蜂窩陶瓷

蜂窩陶瓷的特點：環(huán)保陶瓷 陶瓷材料由于其高強度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等特異性能可廣泛應用于各種環(huán)保領域，如汽車尾氣排放等。

1、用于微過濾、超過濾和納過濾用的多孔超薄陶瓷和聚合陶瓷薄膜 陶瓷無機膜的發(fā)展始于世紀美國科學家首次采用多孔陶瓷膜來分離腐蝕性極強的UF 6 同位素。由于SiO₂ 、Al₂O₃ 、MgO、ZrO₂ 、TiC、UC等無機硅酸鹽材料制備的無機膜具有聚合物有機薄膜無法比擬的優(yōu)越性，21世紀起，無機陶瓷薄膜的開發(fā)和應用研究得到了更進一步的發(fā)展，除了傳統(tǒng)的核工業(yè)、航空航天、食品工業(yè)、化工、生物等工業(yè)，在環(huán)境領域的應用和發(fā)展特別引起了世界各國的重視。

德國茵萊精密陶瓷有限公司已研發(fā)出具世界領先水平的用于微濾(1"_blank" href="/item/生物陶瓷/4787694" data-lemmaid="4787694">生物陶瓷載體，固化后的生物膜用來生產(chǎn)如蛋白和疫苗這樣的生物活性物質(zhì))。其中，0.9nm孔徑納濾膜是世界已知最小孔徑的納濾陶瓷膜，阻斷過濾值小至450g/mol，如果界定的阻斷過濾值為<1000g/mol，試驗證明可以對SO₄^2－的阻止高達90%。

多孔陶瓷載體是上述三種陶瓷過濾膜的基礎，并決定過濾組件的形狀和陶瓷膜面積大小。我司開發(fā)的過濾組件在高至450°C的溫度和60巴大氣壓的環(huán)境下能完全正常工作，可用各種酸堿液或蒸汽高溫沖洗。這些陶瓷載體通過不同生產(chǎn)工藝制造出平板形、毛細管形、單孔道、多孔管道等。平板載體厚度1mm，需要時可用陶瓷粘接技術(shù)將多個盤形體層黏在一起。毛細管陶瓷載體的直徑可小至1.1mm。多孔管道陶瓷載體的尺寸大小不一(22孔道載體的標準尺寸為寬101mm，厚6mm，孔道直徑3mm)。載體的具體形狀、尺寸大小取決于陶瓷薄膜面積和分離過濾用途，并與不銹鋼套體結(jié)合一起使用。

薄膜中間隔有一或數(shù)層多孔陶瓷體，用特別的工藝鍍膜在粗糙的多孔陶瓷基體上，陶瓷基體可以是多種形狀的平面或管道，其制備依據(jù)分離要求可用溶膠－凝膠工藝、發(fā)泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、添加造孔劑工藝等備制。分離膜兩邊的物質(zhì)粒子由于尺寸大小、擴散系數(shù)或溶解度的差異等，在一定力差、濃度差、電位差或化學位差的驅(qū)動下發(fā)生傳質(zhì)過程。傳質(zhì)速率的不同會導致選擇性透過，進而引起混合物的分離。

我司擁有世界上已知的所有納米陶瓷鍍膜工藝技術(shù)，包括溶膠鍍膜技術(shù)。常規(guī)的涂層技術(shù)如浸涂、噴涂、旋轉(zhuǎn)涂等也可用來制作溶膠薄膜，然后通過燒制或固化將這層溶膠薄膜轉(zhuǎn)化成陶瓷膜。各種鍍膜技術(shù)適合不同產(chǎn)品用途，含水多的溶膠鍍膜技術(shù)生成一種所謂的膠態(tài)溶液，其離散顆粒受表面荷質(zhì)比影響非常穩(wěn)定。溶膠層在400°C－600°C溫度燒制，可以生成TiO₂、ZrO₂和γ－Al₂O₃這樣的間隙多孔薄膜，非常適合超過濾用途。通過可控水解生成帶自由羥基的齊聚物聚合溶液，這種生成過程可以通過加入一定量的水或加入某種抑制水分解的絡合劑來實現(xiàn)，羥基通過縮聚作用在200°C－500°C度時固化，形成陶瓷微孔網(wǎng)狀系統(tǒng)。由此可制成適用于納濾和納米級氣體分離的TiO₂、ZrO₂、Al₂O₃和SiO₂無定形微孔陶瓷膜。

我司研制出的納米過濾薄膜，其孔結(jié)構(gòu)與以粒子間孔結(jié)構(gòu)為特征的微過濾和超過濾薄膜不同，是一種無單個粒子的不定形無組織微孔結(jié)構(gòu)，通過聚合溶膠技術(shù)鍍膜而成。開發(fā)的陶瓷薄膜在制備時是根據(jù)要過濾和分離物質(zhì)的大小的具體需要特制成所需孔徑和孔隙數(shù)量，故每一薄膜根據(jù)用途的不同而都有界定的阻斷過濾值，即這種陶瓷薄膜的孔徑和孔隙數(shù)量可根據(jù)用途不同在制備時予以調(diào)整。另外，陶瓷薄膜技術(shù)是以物理原理為基礎的，無需化學品的輔助，沒有二次污染，效率高，能耗低，操作簡易?；瘜W穩(wěn)定性非常好，耐腐蝕、耐高溫、結(jié)構(gòu)造型穩(wěn)定、機械強度高，能經(jīng)受高速粒子粉塵的沖擊，可在高壓高溫和腐蝕環(huán)境中應用，有利于提高流通量，并可有效地對陶瓷薄膜進行酸堿、高壓反沖和高溫蒸汽清洗。采用我司陶瓷膜的液相和氣體分離成套工業(yè)應用設備已經(jīng)成功應用在包括核工業(yè)、航空航天、食品工業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等眾多實際工業(yè)領域中，包括對放射性廢水的凈化處理、聚合物薄膜與陶瓷薄膜結(jié)合的抑制和排除蛋白的超過濾凈化、用于凈化處理含重金屬和有機物廢水的陶瓷薄膜生物反應器、凈化處理輥軋乳液的陶瓷薄膜超過濾凈化裝置、對生產(chǎn)玻璃纖維產(chǎn)生的廢水的兩級薄膜過濾凈化處理裝置等等。

陶瓷薄膜在環(huán)保中的過濾和分離應用范圍非常廣。在對紡織或印染廠的有色廢水經(jīng)陶瓷薄膜凈化過濾處理時，不僅可清除各種有害化學物質(zhì)，也可以對溶入水中的化學色劑分子進行分離回收并再次循環(huán)實用。薄膜陶瓷也可以通過將可溶金屬離子轉(zhuǎn)化成非溶性金屬碳酸鹽來減少工業(yè)廢水中的重金屬，當薄膜上的金屬碳酸鹽堆積到一定量時對其進行沖洗然后用另一過濾器回收，經(jīng)濟效益非常明顯。

由于納米孔徑級陶瓷薄膜的發(fā)展和應用，使采用無機陶瓷薄膜對含低分子有機污染物、重金屬離子、表面活性劑廢水的處理成為可能。故薄膜陶瓷不僅在凈化生活用水、處理工業(yè)用水和廢水等環(huán)境治理方面，同時在冶金、化工、食品、醫(yī)藥、生物技術(shù)等領域都有著極好的市場應用前景。茵萊精密陶瓷有限公司的陶瓷溶膠鍍膜及各種溶膠和納米復合薄膜的生產(chǎn)完全是在公司超凈廠房內(nèi)進行的(等級10/100±5%；室溫：±1 °C)。不僅研發(fā)、生產(chǎn)各種薄膜，同時可為客戶研發(fā)設計適合客戶特定產(chǎn)品的陶瓷薄膜和過濾分離系統(tǒng)集成。

2、陶瓷觸媒 我公司開發(fā)的陶瓷催化或觸媒技術(shù)和產(chǎn)品在工業(yè)廢氣和廢水凈化處理中的應用已越來越廣泛。催化體的化學組成及設計因具體實際應用而各不相同，其幾何體和形狀可以多種多樣，如蜂窩瓷、顆粒陶瓷、球形陶瓷、多孔或單孔管道陶瓷等。典型的陶瓷材料有：堇青石、莫來石、塊滑石、高鋁、碳化硅、氧化鈦、氧化鋯、電剛玉、沸石、復合陶瓷等。用途從簡單的瓦斯焊槍、汽車尾氣處理、大型柴油發(fā)電機的廢氣凈化到用于工業(yè)廢氣處理、熱交換及熱儲存的大型蜂窩瓷。例如：

分解一氧化二氮(Nitrous oxide)的陶瓷觸媒 在硝酸(Nitric－acid)生產(chǎn)中，利用一種特殊的陶瓷觸媒體可完全分解一氧化二氮，將其分別分解至相應的元素而不會產(chǎn)生NO_X，主要產(chǎn)品锘(NO)不會受任何影響。

氧化碳氫化合物的陶瓷觸媒 用鈣鈦類氧化材料研制的陶瓷觸媒體可以氧化碳氫化合物，其催化性能遠勝于貴金屬觸媒，特別在抗高溫、抗腐蝕、抗毒性和低成本經(jīng)濟性方面表現(xiàn)尤為突出。

氧化鹵代烴(Halogenated hydrocarbons)的陶瓷觸媒 在過渡金屬氧化物混合物基礎上開發(fā)的陶瓷觸媒可以分解鹵代烴，其活性、選擇性和使用壽命要遠優(yōu)于常規(guī)催化劑。

汽車尾氣處理用陶瓷觸媒轉(zhuǎn)化器 為了控制汽車的廢氣污染，降低一氧化碳、黑煙及其他有毒氣體的排放，觸媒轉(zhuǎn)化器從70年代末開始被使用在汽車上。在過去數(shù)十年中的技術(shù)發(fā)展中，汽車制造廠使用了許多不同的方式來降低排放污染，例如排氣循環(huán)、燃料箱油氣回收及引擎電子控制系統(tǒng)等，但觸媒轉(zhuǎn)化器一直是降低有害廢氣排放的最有效方法。在觸媒轉(zhuǎn)化器的化學反應中，貴金屬原子產(chǎn)生各種不同的過渡反應，使整體反應活化能降低，進而提高廢氣轉(zhuǎn)化成一般無害氣體的反應機率，而觸媒本身在化學反應后仍然保持原來的狀態(tài)，這是觸媒轉(zhuǎn)化器和傳統(tǒng)排煙過濾器的最大差異。觸媒轉(zhuǎn)化器不僅有良好的使用壽命，也避免了長期使用后被阻塞的可能性。

大部分的現(xiàn)代觸媒轉(zhuǎn)化器包含了兩個部分：還原性蜂窩瓷及氧化性蜂窩瓷。當廢氣通過還原性蜂窩瓷時，氮氧化物首先被分解為氮氣和氧氣。當廢氣進一步通過氧化性蜂窩瓷時，一氧化碳和碳氫化合物被進一步氧化成二氧化碳及水。此時前一階段產(chǎn)生的氧氣亦有助于此類氧化反應的進行，特別是高壓縮比的發(fā)動機，由于排放的氮氧化物濃度較高，在還原反應中產(chǎn)生的氧氣濃度亦明顯提高。

蜂窩陶瓷對的用途很廣，介紹如下：

蜂窩陶瓷1.催化劑載體

蜂窩陶瓷用作催化劑載體時，主要應用于汽車排氣凈化、鍋爐排煙脫硝（NO_x）、工業(yè)排氣除臭、除去有毒有害氣體等。

汽車排氣凈化用的蜂窩陶瓷催化劑載體主要是被覆γ-Al₂O₃的堇青石蜂窩陶瓷載體。

蜂窩陶瓷2.耐火窯具

擠出蜂窩陶瓷窯具的質(zhì)量比傳統(tǒng)窯具輕60%-75%，熱量傳遞迅速，可實現(xiàn)快速燒成，用它墊燒鐵氧體或其它電子陶瓷時，有利于提高產(chǎn)品的性能。

蜂窩陶瓷3.壁流式過濾器

多孔狀薄壁的蜂窩陶瓷可過濾凈化柴油機燃氣廢氣（約500℃）中的碳粒。

蜂窩陶瓷無數(shù)相等的孔組成的各種形狀，最大的孔數(shù)已達到了每平方厘米120～140，密度每立方厘米0.3～0.6克，吸水率最高達20%以上。由于多孔薄壁的特點，大大增加了載體的幾何表面積和改善了抗熱沖擊性能，生產(chǎn)的產(chǎn)品，其網(wǎng)狀孔以三角和四方為主，三角比四方承受力好得多，孔數(shù)也多些，這一點作為催化載體尤其重要。隨著單位面積孔數(shù)的提高和載體孔壁厚度的減少，陶瓷載體的抗熱沖擊趨勢是提高的，熱沖擊破壞的溫度也是提高的。因此蜂窩陶瓷必須要降低膨脹系數(shù)和提高單位面積的孔數(shù)。熱膨脹系數(shù)是主要性能指標，當前國外水平是α25－800℃≤1.0×10－6℃－1，與國內(nèi)對比有一定差距，不過這差距越來越小。最早生產(chǎn)蜂窩陶瓷的原料主要是高嶺土、滑石、鋁粉、粘土等，尤其是硅藻土、沸石、膨脹土以及耐火材料的應用，蜂窩陶瓷應用日益廣泛，性能越來越好。

除了用于燒結(jié)成型的蜂窩陶瓷外，還出現(xiàn)了不燒結(jié)的蜂窩陶瓷，這大大提高了催化性能的活性。不僅外觀尺寸由最小的球環(huán)形狀發(fā)展到大尺寸的立柱和方形和圓形。根據(jù)模具設計的不同；可以制作成不同尺寸不同形狀不同結(jié)構(gòu)的蜂窩陶瓷。如用在石化行業(yè)煉油空氣吸附干燥的分子篩催化劑，尺寸高達0.8m，寬0.25m的正方形，孔數(shù)每平方厘米達到25，從原料、工藝以及機械制造方面都有了很大的變化。尤其是生產(chǎn)工藝有了很大提高。作為催化劑的蜂窩陶瓷要求在制造成型時不開裂，有機成分必須釋放干凈，除了耐磨性能外還要求有一定的機械強度，再生回用多次。

蜂窩陶瓷可由多種材質(zhì)制成。主要材質(zhì)有: 堇青石、莫來石、鈦酸鋁、活性炭、碳化硅、活性氧化鋁、氧化鋯、氮化硅及堇青石一莫來石、堇青石一鈦酸鋁等復合基質(zhì)。

活性炭粉末或顆粒制成蜂窩陶瓷形狀后，大大提高了水處理的凈化和廢水處理能力，尤其在醫(yī)藥工業(yè)中抗菌素、激素、維生素、核酸針劑及各種針劑，藥物等的脫水脫色去雜質(zhì)等。

蜂窩陶瓷按用途可以分為蓄熱體、填料、催化劑載體和過濾材料四大類。

蜂窩陶瓷蓄熱體熱容量1000kJ/kg以上，產(chǎn)品最高使用溫度≥1700℃，在加熱爐、烘烤器、均熱爐、裂解爐等窯爐中可節(jié)省燃料達40%以上，產(chǎn)量提高15%以上，排放煙氣溫度低于150℃。

蜂窩陶瓷填料比其它形狀填料的比表面積更大，強度更好等優(yōu)點，可使汽液分布更均勻，床層阻力降低，效果更好，且可延長使用壽命，在石化、制藥和精細化工行業(yè)中作填料效果相當好。

蜂窩陶瓷用在催化劑方面更具優(yōu)勢。以蜂窩狀陶瓷材料為載體，采用獨特的涂層材料，以貴金屬，稀土金屬及過渡金屬制備，因而具有高的催化活性，良好的熱穩(wěn)定性，長的使用壽命，高強度等優(yōu)點。

用于催化裂化的蜂窩陶瓷正在取代現(xiàn)有的產(chǎn)品。催化裂化用200～500℃之間的重餾分油為原料（包括減壓餾分，直餾輕柴油、焦化蠟油等），以硅鋁酸鹽為催化劑，反應溫度在450～550℃之間（隨反應器類型而異）。它產(chǎn)量大（每個大型催化裂化裝置，每年裂化油品百萬噸以上），技術(shù)條件要求高（例如，催化劑每接觸油幾分鐘甚至幾秒鐘就要再生，每分鐘流過流化床催化劑達10t或更多）隨著催化活性的提高，為了加快再生速度，要求更加苛刻的再生條件。例如600～650℃，甚至700℃，催化劑消耗量大，每噸進料油消耗0.3～0.6kg催化劑，催化劑力學強度差的，消耗的還要大得多。這要求著催化劑活性、選擇性、穩(wěn)定性的稍微提高，對生產(chǎn)實際將具有重大意義。正因為如此，蜂窩陶瓷催化劑也在不斷推陳出新，市場需求也越來越大，這些催化裂化用的催化劑被蜂窩陶瓷催化劑所代替，大尺寸多孔數(shù)的蜂窩陶瓷催化劑已嶄露頭角，有著強勁的發(fā)展勢頭。

蜂窩陶瓷作為過濾材料有以下優(yōu)點：化學穩(wěn)定性好，耐酸堿及有機溶劑；極好的耐急熱急冷性能，工作溫度可高達1000℃；抗菌性能好，不易被細菌降解，不易堵塞且易再生；較強的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，孔徑分布狹窄，滲透率高；無毒，尤其適用于食品和藥物的處理。

其主要在冶金行業(yè)得到應用。蜂窩陶瓷體的比表面積大，提高了過濾片吸附和捕捉細小雜質(zhì)的能力，比傳統(tǒng)多孔陶瓷過濾效果好，金屬液流動平穩(wěn) 。

汽車尾氣處理用的蜂窩陶瓷材料常為多孔堇青石，其每平方英寸400孔道的幾何外形，以及材料中 2－3mm 的多孔結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了0.2－0.3m² /g的高比表面積。用同步電子輻射測量方法(EXAFS：extended X－ray absorption fine structure)可精確地測定貴金屬鉑元素在蜂窩陶瓷載體表面上的原子排列方式，顯示了鉑原子在堇青石陶瓷載體表面形成所謂的海棉狀結(jié)晶，使得觸媒轉(zhuǎn)化器內(nèi)的氣體接觸面積平均在2000m²以上，同時也使氣體分子在觸媒轉(zhuǎn)化器中有足夠高的機率與貴金屬原子碰撞產(chǎn)生有效的觸媒轉(zhuǎn)化反應。除研發(fā)不同型號的全陶瓷載體外，茵萊賽米克高新陶瓷有限公司擁有生產(chǎn)復合、合金化以及陶瓷涂層的觸媒蜂窩瓷技術(shù)和生產(chǎn)工藝。

蜂窩陶瓷格子磚是一種傳熱介質(zhì)，主要用在熱風爐蓄熱室中上部，起蓄熱作用。 在把冷風加熱成熱風的過程中，起著極其重要的作用。

蜂窩陶瓷格子磚是目前被世界煉鐵界廣泛認同和接受的一種熱交換能力強、蓄熱面積大、通氣順暢、阻力小等諸多優(yōu)越熱工特性的載熱蓄熱體。

蜂窩陶瓷格子磚，主要由格子磚殼體和分布于其中的蜂窩孔組成，蜂窩陶瓷格子磚殼體可以是正多邊形棱柱或圓柱，蜂窩孔的橫截面形狀可以是正多邊形或圓形，蜂窩陶瓷格子磚格子磚的材質(zhì)為鋼玉——莫來石，所述的蜂窩陶瓷格子磚屬于一種蓄熱式換熱元件，主要用于工業(yè)爐窯如加熱爐、退火爐、梭式爐的蓄熱換熱，具有換熱面積大、換熱效率高，蜂窩孔壓力均勻、不易變形開裂等優(yōu)點。2100433B