[科普中國]-蜂窩陶瓷

蜂窩陶瓷是一種結構似蜂窩形狀的新型陶瓷產(chǎn)品。由最早使用在小型汽車尾氣凈化廣泛應用在化工、電力、冶金、石油、電子電器、機械等工業(yè)中，而且越來越廣泛，發(fā)展前景相當可觀。

簡介蜂窩陶瓷無數(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。

除了用于燒結成型的蜂窩陶瓷外，還出現(xiàn)了不燒結的蜂窩陶瓷，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構的蜂窩陶瓷。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；較強的結構穩(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)1。

特點蜂窩陶瓷的特點：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?m至30nm)、超濾(30nm至3nm)和納濾(3nm至0.9nm)用的多孔陶瓷薄膜，并已開發(fā)出多種規(guī)格和用途的工業(yè)實際應用成套分離和過濾裝置，如對含放射性物質(zhì)廢水的三級陶瓷膜過濾凈化處理裝置。這種用于微濾、超濾、納濾用的多孔陶瓷薄膜是一種進行物質(zhì)分離和能量傳輸?shù)闹虚g介質(zhì)隔膜，薄膜根據(jù)實際需要制成所需孔徑(微米級、亞微米級和納米級微孔)，所有薄膜都有界定的阻斷過濾值，如超濾（用于對諸如乳膠濁液的清理、消毒滅菌和其它化學物質(zhì)的純化）和納濾(用于固化微生物和細胞的生物陶瓷載體，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