導語：如何才能寫好一篇蜂窩陶瓷，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：堇青石；蜂窩陶瓷；熱膨脹系數(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；應用

1 前言

蜂窩陶瓷作為一種功能性多孔材料[1]，越來越受人們的重視，其應用范圍不斷擴大，應用水平也不斷提高。因為蜂窩陶瓷具有比表面積大、隔熱性較好、重量較輕、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐酸堿等特點，而被廣泛應用于汽車尾氣處理、煙道氣的凈化、蓄熱體、紅外輻射燃燒板、粉末冶金的承燒板、化學反應的載體和催化劑、窯爐的隔熱材料等領(lǐng)域[2-5]。

近年來，隨著制備工藝的不斷發(fā)展，其應用范圍不斷擴大。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、碳化硅、氧化鋯、氮化硅及堇青石-莫來石等復合基質(zhì)。幾種材質(zhì)的蜂窩陶瓷的性能如表1所示。

2 堇青石蜂窩陶瓷的發(fā)展

2.1 國外堇青石蜂窩陶瓷的進展

1972年美國尾氣凈化條例的實施，推動了汽車尾氣凈化器的發(fā)展，美國Corning公司率先通過擠壓成型技術(shù)制備了具有高性能、可滿足美國尾氣凈化條例要求的堇青石蜂窩陶瓷，其制成的蜂窩陶瓷凈化器應用到了各種車型上。隨著對潔凈空氣的需求越來越高，以及蜂窩陶瓷載體迅速發(fā)展，產(chǎn)品很快從200孔/平方英寸擴到300孔/平方英寸。在1979年，美國Corning公司推出了400孔/平方英寸，壁厚為0.165mm的蜂窩陶瓷（后成為堇青石蜂窩陶瓷的工業(yè)標準）；到1996年，日本HONDA公司就已經(jīng)生產(chǎn)出了600孔/平方英寸的產(chǎn)品[6-7]。

目前，美國Corning公司以及日本NGK公司已經(jīng)能生產(chǎn)900孔/平方英寸，壁厚為0.0508mm的蜂窩陶瓷，處于世界領(lǐng)先水平。他們采用的是一次燒成工藝，而國內(nèi)大部分研究機構(gòu)和生產(chǎn)廠家仍然采用20世紀80年代的二次燒成工藝。

2.2 國內(nèi)堇青石蜂窩陶瓷的進展

在20世紀80年代，國內(nèi)的許多科研單位就已經(jīng)開始研制低熱膨脹系數(shù)的高性能堇青石蜂窩陶瓷。從1984年開始用擠出法生產(chǎn)薄壁蜂窩陶瓷，但規(guī)模很小。盡管這些研究取得了一定的進展，但并沒有完全消除與國外先進產(chǎn)品的性能差距。進入20世紀90年代后，國家逐步提高了汽車尾氣的排放標準。這就使汽車尾氣催化凈化器及其載體市場潛力進一步凸顯出來。

目前，國內(nèi)生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷的主要廠家有：江蘇省宜興非金屬化工機械廠有限公司、萍鄉(xiāng)市高科陶瓷有限責任公司、山西科德技術(shù)陶瓷有限公司、宜興市光天耐火科技有限公司、宜興市前錦特陶科技有限公司、萍鄉(xiāng)市鑫陶化工填料有限公司等等，他們主要生產(chǎn)400～600孔/平方英寸的薄壁蜂窩陶瓷。國內(nèi)開展蜂窩陶瓷研制的單位有上海硅酸鹽研究所、山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院、中科院環(huán)境化學研究所、咸陽陶瓷研究設(shè)計院等，這些主要是堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷的研究。

3 堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝

一般堇青石蜂窩陶瓷的制備工藝流程如圖1所示。

堇青石蜂窩陶瓷的合成方法主要有固相合成法、溶膠―凝膠合成法兩種[8]。

（1）固相合成法

固相合成法具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是最常用的合成方法。又可分為干法和濕法，濕法工藝優(yōu)于干法工藝。

干法是指采用干法混料經(jīng)半干壓壓制成坯，然后再干燥、燒成。

濕法是指各原料入球磨機加水濕磨，泥漿經(jīng)壓濾機脫水制成泥餅，然后真空混練，再擠出成坯，最后干燥、燒成。

（2）溶膠―凝膠法（液相法）

溶膠―凝膠法屬于濕法化學反應方法，是以液體化學試劑（或?qū)⒎蹱钤噭┤苡谌軇┗蛉苣z為原料，反應物在液相下均勻混合并進行反應，最后獲得所需要的產(chǎn)品。

4 影響堇青石蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)的因素

Lachman I.M.等人撰文指出根據(jù)MgO-Al2O3-SiO2三元相圖[9]，堇青石的理論組成點存在一個低膨脹區(qū)，在原料和工藝相同的條件下，富含Al2O3和MgO的堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)較理論組成低。堇青石的生成可以是天然的，也可以是人工合成的，尤其在人工合成時，不同的化學條件，往往會引起堇青石化學成份在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，這些微小的變化會對堇青石蜂窩陶瓷的性能有顯著的改變。

目前，我國在人工合成堇青石方面作了很多的研究，并試用了綠泥石、滑石、高嶺土、高鋁礬土、粘土等天然原料[10]。發(fā)現(xiàn)要得到低熱膨脹系數(shù)的堇青石蜂窩陶瓷，可以從以下幾方面進行研究。

4.1 控制堿金屬的含量

有研究發(fā)現(xiàn)，隨著堿金屬含量的增加，堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)呈指數(shù)形式上升。其原因可能是堿金屬離子能夠進入到α-堇青石六元環(huán)中的通道，與六元環(huán)頂點上Al/Si四面體的配位氧原子鍵合。隨著溫度升高，因堿金屬離子與氧原子之間鍵強較小，熱振動劇烈，且同一通道內(nèi)的堿金屬離子之間相互排斥，從而導致熱膨脹系數(shù)變大。因此，可通過控制原料中堿金屬的含量，來降低產(chǎn)品的熱膨脹系數(shù)。

4.2 微觀結(jié)構(gòu)

羅凌虹等人[11]利用XRD、SEM等測試技術(shù)對NGK和國內(nèi)的堇青石蜂窩陶瓷樣品進行對比分析和研究，發(fā)現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)上NGK堇青石蜂窩陶瓷的斷面和端面中有微裂紋的存在，極大地減小堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹系數(shù)，國內(nèi)的堇青石蜂窩陶瓷斷面和端面是沒有裂紋的。針對微裂紋的形成，可以通過改善燒成制度、引入合適的成孔劑等方法以達到目的。

4.3 堇青石蜂窩陶瓷的原料

白佳海等人列出參考資料[12]對堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹分析認為：堇青石原料的粒度和形貌對其熱膨脹系數(shù)的影響非常大。在制備工藝相同的條件下，選取片狀的高嶺土可造成堇青石結(jié)晶晶粒的定向排列，有利于降低堇青石蜂窩陶瓷的熱膨脹。在一定的粒度范圍內(nèi)，粒徑較小的原料由于比表面積大、活性高、反應燒結(jié)中傳質(zhì)快，有利于降低堇青石材料的熱膨脹系數(shù)。

5 堇青石蜂窩陶瓷的應用

堇青石蜂窩陶瓷已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到成功的應用，本文主要闡述了其在控制大氣污染、蜂窩陶瓷蓄熱體、承燒板方面的應用。

5.1 控制大氣污染

近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通運輸業(yè)所帶來的環(huán)境污染日益嚴重、灰霾天氣、PM2.5污染等的問題越來越突出。為了人類自身的健康，人們開發(fā)了多種凈化技術(shù)。由于堇青石蜂窩陶瓷具有比表面積大，熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應用到汽車廢氣排放處理、工業(yè)煙道氣中NOx、SO3的排除中。Fuji總結(jié)了蜂窩陶瓷和泡沫陶瓷在高溫、強腐蝕等極端環(huán)境下的應用情況，認為堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷材料具有較高熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，將其用作催化劑載體，對凈化汽車尾氣和減少發(fā)電廠的氮氧化物排放等起著非常關(guān)鍵的作用，堇青石蜂窩陶瓷是汽車尾氣催化處理中一個重要的載體。

5.2 蜂窩陶瓷蓄熱體

蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)（High Temperature Air Combustion）是一種革命性的全新燃燒技術(shù)，它通過高效蓄熱材料將助燃空氣從室溫預熱至前所未有的800℃溫度。同時，大幅度降低氮氧化物排放量，使排煙溫度控制在露點以上、150℃以下范圍內(nèi)，最大限度地回收煙氣余熱，使爐內(nèi)燃燒溫度更趨均勻。該技術(shù)被譽為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。該技術(shù)的關(guān)鍵之一是制備高性能的蓄熱體材料――蜂窩陶瓷[13]。堇青石質(zhì)蜂窩陶瓷蓄熱體具有耐高溫、抗腐蝕、熱震穩(wěn)定性好、強度高、蓄熱量大、導熱性能好等顯著優(yōu)點，節(jié)能效果和使用壽命大大提高。

5.3 承燒板

由于堇青石蜂窩陶瓷具有質(zhì)量輕、熱傳導快、熱穩(wěn)定性好等特點，被用做粉末冶金的承燒板取代氧化鋁承燒板。另外，蜂窩陶瓷也有用于義齒制作的燒結(jié)承燒板，一般義齒燒結(jié)爐要在2～3min內(nèi)完成急速的升溫過程（由室溫升到900℃）。這要求爐內(nèi)的承燒板要有很高的耐熱沖擊性能，不會因為短時間的急速升溫而被破壞，而堇青石蜂窩陶瓷的低熱膨脹系數(shù)，能很好滿足這一要求。堇青石蜂窩陶瓷承燒板示意圖如圖1所示。

6 總結(jié)

隨著堇青石蜂窩陶瓷性能的提高，其應用也越來越廣泛；但國內(nèi)生產(chǎn)堇青石蜂窩陶瓷性能與國外的產(chǎn)品相比，還是有明顯的差距。蜂窩陶瓷今后在環(huán)保領(lǐng)域的需求量將越來越大，我們以后也要重視這方面的研究，使國產(chǎn)的堇青石蜂窩陶瓷的性能越來越好。

參考文獻

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[11] 羅凌虹，余永志，王樂瑩，等.超低膨脹系數(shù)堇青石蜂窩陶瓷材料的制備[J].陶瓷學報.2013，34（2）：181-185.

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愛著夢幻淡紫色。

想笑就笑得大膽開朗，

沒有什么該與不該。

薰衣草的心情，何人知曉，

由夢幻團團圍繞，

還有幾分的豁達，

將紫色心情充實住了。

薰衣草的心情，何人知曉，

有快樂伴隨左右，

還有幾絲的憂傷，

將夢幻顏色表達明了。

即使暴風雨的極度加量，

也應不輕言放棄，

鋼鐵一般的堅毅，

讓簡單心靈充滿韌性。

像薰衣草一樣學會珍惜，

一秒鐘也不放棄，

爭分奪秒，認真度過。

不應給人生一次彩排的機會。

愛湛藍天空的自由，

愛潔白天使的神圣。

但怎樣，

也敵不過對你的戀。

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一種提高Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷壓電常數(shù)的方法，屬于Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15無鉛壓電陶瓷的改性領(lǐng)域。本發(fā)明方法的步驟如下：1)對 Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15材料進行配料、混合和預反應；2)將預反應后的粉料壓制成圓片狀坯體，進行燒結(jié)，形成致密的圓片狀陶瓷體；3)用連續(xù)CO2激光輻照圓片狀陶瓷體，CO2激光功率密度為764W/cm2，輻照時間為90s。本發(fā)明提高了Ba0.5Sr1.5Na0.6K0.4Nb5O15陶瓷的壓電常數(shù)，改變了單純依賴改進預燒和燒結(jié)的溫度及時間的現(xiàn)狀，操作簡便、效率高、可重復性強。

專利號：200810102388.0

陶瓷蜂窩式過濾器

本發(fā)明提供一種陶瓷蜂窩式過濾器，是在將具有外周壁、在所述外周壁的內(nèi)側(cè)通過格柵壁而隔開的很多流通孔的多個陶瓷蜂窩構(gòu)造體接合在所述流通孔的方向的同時，密封排氣氣體流入側(cè)和流出側(cè)的所需流通孔的陶瓷蜂窩式過濾器，至少一個排氣氣體流入側(cè)密封部配置在從排氣氣體流入側(cè)端面隔離的濾器內(nèi)部，同時，所述流入側(cè)的密封部，形成在至少一個的陶瓷蜂窩構(gòu)造體的一方的端部所需部位上。根據(jù)本發(fā)明的陶瓷蜂窩式過濾器，能夠有效吸收排氣氣體中的微粒子并同時容易再生。

專利號：200710186377.0

陶瓷水洗球的制備方法

本發(fā)明提供一種陶瓷水洗球的制備方法，包括配料、成形和燒成，其特征在于：將粒度為0.5～300μm的玻璃粉20～92wt％、助熔劑1～15wt％、硼砂1～15wt％、陶瓷粉5～20wt％、增孔劑1～30wt％，按上述比例混合研磨制備成均勻的多孔陶瓷粉料，再將多孔陶瓷粉料做成水洗球坯體，干燥后在600～1100℃的溫度下保溫1～4h，制得陶瓷水洗球。本發(fā)明采用玻璃粉為結(jié)合劑，通過增孔劑和助熔劑分別調(diào)節(jié)制品的密度和燒成范圍，在制備過程中，玻璃粉在高溫條件下產(chǎn)生熔融，將陶瓷粉粘結(jié)成一體，同時將增孔劑高溫燃燒或揮發(fā)留下的空隙封閉，形成封閉孔，由增孔劑加入量來調(diào)節(jié)制品的密度，制品的孔徑可以控制在0.1～0.5mm 之間，內(nèi)外分布均勻，且工藝簡單，耐磨性能比天然沸石高30～40倍，經(jīng)陶瓷水洗球洗過的布料花紋立體感強。

專利號：200710013482.4

壓電陶瓷和壓電元件

本發(fā)明提供一種能夠在低溫中燒結(jié)，同時能夠提高壓電特性的壓電陶瓷和壓電元件。含有Pba[(Znb/3Nb2/3)xTiyZrz]O3(0.94≤a≤1.02、1＜b≤3、x+y+z＝1、0.05≤x＜0.125、0.275＜y≤0.5、0.375＜z≤0.6)或 (Pbe-fMef)[(Zng/3Nb2/3)uTivZrw]O3(0.96≤e≤1.03、0.01≤f≤0.1、1＜g≤3、 u+v+w＝1、0.05≤u＜0.125、0.275＜v≤0.5、0.375＜w≤0.6、Me是Sr、Ba、Ca)。通過過剩地包含Zn，能夠降低燒結(jié)溫度，提高壓電特性。

專利號：200810082146.X

一種鈦鈧銻酸鉛鉍鋰系弛豫鐵電陶瓷及其用途

本發(fā)明公開了一種鈦鈧銻酸鉛鉍鋰系弛豫鐵電陶瓷及其用途，其特點是該弛豫鐵電陶瓷的通式為：(1-x)(Bi1-yLiy)(Sc1-ySby)O3-xPbTiO3，其中x、y表示復合離子中相應元素材料在各元素中所占的原子數(shù)，所有元素的原子數(shù)總和為1，式中0.60≤x≤0.65， 0.01≤y≤0.15。該弛豫鐵電陶瓷由以下原料組分組成，按重量計為：三氧化二鉍 23.37～34.37份、三氧化二鈧6.92～10.17份、二氧化鈦14.55～17.52份、氧化鉛 40.64～48.96份、三氧化二銻0.17～3.34份和碳酸鋰0.04～0.85份。鈦鈧銻酸鉛鉍鋰系弛豫鐵電陶瓷鐵電-順電相變溫度為300～341℃，壓電常數(shù)d33可達545pC/N，平面機電耦合系數(shù)kp可達58％；該弛豫鐵電陶瓷可應用于大功率超聲器件，高溫物體超聲波，以及高溫物體的振動、加速度和壓力測試領(lǐng)域。

專利號：200810044976.3

一種摻雜稀土鈰的鉿酸鋇陶瓷閃爍體的制備方法

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關(guān)鍵詞：蜂窩式催化劑；板式催化劑；波紋板式催化劑 ； E-G脫硝催化劑

Abstract: Datang Ma'anshan Dangtu power plant 2 * 660MW units denitration by selective catalytic reduction (SCR) flue gas denitrification process, catalyst using the honeycomb catalyst, by comparing the three kinds of catalysts, the advantages of the E-G denitration catalyst, and proposes the improvement method.

Keywords: honeycomb catalyst; plate-type catalyst; corrugated plate-type catalyst; E-G denitration catalyst

中圖分類號：O643.36 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012

1.脫硝系統(tǒng)概述

馬鞍山當涂發(fā)電有限公司2×660MW機組脫硝采用選擇性催化還原（SCR）煙氣脫銷工藝，脫硝裝置按一爐兩室布置。每臺脫硝裝置的煙氣處理能力為相應鍋爐BMCR工況時的100%煙氣量，脫硝效率≥80%；NOx排放濃度不超過100mg/Nm3。

SCR反應器布置在鍋爐省煤器與空預器之間，脫銷反應器位于送風機與一次風機的上方。催化劑采用蜂窩式，按照“2+1”模式布置，反應器安裝吹掃裝置，采用蒸汽吹灰器。

1.1反應原理

采用選擇性催化還原技術(shù)，即在反應器入口煙道中噴入氨蒸汽，氨蒸汽與煙氣充分混合后進入裝有催化劑的反應器，在催化劑的作用下發(fā)生還原反應，實現(xiàn)脫出氮氧化物。煙氣中的氮氧化物通常由95%的NO和5%的NO2組成，化學反應式如下：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O

1.2系統(tǒng)描述

尿素溶解區(qū)的液態(tài)尿素通過尿素循環(huán)泵供至脫硝吸收區(qū)，由尿素溶液計量分配模塊將尿素均勻分配至熱解爐中分解液態(tài)的氨，尿素熱解采用熱一次風，用電加熱將高溫空氣加熱到約600°C，氨氣混合氣體進入氨注入格柵及氨/煙氣混合器與鍋爐尾部煙氣充分混合，混合煙氣經(jīng)過整流后，進入SCR反應器，在SCR反應器內(nèi)氨與氮氧化物反應生成氮氣和水。

2、鍋爐燃用煤質(zhì)性質(zhì)

2.1脫硝系統(tǒng)入口煙氣參數(shù)

2.1.1設(shè)計煤種數(shù)據(jù)，鍋爐廠提供

鍋爐不同負荷時的省煤器出口煙氣量和溫度

2.1.2脫硝催化劑

2.1.3催化劑模塊

3、催化劑的結(jié)構(gòu)特性

3.1催化劑的主要成分

目前SCR商用催化劑基本都是以TiO2為基材，以V2O5為主要活性成份，以WO3、MoO3為抗氧化、抗毒化輔助成份?；瘎┬褪娇煞譃槿N：板式、蜂窩式和波紋板式。

板式催化劑以不銹鋼金屬板壓成的金屬網(wǎng)為基材，將TiO2、V2O5等的混合物黏附在不銹鋼網(wǎng)上，經(jīng)過壓制、鍛燒后，將催化劑板組裝成催化劑模塊。

蜂窩式催化劑一般為均質(zhì)催化劑。將TiO2、V2O5、WO3等混合物通過一種陶瓷擠出設(shè)備，制成截面為150mmX150mm，長度不等的催化劑元件，然后組裝成為截面約為2m´1m的標準模塊。

波紋板式催化劑的制造工藝一般以用玻璃纖維加強的TiO2為基材，將WO3、V2O5等活性成份浸漬到催化劑的表面，以達到提高催化劑活性、降低SO2氧化率的目的。

3.2催化劑的選型

催化劑型式可分為三種：板式、蜂窩式和波紋板式。三種催化劑在燃煤SCR上都擁有業(yè)績，其中板式和蜂窩式較多，波紋板式較少。

催化劑的設(shè)計就是要選取一定反應面積的催化劑，以滿足在省煤器出口煙氣流量、溫度、壓力、成份條件下達到脫硝效率、氨逃逸率等SCR基本性能的設(shè)計要求；在灰分條件多變的環(huán)境下，其防堵和防磨損性能是保證SCR設(shè)備長期安全和穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。

在防堵灰方面，對于一定的反應器截面，在相同的催化劑節(jié)距下，板式催化劑的通流面積最大，一般在85%以上，蜂窩式催化劑次之，流通面積一般在80%左右，波紋板式催化劑的流通面積與蜂窩式催化劑相近。在相同的設(shè)計條件下，適當?shù)倪x取大節(jié)距的蜂窩式催化劑，其防堵效果可接近板式催化劑。三種催化劑以結(jié)構(gòu)來看，板式的壁面夾角數(shù)量最少，且流通面積最大，最不容易堵灰；蜂窩式的催化劑流通面積一般，但每個催化劑壁面夾角都是90°直角，在惡劣的煙氣條件中，容易產(chǎn)生灰分搭橋而引起催化劑的堵塞；波紋板式催化劑流通截面積一般，但其壁面夾角很小而且其數(shù)量又相對較多，為三種結(jié)構(gòu)中最容易積灰的版型。

3.3 E-G脫硝催化劑與蜂窩式催化劑的特點比較

電廠煙氣脫硝的主流催化劑是蜂窩式催化劑。蜂窩式催化劑采用整體擠出燒制的制備工藝，E-G脫硝催化劑以薄型不銹鋼篩網(wǎng)板為基材，在不銹鋼篩網(wǎng)板表面雙面加壓涂覆與蜂窩式催化劑類似的活性成分，隨后制作出褶皺形狀，機械手將單板組裝成催化劑單元，E-G脫硝催化劑催化劑單元煅燒后組裝得到催化劑模塊。由于E-G脫硝催化劑采用不銹鋼篩網(wǎng)板作為支撐擔體，使用加壓涂覆工藝，斷面為平行褶皺板結(jié)構(gòu)，所以，E-G脫硝催化劑在防止飛灰堵塞、磨損和抗中毒等方面具有很大的優(yōu)勢，在燃煤煙氣脫硝占據(jù)很大的市場份額。

3.3.1 耐飛灰堵塞

我國燃煤煙氣粉塵質(zhì)量濃度普遍很高，通常大于30g/m3，極端情況甚至會超過50g/m3。由于我國煙氣脫硝系統(tǒng)均采用無旁路設(shè)置，一旦發(fā)生催化劑嚴重堵塞，必須停爐處理。為了保證鍋爐連續(xù)穩(wěn)定運行，對脫硝催化劑的防堵塞性能提出了較高的要求。脫硝催化劑的堵塞分為大顆粒飛灰堵塞和細灰搭橋堵塞。對大于催化劑節(jié)距的大顆粒飛灰(特別是爆米花飛灰)，不管是蜂窩式催化劑還是E-G催化劑，只要被煙氣攜帶到催化劑表面均會導致催化劑的堵塞。為防止大顆粒飛灰的堵塞，在脫硝系統(tǒng)設(shè)計中，一般會在催化劑上游合理安裝灰斗、篩網(wǎng)等預除塵設(shè)備，以去除煙氣中攜帶的粒徑大于2.5mm的飛灰。在采取防止大顆粒飛灰堵塞措施后，需要重點防止催化劑頂部和內(nèi)部通道的細灰搭橋堵塞，采取的基本措施是選擇合適的催化劑類型和節(jié)距。

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[關(guān)鍵詞] 軌道交通車輛；輕金屬材料；高分子材料；復合材料；蜂窩材料

[作者簡介] 田旭鵬，南車青島四方機車車輛股份有限公司工程師，研究方向：機車車輛，山東 青島，266111

[中圖分類號] U270.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1007-7723（2013）01-0031-0003

自2007年中國鐵路“4?18”大提速以來，我國軌道交通車輛裝備技術(shù)取得了巨大的發(fā)展，以京滬高鐵為標志的高速鐵路已于2011年開始在我國投入運營，預計到2012年底，我國高速鐵路運營里程將突破1萬公里。同時，城市軌道交通和城際鐵路也迎來了發(fā)展的黃金時期，預計至2020年，國內(nèi)將有約40個城市擁有城市軌道交通，總規(guī)劃運營里程達7000多公里。

隨著社會文明的進步和生活水平的提高，人們對軌道交通車輛的方便、快捷提出更高要求的同時，也對乘坐軌道交通車輛的安全、舒適、可靠提出了越來越高的期望。作為旅客直接接觸界面，軌道交通車輛的車輛內(nèi)飾設(shè)計直接決定了旅客對乘坐軌道交通車輛的直觀感受。

一、軌道交通車輛內(nèi)飾材料的發(fā)展概況

長期以來，膠合板占據(jù)了我國軌道交通車輛內(nèi)飾材料的主體地位，大量應用于鐵路客車的地板、頂板、間壁、墻板等內(nèi)飾件中。

膠合板內(nèi)飾件一般造型簡單，密度較大，外露表面可敷貼塑料貼面板來裝飾。隨著軌道交通車輛運營速度的提升和裝備技術(shù)的進步，現(xiàn)代車輛內(nèi)飾在原來的設(shè)計中又增加了輕量化和隔音降噪的要求，為保證軌道交通車輛旅客界面的美觀和舒適，原先僅僅使用以膠合板為主材質(zhì)的內(nèi)飾配件無論是在造型設(shè)計上還是在表面處理及性能上均已無法滿足現(xiàn)代車輛內(nèi)飾發(fā)展的要求，于是，一大批替代的輕量化新材料應運而生。

目前用于軌道交通車輛內(nèi)飾的新材料主要包括輕金屬材料、高分子材料、復合材料、蜂窩材料等幾大類。

二、軌道車輛內(nèi)飾新材料分析

（一） 輕金屬材料

輕金屬材料主要包括鋁合金、鎂合金等，在軌道交通車輛上有著廣闊的應用前景。鋁合金的強度/質(zhì)量比非常高（超過3倍），由于其密度小、強度高、耐腐蝕性好的優(yōu)點，目前已在汽車、船舶、航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

在軌道交通車輛內(nèi)飾中，鋁板是最常見的材料，成型容易，其表面可噴涂、可覆膜，非常有利于營造美觀舒適的客室環(huán)境。涂瓷鋁板、鋁板覆膜、鋁板噴漆等工藝廣泛應用于軌道交通車輛的墻板、頂板及間壁隔板，此外，鋁合金板材也在列車風道、裝飾設(shè)備件等方面得到了廣泛的應用。在高速動車組中，鋁合金型材骨架已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)骨架。

近年來，國外有用鎂合金、鈦合金等航空材料代替鋁合金來制造車內(nèi)骨架的嘗試，其質(zhì)量只有鋁合金的66%，輕量化效果更加明顯。

（二）高分子材料

高分子材料廣泛應用于軌道交通車輛內(nèi)飾中，其輕量化和隔音降噪效果十分明顯。

1. 玻璃鋼

玻璃鋼（FRP），即纖維強化塑料，一般指用玻璃纖維增強不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂基體，根據(jù)使用樹脂品種的不同，可分為聚酯玻璃鋼、環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼等。玻璃鋼具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕性好、成本低廉、成型好且不受幅寬限制的優(yōu)點，表面可噴涂、可敷膜，在軌道交通車輛內(nèi)飾中主要用于制造復雜曲面裝飾板。

近幾年來，玻璃鋼產(chǎn)品已由最初的手糊成形轉(zhuǎn)向注射、模壓（SMC）成形，新型工藝改進了以往手糊成形工藝精度不高、不能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)特別復雜產(chǎn)品的缺陷，并且進一步提高了配件的制造精度和成型質(zhì)量，從而實現(xiàn)了配件的大批量生產(chǎn)。

目前，玻璃鋼產(chǎn)品主要用作軌道交通車輛的客室墻板、玻璃鋼整體盒子間等，是軌道車輛內(nèi)飾的主型材料之一。據(jù)統(tǒng)計，日本鐵路高速新干線電動機車FRP用量已占列車總重量的1.4%[1]。

2. 熱塑性工程塑料

PC合金是最常見、也最常用的熱塑性工程塑料，它是由聚碳酸酯樹脂擠壓或注塑而成，可選擇顏色與花紋，具有裝飾性好、比強度高、抗沖擊性高、表面耐磨性與抗劃性高、無毒、無味、無腐蝕性的優(yōu)點；但PC合金具有剛度弱、受幅寬限制、材料與模具較貴的缺陷，一般在車輛內(nèi)飾中只用來制作小型裝飾設(shè)備件，如客室風口格柵、燈罩等。

美國GE公司早在2005年就開發(fā)了一種新型的熱塑性工程塑料用于軌道車輛內(nèi)飾。該材料將Schneller公司的有機氟聚合物Indura GTform與GE公司的長玻纖增強熱塑性片材Azdel Rail-Lite一起配合使用，形成具有裝飾性的熱塑性層壓板，具有很好的三維成型性、耐久性，并有耐臟抗涂寫污染和溶劑損傷的功能，可應用于頂板、椅背、扶手、行李架等內(nèi)飾配件中。

3. 橡膠材料

為降低軌道交通車輛，尤其是高速列車在運行時帶來的沖擊、振動和噪聲，保證客室的舒適度，早期內(nèi)飾施工中僅僅使用橡膠板作為墊板的方法已經(jīng)無法滿足要求，在軌道車輛內(nèi)飾安裝時必須選用性能更好的減振降噪元件，其中包括粘彈性能、耐疲勞、耐老化性能更優(yōu)的橡膠元件。橡膠元件對高速列車的減振降噪作用特別顯著，有效避免了車輛內(nèi)飾安裝時的硬連接，隔斷了車外噪音向車內(nèi)傳播的途徑，對高速列車的舒適平穩(wěn)具有無可取代的作用。

在我國某型號臥鋪動車組中，臥鋪間壁與車體之間的連接全部采用了如圖2所示的彈性安裝件，有效地降低了臥鋪包間內(nèi)的噪音，為世界首列時尚、舒適的臥鋪動車組投入運營提供了保障。

（三）復合材料

復合材料是以纖維、顆粒等作為增強材料，以聚合物、陶瓷、金屬等作為基體復合而成的具有優(yōu)異性能的新型材料。它具有高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕、隔熱、耐磨、低成本、可設(shè)計性強等一系列優(yōu)點，正在成為軌道交通車輛內(nèi)飾輕量化設(shè)計中越來越重要的一類材料[2]。

隨著高速動車組技術(shù)的引進、消化和吸收，許多新型的復合材料漸漸被我們所熟知和運用，比如，某型動車組客室中頂板應用的3mm厚鋁板復合裝飾板，其結(jié)構(gòu)為鋁板+熱塑性低密度聚乙烯+鋁板復合而成；客室側(cè)頂板則是由鋁板+熱塑性低密度聚乙烯+鋁板或者不銹鋼板+熱塑性低密度聚乙烯+不銹鋼板復合而成；通過臺及走廊平頂板選用的材料為中空的瓦棱鋁板，厚度僅為5.2mm；行李架后部擋板則是三聚氰胺裝飾紙層+苯酚芯材紙層+鋁材層+苯酚芯材紙層+鋁材層復合而成，厚度僅為3mm。

國內(nèi)外的種種研究和應用表明，復合材料是軌道交通車輛輕量化最有發(fā)展前景的新材料。

（四）蜂窩材料

蜂窩板材通常由上下面板和蜂窩芯材組成，蜂窩芯材密度極小，大約只有同厚度材料的1/10。按照蜂窩材質(zhì)來說，蜂窩分鋁蜂窩、芳綸蜂窩、玻璃鋼蜂窩、碳纖維蜂窩等。當面板和芯材采用不同的材料時，稱為復合蜂窩板，例如，飛機地板就采用單向碳纖維面板、芳綸蜂窩芯的復合蜂窩板，其強度、剛度和抗沖擊能力極好。

蜂窩板具有重量輕、剛度大的優(yōu)點，且具有優(yōu)良的隔音、隔熱性能，在蜂窩板的裝飾面可以噴涂，也可用粘貼、真空吸附等方法覆貼裝飾膜，裝飾效果很好，所以蜂窩板，尤其是鋁蜂窩板在軌道交通車輛的內(nèi)飾中得到了大量的應用，廣泛用于制作客室地板、頂板、間壁隔板以及各種門板等[2]。

以鋁蜂窩地板為例，原來一輛25型鐵路客車的膠合板材料地板的重量約為1.5T，而一輛高速動車組鋁蜂窩板材料地板的重量僅僅約為0.8T，減重效果極為明顯。

三、結(jié) 語

目前，軌道交通車輛裝備技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，輕量化、低噪音、節(jié)能環(huán)保已成為軌道交通車輛發(fā)展的趨勢，同時，也是新時期軌道交通車輛對車輛內(nèi)飾提出的要求和目標。車輛內(nèi)飾正從木結(jié)構(gòu)向無木結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，軌道交通車輛內(nèi)飾阻燃、減重、降噪的性能，節(jié)木代木，以及具有更好裝飾性能的新型材料無論在品種還是數(shù)量上都有著巨大的需求。金屬材料、高分子材料、復合材料、蜂窩材料等已在軌道交通車輛內(nèi)飾材料中占據(jù)越來越重要的位置。

日本鐵道綜合技術(shù)研究所籌劃的從2010年起5a間的“基本規(guī)劃（RESEAR CH2010）”中提出的研發(fā)項目有：（1）防災能力強的鐵道系統(tǒng)；（2）抵御事故能力強的系統(tǒng)；（3）人機系統(tǒng)高端化；（4）列車控制智能化；（5）沿線環(huán)境低負擔；（6）節(jié)能；（7）維修、建設(shè)高效化；（8）列車高速化；（9）開發(fā)先進的信息處理技術(shù)促進高效運輸及客服水平；（10）仿真技術(shù)高級化等。在（2）、（5）、（6）、（7）、（8）各項目中，正在期待通過材料技術(shù)的進步而獲得進展[3]。因此，對原先應用的材料和工藝進行改進開發(fā)的同時開發(fā)環(huán)保、納米等新型材料及其應用技術(shù)也是軌道交通車輛內(nèi)飾材料發(fā)展的方向。研究、開發(fā)和利用新材料，從而提高軌道交通車輛內(nèi)飾的質(zhì)量、美觀效果和使用壽命，保證旅客乘坐的舒適度，對提升軌道交通車輛市場競爭力有著重要的意義。

[參考文獻]

[1]顧振國.復合材料在鐵路高速列車上的應用[J].玻璃鋼/復合材料，1998，（1）.

篇6

關(guān)鍵詞 陶瓷廢料,多孔陶瓷,廢料循環(huán)利用,節(jié)能降耗

1引 言

近年來,我國陶瓷行業(yè)發(fā)展迅猛,產(chǎn)量已連續(xù)13年位居世界第一位,建筑陶瓷2006年國內(nèi)產(chǎn)量超過50億m2,占全球總產(chǎn)量的60%以上。建筑陶瓷出口量也在不斷增加,已經(jīng)成為陶瓷產(chǎn)品出口的第二大品種。由于目前我國陶瓷工業(yè)的經(jīng)濟增長方式仍以自然資源和勞動力的高投入為主要特征,這種粗放型的發(fā)展方式已經(jīng)不能實現(xiàn)經(jīng)濟與資源、社會與環(huán)境、生態(tài)與發(fā)展的合理配置。隨著產(chǎn)量的增加,原料的消耗量也大量增加,每年消耗的天然原料在1.2億t以上,由此產(chǎn)生的廢料數(shù)量也越來越多。例如拋光磚產(chǎn)品廢料,僅佛山陶瓷產(chǎn)區(qū),各種拋光磚廢料的年產(chǎn)量已經(jīng)超過300萬t,全國拋光磚廢料的年產(chǎn)量估計在500萬t左右。如此大量的陶瓷廢料已經(jīng)嚴重污染了人類生存的環(huán)境,因此,如何變廢為寶、化廢料為資源,已經(jīng)成為科技和環(huán)保部門的當務(wù)之急,我國必須高度重視對陶瓷生產(chǎn)中廢料的再循環(huán)利用工作,把它提高到環(huán)境材料學的高度加以研究和利用,提高到全民綠色環(huán)保的高度加以重視和解決。

2陶瓷廢料的主要來源與分類

眾所周知,陶瓷產(chǎn)品種類繁多,一般分為傳統(tǒng)陶瓷和現(xiàn)代技術(shù)陶瓷兩大類。傳統(tǒng)陶瓷是指用天然硅酸鹽粉末(如粘土、高嶺土等)為原料生產(chǎn)的產(chǎn)品;現(xiàn)代技術(shù)陶瓷是根據(jù)所要求的產(chǎn)品性能,通過嚴格的成份和生產(chǎn)工藝控制而制造出來的高性能材料,可用于高溫和腐蝕介質(zhì)的環(huán)境,是現(xiàn)代材料科學發(fā)展最活躍的研究領(lǐng)域之一。隨著陶瓷品種的不斷增加及其性能水平的不斷提高,陶瓷產(chǎn)品的需求量正在逐漸增加,同時生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢料在一定程度上也會有所增加。陶瓷廢料主要來自于陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,在成形、干燥、施釉、搬運、焙燒、后期的磨削加工及貯存等過程中產(chǎn)生的, 其種類大致可分為以下幾種:

(1) 坯體廢料:主要是指陶瓷產(chǎn)品在燒成之前所形成的廢料。

(2) 廢釉料:主要是在陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中(拋光磚的研磨、拋光及磨邊倒角等深加工工序除外)所形成的污水,污水經(jīng)凈化處理后所形成的固體廢料,通常含有重金屬元素,按其化學含量多少可分為有毒廢釉料和有害廢釉料。

(3) 燒成廢料:主要是指陶瓷制品在燒成過程中產(chǎn)生的廢品以及在其貯存和運輸?shù)冗^程中產(chǎn)生的廢品。如圖1所示為堆積如山的燒成廢料。

(4) 匣廢渣:采用重油或煤作為燃料的陶瓷窯爐,由于重油及煤的不完全燃燒,容易產(chǎn)生大量未燃燼的游離碳,從而污染陶瓷制品。因此,為了避免陶瓷產(chǎn)品被煙熏,大多日用陶瓷制品通常采用隔焰加熱的方式進行焙燒,而獲得隔焰加熱方式最經(jīng)濟的方法就是采用匣焙燒。由于匣多次承受熱應力作用以及裝過程中的搬運、碰撞,從而產(chǎn)生大量的廢匣。

(5) 磨削加工廢料:日常生活中用到的瓷質(zhì)磚及厚釉磚等產(chǎn)品,在燒成后必須經(jīng)過刮平定厚、研磨拋光及磨邊倒角等一系列的磨削加工,才能形成光亮如鏡及平滑細膩的陶瓷制品。大量的磚屑廢料就是在這一系列的磨削加工過程中產(chǎn)生的。

3陶瓷廢料在功能性多孔陶瓷中的應用

3.1 利用廢料制作多孔陶瓷板

隨著陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大與產(chǎn)量的不斷增加,優(yōu)質(zhì)高嶺土和長石等天然礦物資源在逐年減少,與此同時,陶瓷廢料的產(chǎn)出量也在日益增大。最近幾年,國外采用陶瓷廢料為基料研發(fā)成功了一種多孔陶瓷板,拓寬了陶瓷廢料的利用渠道。其工藝過程是以煉銅產(chǎn)出的銅熔渣為基料,配合適量粉煤灰、粘土和陶瓷廢料等,加入碳酸鹽或堿性金屬氧化物和玻璃鋼廢材,將其置于攪拌機內(nèi),邊攪拌邊加入水、分散劑和粘結(jié)劑,同時除泡,制備泥漿、注模、干燥,于700～1000℃下燒結(jié)而成。由于廢玻璃鋼在約200℃下會熱分解,產(chǎn)生氣體并碳化,隨著溫度的進一步升高,碳化物也會產(chǎn)生氣體,使陶瓷產(chǎn)生氣孔而變?yōu)槎嗫踪|(zhì),加之玻璃鋼中玻璃纖維以網(wǎng)狀殘存,可提高其韌性。使用可溶性碳酸鹽時,坯體表面還會析出碳酸鹽結(jié)晶,燒成后在表面形成開口氣孔。若注模成形時,用一定直徑的針體插通坯體,燒成后則可形成穿透細孔。由此制成的多孔陶瓷板輕質(zhì)高強,特別是韌性、透水性、吸濕性和吸附性較高,不僅可用作建筑材料,還可作為吸附和過濾材料使用。生產(chǎn)這種多孔陶瓷板還有一大好處就是用銅熔渣、粉煤灰廢料、廢玻璃鋼與其它原料配料,只需在不高于1000℃以下的溫度下便可燒成,有利于節(jié)能。佛山歐神諾陶瓷股份有限公司與華南理工大學曾令可教授合作完成的廣東省部產(chǎn)學研項目“利用陶瓷廢渣生產(chǎn)輕質(zhì)高強節(jié)能型建筑陶瓷板材”,就是利用陶瓷拋光磚廢渣,再摻合一定量的鋁型材生產(chǎn)中的廢渣,通過合理的原料制備、添加劑的選擇、最佳燒成工藝的控制(充分利用陶瓷廢料中SiC和有機物高溫發(fā)泡的特性),開發(fā)出的新型輕質(zhì)生態(tài)建筑材料。其比重為0.95～1.35g/cm3,導熱系數(shù)低于0.35W/(m?K),產(chǎn)品規(guī)格達到660mm×1320mm。

3.2 制備多孔墻體保溫材料

利用陶瓷廢料、高溫砂、低溫砂以及粘土為原料,制備出一種以閉口氣孔為主、密度小的新型建筑材料,可作為一種功能性的高效保溫、 隔熱、 隔音墻體材料,不但節(jié)能效果好,而且可以減輕建筑結(jié)構(gòu)的承重,該方法制備工藝簡便、施工效率高、易操作、利于產(chǎn)業(yè)化,對于我國的“節(jié)能降耗、減排”以及推動我國工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展都具有非常重要的意義。

文獻記載[1-2]:利用拋光磚廢渣細粉為原料生產(chǎn)墻體材料時,由于其含有微細有機磨料及少量的無機觸媒,分解溫度在1140～1200℃,在燒成過程中當燒成溫度達到其分解溫度時,有機樹脂將會分解,從而產(chǎn)生大量的氣體,而此時制品表面處于熔融狀態(tài),氣體不能夠逸出表面,從而在內(nèi)部產(chǎn)生大量封閉氣孔。根據(jù)實驗結(jié)果,拋光渣用量在30～60%時,產(chǎn)品變形程度較小,氣孔率適中,便于制成多孔保溫材料:拋光渣用量低于30%時,制品雖然發(fā)泡,但由于有機高溫樹脂含量較小, 燒成時其內(nèi)部產(chǎn)生的氣體少,不能夠達到多孔保溫材料的條件;拋光磚廢渣用量高于 60%時,產(chǎn)品變形程度大,不易得到合格的產(chǎn)品。由于拋光磚廢渣可塑性較差,為了提高坯泥的可塑性和坯體的強度以便于成形,必須摻入15～25%的粘土以提高其可塑性。為了降低燒成溫度,擴大燒成溫度范圍,還必須摻入適量的熔劑性原料。熔劑性原料的使用,有利于在燒成過程中形成一定的液相,促進坯體燒結(jié),同時形成一定的高溫粘度,有利于坯體內(nèi)部氣孔的形成。按照此方法制備的多孔墻體保溫材料的密度為900kg/m3,抗折強度為6MPa,導熱系數(shù)為0.23W/(m?k),耐火度大于1200℃。蒙娜麗莎公司利用陶瓷廢料(廢料量達50～80%)摻合其他工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)大規(guī)格輕質(zhì)隔熱保溫陶瓷板,最大格規(guī)可達1000mm×2000mm以上,成形厚度可達3.5mm,比重小于0.95g/cm3(最小可達0.5g/cm3),導熱系數(shù)小于0.25W/(m?k),隔音性能為30dB,該項目在北京召開的科技成果評估會上已通過建設(shè)部科技發(fā)展促進中心的成果評估。

3.3 利用陶瓷廢料制備吸音材料

隨著生活水平的提高,人們對噪聲的控制越來越重視,使用吸音材料成為控制噪聲的重要手段之一?，F(xiàn)代社會要求吸音材料不含石棉、 礦物纖維等對人體皮膚有刺激性的纖維材料,且要求防水、阻燃、使用壽命長。國際上都在積極尋找和開發(fā)新型的吸音材料,無有害成分的環(huán)保型吸音材料必將成為未來吸音材料的發(fā)展方向。最近不斷在公共場所、娛樂場所發(fā)生火災,造成死亡慘重的關(guān)鍵因素之一就是高分子可燃吸音材料所致,中央電視臺新大樓的火災也是這種原因?qū)е碌?故最近廣東省公安文化及安監(jiān)總局等單位聯(lián)合整治、拆除了公共娛樂場所50萬m2的可燃性吸音材料,如海綿、塑料泡沫等。

近年來,國內(nèi)外開始了利用工業(yè)廢料生產(chǎn)陶粒的研究,由于陶瓷容重小、內(nèi)部多孔、形態(tài)與成分較均一,具有一定的強度和堅固性,因而具有質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性、保溫、隔熱、隔音、隔潮等功能特點,可以廣泛應用于建筑、化工、石油等部門。在建筑方面,可以作為輕骨料制備混凝土和輕質(zhì)墻體保溫板,也可以作為填料填在空心墻或窯的襯層中進行隔熱保溫。

文獻[3-4]記載:首先將拋光磚生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢料作為主要原料來制備一種輕質(zhì)陶粒,其技術(shù)性能指標為:容重 600kg/m3,筒壓強度為1.72MPa,吸水率≤18.7%。然后以微孔吸聲結(jié)構(gòu)原理為主要設(shè)計依據(jù),以拋光磚廢料制成的輕質(zhì)陶粒、水泥、粉煤灰等為主要原料,輔以發(fā)泡劑、防水劑等添加劑,采用一般的混凝土成形方法,得到一種新型的環(huán)保多孔吸音材料。其制備工藝過程為:按一定質(zhì)量比將膨脹水泥、粉煤灰、陶粒及其它添加劑在水泥砂漿攪拌機中攪拌0.5min,得到均勻的干混合料,再加水攪拌約5min,然后將發(fā)泡劑加入混合漿料中攪拌,得到流動性較好的混合漿料。經(jīng)成形、脫模,即可得到氣孔均勻的多孔材料。樣品24h脫模后用保鮮膜包裹,在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護28日,通過性能測試分析,該吸音材料吸音頻率范圍寬,吸音效果非常明顯。

3.4 利用破損陶瓷和陶瓷廢料制造陶瓷透水磚

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,現(xiàn)代城市的地表逐步被建筑物和混凝土等阻水材料所覆蓋,形成了人們感官上的“桑拿”現(xiàn)象。同時,陶瓷廢料、工業(yè)廢渣等不可降解廢棄物嚴重地污染著生態(tài)環(huán)境。國內(nèi)一些專家學者開始了以工業(yè)廢渣為主要原料,具有強度較高、滲水性能好、燒成溫度適中、結(jié)構(gòu)優(yōu)良等特點的環(huán)境友好型生態(tài)建筑材料――陶瓷透水磚的研究工作,該研究方案不但可以充分利用工業(yè)廢渣等廢棄物,而且可以消除水泥混凝土等阻水材料給人們感官上帶來的“桑拿”現(xiàn)象。

據(jù)文獻[5-7]等介紹:采用破損陶瓷和陶瓷廢料作為主要原料,可制造低成本、高附加值的透水磚。方案的成功實施在一定程度上解決了破損陶瓷和陶瓷廢料的環(huán)保問題,使資源得到循環(huán)利用,并能獲得良好的經(jīng)濟效益。按照這些方案來生產(chǎn)透水磚,陶瓷破損料和陶瓷廢料的加入量最多可占到 75～85%。以上研究解決了陶瓷生產(chǎn)中所產(chǎn)生的所有破損陶瓷和廢料的再利用問題,特別是解決了拋光磚磨屑再利用難、潔具次品再利用技術(shù)可行但經(jīng)濟上不可行的難題,大大降低了透水磚的生產(chǎn)成本,有利于透水磚的推廣,起到保護城市防洪系統(tǒng)、彌補地下水資源的作用。

利用破損陶瓷和陶瓷廢料制造陶瓷透水磚的工藝流程是把潔具廢次品、各類墻地磚次品和破損陶瓷用鄂式破碎機破碎后,經(jīng)10目篩子過篩,根據(jù)需要再對粒度小于1.65mm 的陶瓷料進行細篩分,并根據(jù)其化學成分分析結(jié)果制定原料配方。根據(jù)原料配方將拋光磚粒子、磨屑和各種粉狀料(如石灰石、 膨潤土)和造孔劑、添加劑加水攪拌混合均勻,放入壓機中,壓制成形。最后,將磚坯放入窯爐中燒成,最高溫度為1200℃。該方法制備出的多孔陶瓷透水磚樣品,經(jīng)檢測,樣品的透水系數(shù)都在1×10-2以上,完全滿足標準要求。

魏澤民等[8]采用陶瓷廢料、廢玻璃、鋸末和粉煤灰為主要原料研制出綠色環(huán)保型的滲水磚。在基礎(chǔ)成瓷配方的基礎(chǔ)上,外加工業(yè)廢渣或廢料,通過調(diào)整顆粒級配和各粉料的加入量,使其均勻分布于坯體的廢渣顆粒中或顆粒與顆粒之間,產(chǎn)生符合要求的孔隙相,該相將對坯體的滲水性能起到?jīng)Q定性的作用。考慮到坯體中的孔隙相主要由廢渣產(chǎn)生,實驗中對不同類型廢渣的加入量和顆粒級配作了系統(tǒng)深入的研究。結(jié)果表明:基礎(chǔ)配料中分別添加鋸末、陶瓷廢料、粉煤灰,均可產(chǎn)生符合技術(shù)要求的孔隙相。成形壓力33MPa、燒成溫度1100～1150℃、燒成周期1.5～2h下制得環(huán)保型滲水磚,其透水系數(shù)為3.2×10-4cm/s、抗折強度為18.4MPa、抗壓強度為19.7MPa。

3.5 利用蜂窩陶瓷廢料制備功能性蜂窩陶瓷

廣州銳得森特種陶瓷科技有限公司利用生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢料,如邊角廢料、擠壓坯廢料(見圖2(a))、擠壓后切割產(chǎn)生的廢料、干燥或燒成中產(chǎn)生的開裂廢料(見圖2(b))、后加工過程產(chǎn)生的廢料等進行回收利用。對于生坯廢品及廢料,如果是采用擠壓成形工藝產(chǎn)生的,則可直接回收利用;如果是熱壓鑄成形工藝中產(chǎn)生的,由于坯體中添加了石蠟、硬脂酸、蜂蠟等粘結(jié)劑,必須通過適當加熱熔化后才能進行回收利用。對于燒成、磨削加工后的廢品,由于廢品中含有大量的堇青石成份,這是制備蜂窩陶瓷的主晶相,可充分回收利用,故可以經(jīng)過粉碎、球磨等加工工序,使其達到250目左右的細度,作為原料進行回收利用。這部分廢料由于經(jīng)過了高溫燒成,已經(jīng)形成很好的堇青石晶型,在再燒成過程中收縮率極小,可以作為粗顆粒原料摻入配方中,其摻入量可達30～50%,既可以減少天然原料的消耗,又可以大大提高坯體的強度,減少燒成收縮率和變形,因此產(chǎn)質(zhì)量可大幅度提高[9]。

4展 望

21世紀是環(huán)保的世紀,隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施,對環(huán)境保護提出了更高的要求。降低環(huán)境污染和對陶瓷廢料綜合再生利用是環(huán)保工業(yè)的兩個主要發(fā)展方向。我國作為世界上最大的陶瓷生產(chǎn)國,如果能將陶瓷廢料充分利用起來,不但可以解決巨大的環(huán)境危機,減少天然資源的消耗,制備出符合各種功能需求的多孔陶瓷,而且可實現(xiàn)社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。從這個意義上講,我國廢瓷資源的循環(huán)再利用具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

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篇7

關(guān)鍵詞：柴油機車 尾氣處理 催化劑

為了滿足日益苛刻的汽油車和柴油車的尾氣排放標準，世界各國加大了處理汽車尾氣的研究力度，其中后處理技術(shù)在近些年得到了飛速的發(fā)展。在眾多的尾氣處理中，公認尾氣過濾技術(shù)是比較實用且成熟的尾氣處理技術(shù)，其主要技術(shù)難點在過濾體的再生和在富氧條件下NOX的消除上。

1.柴油車尾氣微粒消除研究現(xiàn)狀分析

國內(nèi)對催化劑的研究能真正達到實用要求的仍是貴金屬催化劑，活性成分主要是貴金屬Pt和Rh，含量在1.5g/L以上。非貴金屬催化劑和低含量貴金屬催化劑質(zhì)量尚未完全過關(guān)，因此，迫切需要加強這方面的研究。在柴油機尾氣中，炭煙顆粒（PM）和NOX是主要控制對象，并且與汽油機相比，柴油機具有硫化物含量高、氧氣濃度通常偏高、排氣溫度在高溫區(qū)域和存在粒子狀物質(zhì)等特點，所以，現(xiàn)在通常使用的適合于凈化汽車尾氣的催化劑并不能滿足我們的要求。采用壁流式蜂窩陶瓷作為催化劑的載體，用復合金屬氧化物作為催化劑的活性組分，更適合我國使用的柴油車尾氣凈化催化劑。與汽油機相比，柴油機尾氣中的炭煙顆粒的含量比較高。這種炭煙顆粒粘性很大，當它附著在催化劑的表面的時候不容易脫落。當一定量的炭煙顆粒沉積到催化劑表面的時候，很容易覆蓋住催化劑的活性位，使催化劑失活。所以，炭煙顆粒的氧化是凈化柴油機尾氣的最重要的任務(wù)。

2.柴油機尾氣微粒消除實驗研究

2.1.催化劑的制備

試驗所用的過濾體為美國 Corning 公司生產(chǎn)的壁流式蜂窩陶瓷，成分為堇青石。以堇青石為主要成分的壁流式蜂窩陶瓷為載體，取一定質(zhì)量的Ce（NO3）3配成指定濃度的鹽溶液。將空白的過濾體浸入該溶液8小時，然后在空氣中陰干5小時，接著放入烘箱中在150℃的溫度下干燥0.5小時，最后在400℃的溫度下焙燒1.5小時。再取一定質(zhì)量的Cu（NO3）2和Mn（NO3）2配成指定濃度的鹽混和溶液。把負載有CeO2的過濾體放入該溶液，用同樣的方法浸泡、陰干、干燥和焙燒，最后得到催化劑活性組分含量約為5%～10%的樣品，其中Ce、Cu和Mn的含量分別約為1%、5%和2.5%（W）。

2.2.試驗方法與條件

利用試驗臺架對以堇青石為過濾材料的過濾體（上面負載有上述的催化劑）進行再生試驗，試驗使用一部12馬力單缸柴油發(fā)動機，在相同的轉(zhuǎn)速負荷下對過濾體進行掛煙，由過濾體在掛煙前后的質(zhì)量差來計算過濾體積炭量多少，當過濾體的積炭量達到一定值后，對過濾體進行再生。

2.2.1.取兩個相同的空白過濾體（未負載催化劑），再使一個過濾體樣品上面負載有一定含量的催化劑，記為1號樣品，另外一個空白過濾體記為2號樣品。兩個樣品分別掛煙4分鐘，然后在相同的條件下進行微波再生試驗，用來考察催化劑對炭煙燃燒的催化作用。

2.2.2.取一個負載有催化劑的過濾體3號，掛煙5分鐘，然后在微波作用下進行再生試驗，考察尾氣的基礎(chǔ)溫度對過濾體的微波再生的影響。

2.2.3.取一個負載有催化劑的過濾體4號，掛煙5分鐘，然后在微波作用下進行再生試驗，用來考察貧氧對過濾體的微波再生的影響。

2.3.實驗結(jié)果

負載有催化劑的過濾體和沒有負載催化劑的過濾體再生數(shù)據(jù)對比測試結(jié)果見表1，可以看出在微波作用下催化劑對炭煙的燃燒起著很好的催化作用。催化劑不但可以降低炭煙的起燃溫度，縮短起燃時間，而且還大幅度的提高再生效率。這樣以來，使用催化劑就大大縮短了過濾體再生的時間，節(jié)約了近60%的能量，有很高的實用價值。

取3號過濾體進行微波再生實驗。加微波40秒鐘后，過濾體中心溫度達到275℃，這時過濾體表面的炭開始燃燒，可以看到暗紅色。再生前后過濾體失重3.0g，再生效率約為80%。從實驗現(xiàn)象可以看到，過濾體再生時如果是在有一定基礎(chǔ)溫度的氣體中進行時炭煙燃燒的效果比較好，燃燒的比較平穩(wěn)，這樣對延長過濾體的壽命有好處。通常情況，柴油車尾氣都是在150℃以上，這個實驗進一步證實了微波加熱催化再生系統(tǒng)的可行性。

取4號樣品進行微波再生實驗。加微波90秒鐘后，過濾體表面的碳開始燃燒，可以看到暗紅色，之后最高溫度可以達到 850℃。再生前后過濾體的失重是 2.7g，再生效率約為 78%。從這個實驗可以得出，即使在尾氣貧氧（柴油發(fā)動機的尾氣中氧含量在 5%-15%之間）的情況下，過濾體仍然可以得到再生。

3.結(jié)束語

通過對差有車尾氣微粒消除催化劑的實驗研究，制備的負載有催化劑的過濾體在微波場中可以得到有效的再生。首先，催化劑可以有效地降低炭煙顆粒的起燃點，縮短起燃時間，提高再生效率；其次，在尾氣具有一定基礎(chǔ)溫度的情況下，過濾體的再生可以更平穩(wěn)地進行，可有效地降低了對過濾體的熱沖擊；再次，在貧氧的條件下，結(jié)合微波作用過濾體也可以得到有效的再生，這就解決了以往微波再生技術(shù)的諸多難題，為下一步的實際應用提供了可靠的技術(shù)依據(jù)。

參考文獻：

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[2] 劉堅，趙震，徐春明等. Mn1-x（Li Ti）xCO2O4尖晶石型復合氧化物的制備、表征與催化性能.無機化學學報，2005，21（9）

[3] Ming Caibing，Ye Daiqi，Liang Hong.The study of action mechanism of active surface oxygen on exhaust purification catalysts[J].Vehicle Engine，2008，173（1）：14

篇8

[關(guān)鍵詞]瓷表面處理；微觀結(jié)構(gòu)；掃描電鏡

[中圖分類號]R783.1　[文獻編識碼]A　[文章編號]1008－6455(2007)03－0391－03

陶瓷因其逼真的色澤及優(yōu)異的生物相容性在牙齒臨床美容修復方面應用越來越廣，而瓷對樹脂牢固的粘結(jié)無疑是推動其廣泛應用的一個重要因素。瓷表面的粗化處理可使瓷表面形成微觀機械固位結(jié)構(gòu)，在瓷粘結(jié)中起著重要作用。目前常用的粗化處理方法有酸蝕、噴砂或兩者結(jié)合使用。本實驗通過觀察不同粗化處理后瓷表面微觀形態(tài)的改變，從微觀結(jié)構(gòu)上比較不同粗化處理對瓷粘結(jié)性能的影響，為臨床應用提供參考。

1　材料與方法

1．1儀器與材料

1．1．1　主要材料：Vita VMK95 A2體瓷瓷粉(VitaZahnfabrik，Germany)，邦多陶瓷蝕刻劑氫氟酸(第四軍醫(yī)大學口腔醫(yī)學院研制)，可樂麗磷酸酸蝕劑K－etchant(Kuraray Medical INC.Japan)。

1．1．2　主要儀器：烤瓷爐(Vita Vacumat30，Germany)，空氣噴砂機(KCPl000，America)，離子濺射器(JFC－1100，JEOL，Japan)，掃描電鏡(JSM－840，Japan)。

1．2　實驗方法

1．2．1　烤瓷試件制備：將Vita VMK 95A2體瓷瓷粉與蒸餾水調(diào)拌后充填到內(nèi)徑5.0mm，高3.0mm的塑料活塞式模具中，壓實，用吸水紙去除多余水分，推出試件并置于烤瓷爐內(nèi)按標準程式燒結(jié)2次，制備直徑4.0mm，高2.5mm圓柱狀瓷片18片。將瓷試件包埋于自凝塑料中制成高3.5mm，直徑16.0mm試件，依次用320#、400#、600#、1000#水砂紙磨光，無水酒精超聲清洗10min，流水沖洗，吹干。

1．2．2　瓷片表面粗化處理：瓷片按粗化方式分為6個處理組，分別為：空白處理組，磷酸酸蝕組，氫氟酸(HF)酸蝕組，噴砂組，噴砂后磷酸酸蝕組和噴砂后氫氟酸酸蝕組，每組3個瓷片。各處理組的具體操作方法見表1。

1．2．3　電鏡觀察：處理后瓷片在離子濺射器中噴金，然后在掃描電鏡下進行微觀形態(tài)觀察(×1200)。

2　結(jié)果

6個處理組瓷表面形態(tài)的電鏡照片如圖1～6。圖1：未做處理的瓷表面有較明顯的打磨劃痕，散在有燒結(jié)時產(chǎn)生的收縮孔。圖2：與未處理組相比，磷酸處理后瓷表面形態(tài)未見有明顯改變，表面結(jié)構(gòu)較清晰。圖3：HF處理后瓷表面形成許多深的微溝和微孔，短小的微溝成行排列，幾乎布滿瓷面，也有少量散在的較長的微溝；微孔直徑不盡相同，有的相互融合形成較大的蝕坑，還有一些聚集形成典型的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)或稱蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在瓷表面呈不規(guī)則分布。圖4：噴砂后瓷表面呈一致的凹凸不平的磨砂狀，其間還散在殘存一些氧化鋁顆粒。圖5：噴砂后磷酸酸蝕，瓷表面未見有散在的氧化鋁顆粒，其余與單純噴砂處理的表面形態(tài)相比未觀察到有明顯不同。圖6：噴砂后HF酸蝕的瓷表面也未見有散在的氧化鋁顆粒，瓷表面凹坑底部變圓滑，并在表面形成微溝和微孔。

3　討論

牙科陶瓷材料根據(jù)其組成成分主要包括硅酸鹽瓷(長石質(zhì)瓷和玻璃瓷)，氧化鋁瓷和氧化鋯瓷等。大多數(shù)實驗發(fā)現(xiàn)同類別不同品牌的瓷與樹脂粘結(jié)時差異不大，相同處理方法獲得的粘結(jié)強度也近似。本實驗主要研究臨床常用的長石質(zhì)瓷的粘結(jié)性能，選擇Vita VMK95瓷作為研究對象。

已有研究表明表面粗化處理是提高瓷和樹脂粘結(jié)強度的重要因素。瓷表面粗化處理后總表面積增加，表面活性提高，使瓷表面更易被潤濕。常見的瓷表面粗化處理包括機械打磨、噴砂、激光蝕刻和酸蝕。金剛砂車針的機械打磨程度不易控制，較少使用。激光蝕刻是近年來出現(xiàn)的粗化瓷表面的新技術(shù)，但有學者認為激光照射后，會在瓷表面殘留玷污層，影響瓷粘結(jié)。因此本實驗選取酸蝕和噴砂作為瓷表面粗化手段。

不同酸蝕處理包括磷酸酸蝕和HF酸蝕。電鏡照片中未做處理的瓷表面有較明顯的打磨劃痕，是在制備試件時砂紙打磨造成的；還有些地方瓷粉填壓得不夠緊密，燒結(jié)時產(chǎn)生了散在的收縮孔。磷酸對瓷的酸蝕效果不明顯，因為磷酸處理后瓷表面形態(tài)幾乎沒有改變，未見被侵蝕的跡象，但酸蝕后瓷表面結(jié)構(gòu)比酸蝕前清晰，這可能是由于磷酸對瓷表面有清潔作用；HF處理后瓷表面形成許多深的微溝、微孔和典型的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)或稱蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在瓷表面呈不規(guī)則分布。瓷片經(jīng)HF處理后之所以形成這種蝕刻形貌，是由于HF選擇性地溶解玻璃基質(zhì)，暴露晶狀結(jié)構(gòu)，圍繞白榴石晶體形成多微孔的不規(guī)則表面，增加了瓷片表面積，利于粘結(jié)樹脂滲入，在酸蝕瓷表面和樹脂間形成良好的微觀機械固位結(jié)構(gòu)。

噴砂是有效的瓷粗化方式之一。一定壓力的氧化鋁微粒沖擊瓷表面會引起瓷的顯微斷裂形成較鈍的棱角，噴砂后瓷表面呈一致的凹凸不平的磨砂狀，其間還散在殘存一些氧化鋁顆粒。Kwok－h(huán)ungChung等認為噴砂處理瓷表面可以提高表面積，減少尖銳的線角和孔洞的形成。噴砂后再用磷酸處理，瓷表面未見有散在的氧化鋁顆粒，除此之外與單純噴砂處理的形態(tài)沒有明顯不同。噴砂后HF酸蝕的瓷表面與單純噴砂處理相比也未見有散在的氧化鋁顆粒，瓷表面凹坑底部變得圓滑，并在表面形成微溝和微孔；與單純HF處理相比，噴砂后HF蝕刻形成的微溝數(shù)量有所下降，大多長度較長，很少見成行排列的短小微溝；微孔數(shù)量也減少，相互融合聚集的規(guī)模降低，微孔多分布在噴砂形成的凹凸表面的凸出的部分，凹坑底部只有較少的散在的微孔，這種奇特的不規(guī)則分布可能是HF自身的選擇性蝕刻的結(jié)果。其次，由于所用HF是凝膠狀態(tài)，流動性較差，不易完全到達凹坑底部，導致對凹坑底部蝕刻不足。

篇9

關(guān)鍵詞：柴油機；發(fā)動機；排氣凈化

中圖分類號： U467 文獻標識碼： A

引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國交通運輸業(yè)也隨之發(fā)展，交通運輸業(yè)的發(fā)展帶來了機動車使用數(shù)量的增加，便捷了人們的出行方式，提高了人們的生活水平，但由于機動車尾氣的排放，對人居生態(tài)環(huán)境造成了不同程度的破壞，影響著人們的生活質(zhì)量。柴油機發(fā)明于1892年，并于1900年在巴黎世界博覽會上第一次與世人見面。柴油機的問世雖晚于汽油機，但由于柴油機與汽油機相比，具有更高的壓縮比、且采用稀薄混合氣燃燒技術(shù)等原因其燃燒效率比汽油機更高，因而具有更好的燃油消耗率與更高的功率。盡管柴油機的碳氫化合物與一氧化碳排放量比汽油機少得多，但其氮氧化合物的排放量卻與汽油機相當，且其顆粒物PM的排放卻是汽油機的幾十倍。

一、機動車尾氣中的污染物及其危害

機動車尾氣中含有百種以上的化合物，這些化合物造成的大氣污染，威脅著人們的正常生產(chǎn)和生活。從機動車尾氣中的污染物的種類上看，其主要的污染物有七種，分別是一氧化碳、固體懸浮微粒、二氧化碳、氮氧化合物、碳氫化合物、硫氧化合物和鉛。其中，一氧化碳（CO）在機動車尾氣中含量最高，這種化合物無色、無臭、無刺激性，一氧化碳具有毒性，一旦經(jīng)呼吸道進入人體肺部，引起缺氧、頭痛等，將會使人窒息死亡，因此危害極大。固體懸浮顆粒的組成成分非常復雜，是懸浮于大氣中的固體、液體顆粒狀物質(zhì)的總稱，具有很強的吸附能力，能夠吸附各種金屬的粉塵或一些強致癌物。如果吸入的固體懸浮顆粒過多導致其濃度過高，就會形成惡性腫瘤。

二、機內(nèi)凈化技術(shù)

（一）、優(yōu)化燃油噴射系統(tǒng)

對燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)化主要包括噴油規(guī)律的優(yōu)化以及噴油壓力的提高。在噴油初期應緩慢噴油，以減少預混合氣分量，降低初期燃燒速率，從而降低壓力升高率、最大爆發(fā)壓力與溫度。這樣，使得NOX的生成和燃燒噪聲都得到抑制，在噴油中期應急速噴油，以加快擴散燃燒，防止碳煙的大量生成和熱效率的惡化。在噴油后期要迅速切斷噴油，以免低的噴油壓力使燃油霧化質(zhì)量變差，導致燃燒不完全，使HC和可溶性有機成分SOF的排放量增加。而提高噴油壓力則可以細化噴霧粒徑，顯著增大油氣混合界面，改善燃油和空氣的混合情況，從而降低微粒的排放。為提噴油壓力，近年來，高壓噴射技術(shù)在直噴式柴油機上得到廣泛應用，同時，噴油嘴的噴孔直徑也在不斷變小。

（二）、缸蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化及多氣門技術(shù)

通過優(yōu)化缸蓋結(jié)構(gòu)，可以使燃油與空氣的混合更充分，從而減少燃油因高溫缺氧發(fā)生裂解而生成的碳煙。而采用多氣門技術(shù)，在相同的條件下，可增加進氣流通的面積，以提高柴油機的充量系數(shù)，降低泵氣損失，使柴油機燃燒更為徹底，從而有效降低排放。

（三）、增壓中冷技術(shù)

采用增壓技術(shù)，一方面，可以捉高發(fā)動機的進氣充量和進氣密度，將柴油發(fā)動機的功率提30%-100%。另一方面，由于過量空氣系數(shù)足夠大，燃燒完全，使燃油經(jīng)濟性得到改善的同時，還抑制了碳煙和微粒的產(chǎn)生，并降低了CO與HC的排放。而采用增壓后空氣的中間冷卻器來降低柴油機進氣溫度，一方面，可以提高空氣密度以提高柴油機的功率密度。另一方面，可以降低柴油機的熱負荷，以降低最高燃燒溫度，減少NOX的生成。

三、機外凈化技術(shù)

而機外凈化技術(shù)則可分為柴油機的氧化催化器DOC、等離子凈化技術(shù)、靜電分離技術(shù)、微粒捕集技術(shù)等。

（一）、柴油機氧化催化器

采用柴油機氧化催化器DOC可降低可溶性有機成分SOF的排放。由于硫酸鹽覆蓋在DOC表面將使得DOC中毒，極大降低其催化效率。因此，DOC所使用的燃用低硫柴油含硫量要小于0.05%，甚至低至0.01%。除此之外，還應控制柴油機的排氣溫度，雖然較高的排氣溫度會促進可溶性有機物的氧化，但當溫度超過400-500℃，會增加SOF的生成量，并促使燃油中的S轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，這樣既增加了微?？偭?，又會提高DOC中毒的可能性。

（二）、微粒捕集技術(shù)

柴油機微粒捕集技術(shù)DPF是目前國際上柴油機微粒排放控制技術(shù)中最接近商品化的技術(shù)，它的主要過濾材料為陶瓷纖維編織物、金屬編織物和蜂窩陶瓷過濾體等。柴油機微粒捕集器的關(guān)鍵技術(shù)是捕集器材料的選擇和捕集器的再生技術(shù)。目前，過濾材料的研究已較為成熟，已開發(fā)出很多商品化的過濾體材料，如美國康寧公司、日本NGK公司研究的壁流式蜂窩陶瓷過濾體。

四、機外排放控制技術(shù)的發(fā)展

機外排放控制技術(shù)主要有機前處理、機內(nèi)凈化和機外凈化三種手段。機前處理主要通過改進柴油品質(zhì)。機內(nèi)凈化是通過改進燃燒室結(jié)構(gòu)、噴油系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)、增壓中冷和系統(tǒng)等，但目前機內(nèi)凈化技術(shù)的發(fā)展幾乎到了極限，未來發(fā)展空間有限，機外凈化技術(shù)成為減少柴油機廢氣排放的主要方向。機外凈化技術(shù)原理主要有4種：污染物捕集技術(shù)、氧化催化技術(shù)、選擇性催化還原技術(shù)以及等低溫離子體反應技術(shù)。

（一）、污染物捕集技術(shù)

污染物捕集技術(shù)主要是通過捕集柴油機廢氣中的NOX和顆粒，達到減少污染物排放的目的，主要有NOX捕集和顆粒捕集兩種方式。NOX捕集是將廢氣通道采用兩層管壁，上層中摻有貴金屬Rh，下層中摻有堿土金屬K、Sr、Ba和貴金屬Pt，將廢氣中有害氣體NO、H2、CO、HC催化成N2、CO2和H2O；顆粒捕集主要是利用蜂窩式陶瓷交替封堵廢氣孔道，通過壁面捕集廢氣中的微粒，這種捕集機制主要有重力沉降、慣性攔截、碰撞吸附、擴散攔截等方式。

（二）、氧化催化技術(shù)

氧化催化技術(shù)是利用摻有貴金屬催化劑Pd、Rh和Pt的不銹鋼金屬或陶瓷單體兩種載體，很好地氧化廢氣顆粒中的可溶性有機物，一般可將顆粒物排放量降低3%～25%。

（三）、選擇性催化還原技術(shù)

選擇性催化還原技術(shù)是將柴油機廢氣中有害氣體NOX還原成無害的N2，從而降低其對環(huán)境的污染。歐洲重型汽車協(xié)會宣布將此技術(shù)作為達到歐Ⅳ以上排放標準的技術(shù)路線。

（四）、低溫等離子體反應技術(shù)

低溫等離子體反應技術(shù)是利用高壓脈沖電源放電產(chǎn)生的等離子體將廢氣中的NOX分解成為無害氣體，這項技術(shù)已成功應用在廢氣、廢液及固體廢物處理。將此技術(shù)用于柴油機廢氣處理是一種較新的概念。

五、運用尾氣檢測技術(shù)檢測效果

（一）、雙怠速法

雙怠速屬于無負荷檢測，要求機動車處于空擋的情況下使用，雙怠速分為低怠速和高怠速兩種情況，是對低怠速和高怠速的統(tǒng)稱，加油到達高速和低速時進行排放檢測，我國對于雙怠速污染物的測量標準有相關(guān)規(guī)定。從雙怠速法的檢測方法上看，在對機動車尾氣進行檢測之前，要做一定的準備工作，即在發(fā)動機上安裝轉(zhuǎn)速傳感器和油溫儀，用來測量發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，按該機動車規(guī)定的怠速轉(zhuǎn)速提升到高怠速（即規(guī)定的額定轉(zhuǎn)速的50%±10%）維持10s，再降到怠速，當這兩種空轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速重3次后，由儀器讀取其平均值（注：僅為一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）的平均值）。

（二）、簡易瞬態(tài)工況法

簡易瞬態(tài)工況法作為對在用車排放進行檢測的一種方法，被檢車輛被置于底盤測功機上，主要采取變速度和變負荷的行駛曲線，能夠比較真實地檢測出車輛的排放狀況。它采用“氣體流量分析儀”裝置對機動車的排氣流量進行檢驗，經(jīng)過詳細的計算后，最終得出每一種污染物每公里的排放質(zhì)量。簡易瞬態(tài)工況法（VMAS）所表現(xiàn)的優(yōu)點與瞬態(tài)工況法相同，具有設(shè)備成本較高、技術(shù)不成熟、沒有進行大規(guī)模的使用經(jīng)驗等缺點。

結(jié)束語

通過檢測不難發(fā)現(xiàn)，充分利用這三方面的處理技術(shù)均能夠讓柴油發(fā)動機的排氣凈化取得優(yōu)良的效果。同時，現(xiàn)代技術(shù)條件下，人們對柴油機技術(shù)提出了更為苛刻的要求，柴油機也發(fā)展得越來越復雜。在柴油機未來發(fā)展中，廢氣排后處理、燃油凈化和燃燒過程組織將成為重點研發(fā)領(lǐng)域。

參考文獻

[1]王寧，楊海真，王峰．柴油機機外凈化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]．環(huán)境污染與防治，2010，32（1）：73-77．

篇10

1.1制備方法

由于制備的工藝不同，所以多孔陶瓷制備的方法也有所不同，主要包括以下幾種：（1）擠壓成型法為使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模具將泥條擠出成型，孔徑的尺寸大于1mm，孔隙率小于70％，此制作工藝可精確設(shè)計空的形狀和大小，但是難以獲得較小的孔徑和復雜的孔道結(jié)構(gòu)。（2）添加造孔劑法為將造孔劑加入后加溫，使其于高溫下燃盡或者是揮發(fā)，最終留下孔隙，孔徑尺寸為10μm－1mm，孔隙率小于50％，其可制出形狀較為復雜制品，且可控制強度和孔隙率，但是氣孔率多數(shù)低于50％，氣孔分布方面均勻性較差。（3）發(fā)泡法為加入發(fā)泡劑后，由化學反應導致氣體會發(fā)形成，孔徑尺寸為10μm－2mm之間，孔隙率40％－90％之間，有較高的氣孔率，強度較好且較容易獲得閉氣孔，但是此工藝對工藝條件和原料要求過于苛刻。（4）顆粒堆積法為在顆粒堆積后形成孔隙的情況下，使用粘合劑在高溫下對其進行粘結(jié)，孔徑尺寸為0．1μm－600μm，孔隙率為20％－30％，此工藝簡單且可獲得高強度的制品，但是氣孔率較低。（5）溶膠－凝膠法為在凝膠化過程中通過膠體粒子堆積，形成可控的多孔結(jié)構(gòu)，孔徑尺寸為2μm－10μm，孔隙率小于95％，此工藝可以制取微孔的制品且孔分布較均勻，但是生產(chǎn)率較大，制品的形狀較少。通過對以上工藝進行分析，并結(jié)合污水處理的實際情況，選擇添加造孔劑法進行制備。

1.2原料選取

選擇輕質(zhì)粘土和硅藻土按照比例進行混合后作為主要原料，將活性炭進行研磨，使其顆粒直徑保持在2μm－5μm之間。

1.3燒斷與成型

使用研磨機將按照比例混合的輕質(zhì)粘土、硅藻土及植物纖維研磨成細粉；將水與細粉按1∶4～1∶5的比重混合；利用成型模具制作顆粒胚體后自然風干，直徑為4～5mm；研磨釉粉，并以1∶2～1∶3的水灰比重混合；將風干后胚體表面涂釉，風干后置入95℃左右干燥箱烘干；使用高溫電阻爐將溫度設(shè)置到1200～1250℃之間對顆粒進行燒結(jié)，并于最高溫度下保持30min，自然冷卻后便可得多孔陶瓷。

1.4性能測定

將燒制好的多孔陶瓷分別放于不同濃度的100ml鹽水之中，觀察陶瓷于何種濃度鹽水中漂浮以觀察其密度。使多孔陶瓷于流化床反應器中運行，以w1記錄陶瓷磨損前質(zhì)量，w2記錄磨損后質(zhì)量，根據(jù)公式（w1－w2）·w1－1100％計算多孔陶瓷的重量損失情況。

1.5污水處理中的性能研究

1.5.1污水處理流化床反應器

選擇有效工作面積可達1．2L的廢水處理流化反應器，反應器底部為廢水進入位置，廢水進入后在底部鼓入空氣從而達到曝氣的效果，以使廢水充分的得到反應器的處理后于頂部排出，并參考排出水的質(zhì)量決定是否再次循環(huán)進行處理。

1.5.2實驗廢水選擇選取某學校宿舍生活廢水作為實驗廢水，選取的污水水質(zhì)為：pH為6．0－7．5，COD為250－490mg／L，NH3－N為16－37mg／L。

1.5.3比較兩種生物載體

分別使用多孔陶瓷生物載體和特質(zhì)海綿生物載體放入反應器內(nèi)進行廢水處理，并于一定時間后使用電子顯微鏡對兩種載體的表面生長的生物膜進行觀察。并通過采用連續(xù)式和間歇式的方法進行廢水處理，測定處理后水樣的NH4＋－N和COD。

2結(jié)果

2.1多孔陶瓷材料的比重與耐磨性能

所研制出的多孔陶瓷材料比重為1．07g／cm3，在進行污水處理時可在廢水中保持懸浮狀態(tài)，利于維護與操作。陶瓷載體之所以比重較輕，是因為采用了合適的工藝研制陶瓷載體，使之形成了空心，從而出現(xiàn)了比重較輕的現(xiàn)象。在進行磨損試驗后，多孔陶瓷材料磨損率為0．5％～0．6％。這足以表明所研制的多孔陶瓷載體可于流化床反應器中使用。

2.2廢水處理實驗結(jié)果

分析利用多孔陶瓷載體在流化床反應器內(nèi)連續(xù)進行一定時間廢水處理后，NH4＋－N和COD去除率分別為48％～52％和85％～88％，利用顯微鏡對兩種載體生物膜生成情況進行對比，多孔陶瓷載體生物膜生長情況優(yōu)于特質(zhì)海綿生物載體。

3結(jié)論