徑小于1。0Lm時,捕集效率變化不大；當粒徑大于1。0Lm時,捕集效率迅速上升。不同流速下上升的趨勢大致相同,速度越高,這種上升越明顯。圖7給出了不同大小微粒的擴散效率。隨著微粒直徑的增大,捕集效率迅速下降,當微粒大于0。5Lm時,

20、捕集效率的下降變得緩慢。泡沫陶瓷參數對過濾效率的影響設計過濾器時,還要對過濾體的微觀參數進行選擇。影響過濾體過濾效率的微觀參數很多,其中最為主要的是微孔尺寸。圖8給出了0。5 mm、1。0 mm、2。0mm三種微孔尺寸下微粒的分級慣性碰撞捕集效率。計算時入口的邊界速度相同,因此不同尺寸微孔內部速度分布不同,尤其是速度梯度相差很大,因此與微孔近壁處速度梯度密切相關的Saffman力成了影響微粒捕集的重要因素。微粒受到的Saffman力與其體積和氣體的速度梯度成正比。對于小微粒,其受到的Saffman力較小,因此微孔尺寸變化時,其捕集效率變化不大。對于大微粒,當微孔尺寸增大時,由于孔內速度梯度減小

21、,微粒所受到的Saffman力也隨之減小,致使捕集效率明顯提高。但微孔尺寸增大時,由于微粒與壁面的距離相對增大,碰壁的可能性下降,捕集效率降低,因此靠增大微孔尺寸來提高微粒的慣性碰撞捕集效率是受限制的。圖9是不同微孔尺寸下微粒的分級擴散捕集效率?？梢钥闯?擴散捕集效率的變化不像慣性碰撞捕集效率那樣變化復雜,微孔尺寸越大,捕集效率越低,對不同粒徑的微粒都出現了相同的規律。7.4結論(1)隨著流速的提高,微粒的慣性碰撞捕集效率逐漸降低。當流速達到一定值時,大微粒的捕集效率將迅速上升,而小微粒的捕集效率繼續降低。(2)當粒徑小于1。0Lm時,慣性捕集效率隨微粒粒徑的變化不大；當粒徑大于1。0Lm時,

22、慣性碰撞捕集效率隨微粒粒徑的增大而迅速上升。當微粒的粒徑增大時,擴散捕集效率迅速下降,但增大到0。5Lm時,下降速率變得緩慢。(3)微孔直徑越大,擴散捕集效率越低。(4)微粒在微孔壁附近所受到的Saffman力對微粒的捕集起了阻礙的作用。8泡沫陶瓷在環境治理中的應用8.1在水處理中的應用 泡沫陶瓷在水處理中可以作為過濾器，用其替代目前國內水處理行業中使用的石英砂過濾材料，可大幅度提高水處理效率，減少環境污染，降低水處理成本。泡沫陶瓷的過濾是集吸咐、表面過濾和深層過濾于一體，且以深層過濾為主的一種過濾方式。由于泡沫陶瓷具有充分發育的孔結構，比表面積較大，能夠吸附水中微小的懸浮物，主要以物理吸附為

23、主。表面過濾主要發生在過濾介質的表面，泡沫陶瓷起到一種篩濾的作用，大于微孔孔徑的顆粒被截留，被截留的顆粒在過濾介質表面產生架橋現象，形成了一層濾膜。這層濾膜也能起到重要的過濾作用，可防止雜質進入過濾層內部將微孔很快堵塞。深層過濾發生在泡沫陶瓷內部，由于泡沫陶瓷孔道的遷回，加上流體介質在顆粒表面形成的拱橋效應、慣性沖撞如布朗運動的影響，因此，其過濾精度比本身孑L徑小得多，當過濾液體介質時，泡沫陶瓷的過濾精度約為其本身孑眼的1/10一1/S。 以氧化鋁為材料制成的微孔泡沫陶瓷，可除去水中雜質、細菌、微生物、重金屬離子等，并具有抗菌、殺菌防霉、除臭功能。其主要技術指標:孔徑為3一Gum(滲濾)，孔徑

24、<2。2 m(壓濾)；氣孔率>60%；除菌效果:大腸桿菌<3個/L，雜菌總數<100個/mL，同時因其化學性質穩定，無對人體有害物質，因此可用于飲料、注射用水等高純液體的初步過濾。 泡沫陶瓷過濾器因具有耐腐蝕的優良勝能，可大量用于污水處理用布氣裝置。在進行污水處理時常采用活性污泥法，這種方法的核心音附是曝氣工藝過程。使用泡沫陶瓷可將氣體均勻分散到液體中，在污水中將空氣吹成小氣泡，促進空氣中氧的溶解，使兩相接觸面積增大，加速需氧細菌對污染物的分解、凝聚和沉淀作用。目前活性污泥法處理城市污水中使用的多孔陶瓷布氣裝置就比較成功，不僅布氣效果好，而且使用壽命長。 張優茂將泡沫陶

25、瓷作為廢水生物膜法中生物膜的載體，研究了泡沫陶瓷填料的掛膜性能以及對模擬生物廢水的處理效果。試驗填料的尺寸為25 x 10 x 5mm(外徑x高x厚)，比表面積為2775時/m3，孔隙率為91%，堆積密度為234。2kg/畝，抗壓強度為1。83比/cm2。模擬污水的COD濃度為150一400mg/L, COD:N:P=100:5:1。試驗結果表明，泡沫陶瓷填籍釗的掛膜住能良好，掛膜(小流量進水)第三天CO工的去除率為90。9%。與其它應用于曝氣生物濾池的填料(天然沸石、活性炭)相比，泡沫陶瓷填料在去除COD方面具有較明顯的優勢。 鄒冠生等以膨潤土、陶土、滑石粉和稀土氧化物為主要原料，用聚氨醋泡

26、沫塑料作載體，制作成一種泡沫陶瓷吸附劑，其比表面達7。85 x lO4cm2/g，對溶液中鉻的吸附和對污水的脫色處理進行了初步試驗，結果表明該泡沫陶瓷吸附劑能使含鉻濃度由1000 a g/L降至400 a g/L,能使污水色度降低1/80鍋爐濕法除塵廢水中含有大量懸浮狀態的粉謀灰和未燃盡的微小炭粒并由于吸收了SOZ, COZ, NOZ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SS濃度高、灰渣量大處理難度大，用泡沫陶瓷處理后能達到相關國家排放標準。如徐奇煥報道的武昌電廠采用微孔泡沫陶瓷板處理火電廠沖渣廢水的工藝，廢水通過微孔泡沫陶瓷板過濾處理后，懸浮物SS凈化率可達

27、91%一97%，化學需氧量COD去除率為89%一95%，出水懸浮物濃度為10一15mg/L，達到了一級排放標準。 李方文等將自制的泡沫陶瓷經親油和疏油表面改性后，采用聚結過濾工藝處理含油廢水取得了滿意的結果。試驗結果表明:油的去除率達90%以上，SS的去除率達96%，出水能滿足SY/T5329-1994標準中的A1級標準，即含油量。S。Omg/L,懸浮物。1。 Omg/L。8.2在廢氣處理中的應用 傳統的吸附工業廢氣主要可分為重力慣性除塵、濕法除塵、電除塵和過濾除塵等方法。由于濕法凈化回收系統存在著能耗高、二次污染的缺點，所以有逐漸被干法代替的趨勢。在我國以往對廢氣的過濾除塵，大多采用玻璃纖維

28、或改性玻璃纖維作過濾材料，由于這些過濾材料耐溫較低(不能高于400 0C)并且操作不當容易造成纖維袋被高溫氣體擊穿等問題，所以耐高溫、抗熱震姬宏杰等采取一種新的工藝流程，模擬高溫焦爐煤氣除塵。試驗用基本尺寸為50 X 50 X 20mm的5塊泡沫陶瓷片，采用分層過濾、逐層堵塞方案。其中，第1片和第3片陶瓷靠近邊緣的地方有一對稱的直徑為4mm的孔；第2片和第4片陶瓷的中央有直徑為5mm的孔；第5片陶瓷沒有孔，完全過濾。結果表明:試驗取得了良好的過濾效果，并且避免了傳統工藝不能長時間工作的弊端。8.3在吸聲降噪方面的應用 隨著社會的發展和生活水平的提高，人們在工作、學習和生活中，對聲環境的要求已經

29、愈來愈高。噪聲對人們的聽力、睡眠、生理、心理等方面都會造成很大的影響和危害，社會上對吸聲材料的需求量更是呈現出迅猛增長之勢，同時也對吸聲材料的性能提出了更高、更多的要求。吸聲材料特別是地鐵、公路兩側的吸聲材料應持久耐用、防水、阻燃且使用壽命長；不含石棉、礦物纖維、聚苯乙烯以及具有腐蝕性的物質；材料的散火值、冒煙值及易燃值應為零；應有足夠的強度和良好的抗氣流沖擊能力。 泡沫陶瓷具有大量的、從表到里的三維互相貫通的網狀小孔結構，當聲波入射到材料表面時，絕大音卜分的聲波會沿著迷宮式的小孔隧道進入泡沫陶瓷內部。聲波在泡沫陶瓷內部傳播會引起孔隙中的空氣振動，同形成孑L隙的表面十分粗糙的陶瓷筋絡發生摩擦，

30、一部分聲能被轉變為熱能；一部分聲能到達剛性壁后，被反射回泡沫陶瓷，聲波又會像初次入射聲一樣重新回到迷宮式的小孔隧道中，帶動空氣與陶瓷筋絡發生摩擦，聲能繼續被轉化、消耗。這兩種效應相互作用，使泡沫陶瓷可有效地消耗入射聲能，獲得良好的吸聲效果。泡沫陶瓷用作吸聲材料具有如下優點:(1)重量輕、強度高、中低頻吸聲性能優良、經久耐用、安全可靠、結構形式靈活、施工安裝簡便；(2)特別適合在高溫、潮濕的環境下使用，常年經受風吹、日曬、雨淋，不會改變自身的網狀結構和吸聲性能；(3)能很好地吸收因反射而產生的混響聲；(4)具有良好的防火性，性價比高。9、問題及展望泡沫陶瓷的研究與開發已經受到人們的普遍關注，許多

31、應用在技術上已經成為可能。近年來隨著泡沫陶瓷制備工藝和性能等各方面的進展，以及泡沫陶瓷在更廣泛領域的應用，取得了巨大的經濟和社會效益 ；同時，在航空航天、軍事裝備、金屬陶瓷復合材料等新的應用領域，對泡沫陶瓷材料的需求更加迫切，并且對其性能提出了更高的要求。為了更好的利用泡沫陶瓷材料，存在的一些問題我們也絕對不能忽視。首先，通過優化工藝配方和工藝過程，制備高孔隙率高強泡沫陶瓷材料，提高材料氣孔均勻性。氣孔率和孔徑是泡沫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。為此可以通過在泡沫陶瓷基體中引

32、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孔隙率、高強的陶瓷纖維復合泡沫陶瓷材料。其次，應加強多功能性泡沫陶瓷復合材料的研究?，F有的泡沫陶瓷材料功能單一，尤其用做過濾材料的泡沫陶瓷材料，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，研制開發具抗菌和凈化功能的微孔陶瓷材料 ；采用陶瓷金屬復合技術，制備具有選擇吸收、催化功能的泡沫陶瓷材料 ；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，這對擴大泡沫陶瓷材料的應用范圍有重要意義。最后，應加大泡沫陶瓷材料的應用技術研究。目前國

33、內從事泡沫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，而缺乏對材料應用性能的研究。事實上，泡沫陶瓷的應用技術，包括過濾技術、材料的清洗再生技術、過濾系統的優化等是一門很深的學問，泡沫陶瓷材料推廣應用一方面取決于材料本身優良的性能，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，要提高我國的泡沫陶瓷材料的產業化水平，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，并加強企業和研究單位之間的技術交流與合作。綜上所述，要研制各方面性能優良的泡沫陶瓷材料，還需要廣大科研工作者和企業共同努力?？傊?，在以后的工作中，我們要發揮優勢、突出重點，結合目前國內泡沫陶瓷材料發展實際狀況和需求，

34、重點開發陶瓷微過濾材料、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、環保和水處理行業的需要，提高國內的過濾與分離技術水平。參 考 文 獻1Casfledine T J。 Use of filter materials in gatingsystems J。 Foundry Trade Journal, 1985, (6): 15 212Khan P R, Su W M。 Flow of ductile iron throughceramic filters and the effects on the dross and fatigueprope

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