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摘要 本文系统介绍了多孔陶瓷过滤元件的主要特点及过滤机理, 陶瓷器的组装结构及其在过滤、分离技术中的应用。 1 概述 多孔陶瓷是一种以耐火原料为骨料, 配以结合剂等经过高温烧结而制成的陶瓷过滤材料, 其结构内部具有大量惯通的可控孔径的微细气孔。它除具有耐高温、高压、耐酸、碱腐蚀等特性外, 还具有孔径均匀, 透气性高等特点, 因此可广泛用做过滤、分离、布气和消音材料。国外自五十年代起, 就开始应用多孔陶瓷做过滤元件进行上、下水净化, 矿泉水除菌, 含油气体净化等。到目前, 产品已标准化, 系列化。国内对多孔陶瓷在过滤技术中的应用研究虽起步较晚, 但目前以多孔陶瓷作为过滤元件组成的陶瓷过滤器, 在各行业的分离, 净化领域中已得到较全面的推广应用。如石化行业中液一固, 气一固分离, 制药、酿造行业中的无菌净化处理, 环保行业中高温烟气除尘等。目前, 陶瓷过滤器以其独特的功能特性, 在各分离, 净化领域中已成为一种不可替代产品。 2 多孔陶瓷过滤元件。 2.1 多孔陶瓷过滤材料性能。 多孔陶瓷材质、规格种类繁多。其中国外生产的多孔陶恣材料材质主要有硅酸铝质, 粘土质、刚玉质、石英质、碳化硅质和硅藻土质等。国内生产的主要有刚玉质、石英质和硅藻土质。其主要性能如表一。
孔径: 表明制品开口气孔大小, 这里是指制品的最大开口直径。多孔陶瓷过滤元件孔径可分为1、5、10、20、30、50、80、100、120、150、200、250、300Lm 系列。 气孔率.: 制品中开口气孔体积占总体积百分比V 开口/V 总×100%. 透气性K: 是指1mmH2O 压差下, 在单位时间lh 内通过厚度lcm , 面积1m 2 的多孔陶瓷的干式气体量(m 3)。 耐酸性: 多孔陶瓷制品经20% 硫酸溶液煮沸1h 后其弯曲强度与腐蚀前弯曲强度比。 耐碱性: 多孔陶瓷制品经20%N aOH 溶液煮费1h 后, 其弯曲哟度与腐蚀前弯曲强度百分比。 耐温性: 多孔陶瓷制品抵抗温度变化而不破坏的能力。 2.2 多孔陶瓷过滤材料主要特点。 与其它过滤材质相比, 多孔陶瓷作为过滤材料具有如下特点。 1) 多孔陶瓷过滤材料孔隙率高, 最高可达60% 以上。孔径均匀且易于控制。过滤精度高, 可达011Lm, 适用于各种介质精密过滤。 2) 耐酸碱性好。可适用强酸(硫酸, 硝酸,盐酸) , 强碱(氢氯化钠等) 和各种有机溶剂的过滤。 3) 机械强度高, 工作压力可达6M Pa , 压差可达1M Pa。 4) 耐高温, 具有良好的急热急冷性能, 工作温度最高可达800℃。适用于各种高温气体过滤。 5) 过滤元件自身清洁状态好, 无毒、无味, 无异物脱落, 可适用于无菌处理操作。 6) 过滤元件使用寿命长, 长期使用, 微孔形貌不发生变化, 便于清洗再生。 2.3 多孔陶瓷过滤元件过滤原理 多孔陶瓷的过滤是集吸附, 表面过滤和深层过滤相结合的一种过滤方式。坚于液一固, 气一固系统的过滤与分离来讲, 其过滤机理主要为惯性冲撞、扩散和截留。如图一所示。 惯性冲撞: 流经多孔陶瓷过滤元件微孔孔道的流体中的杂质颗粒, 由于惯性而与微孔孔道壁接触而被捕捉。惯性冲撞与杂质颗粒直径 | |