微孔过滤陶瓷将成为工业环保过滤材料市场的新贵

微孔过滤陶瓷将成为工业环保过滤材料市场的新贵

肖九梅

(湖北武汉市江城化工材料公司，武汉 430055)

微孔陶瓷是指在陶瓷内部或表面含有大量开口或闭口微小气孔的陶瓷体，其孔径一般为微米级或亚微米级。它是一种功能型的结构陶瓷。微孔陶瓷具有吸附性、透气性、耐腐蚀性、环境相容性、生物相容性等，广泛应用于各种液体的过滤、气体的过滤及固定生物酶载体和生物适应性载体，尤其是在环境工程上得到了大量的应用，如工业用水、生活用水的处理、污水的净化等方面。随着科技和工业化生产的发展，能源、资源、三废治理等问题更加受到重视。尤其是生物化工、精细化工、能源材料等高技术领域的迅速发展，对液、固分离技术的研究和开发提出更高的要求，高分离精度、高运行效率的微孔过滤技术及微孔过滤材料愈来愈引起人们的重视。

1微孔陶瓷材料引领过滤技术发展

微孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透气阻力小、可控孔径、清洗再生方便以及耐高温、高压、耐化学介质腐蚀等特点,在许多领域具有较大的应用市场。以微孔陶瓷材料做过滤介质的陶瓷微过滤技术及陶瓷过滤装置由于其不仅解决了高温、高压、强酸碱和化学溶剂介质等难过滤问题,而且由于本身具有过滤精度高、洁净状态好以及容易清洗、使用寿命长等特点,目前已在石油、化工、制药、食品、环保和水处理等领域得到广泛应用。过滤陶瓷寿命长,具有良好的耐热、耐蚀性,可用于生活污水、工业废水及废气处理中的过滤分离过程,尤其是高温烟气处理中分离二氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫、氮气等气体必须使用过滤陶瓷。

国外多孔陶瓷材料研究开发和应用已有80余年历史,陶瓷膜产品研制、开发、应用也有近30年历史,其产品的产业化、商业化程度已达到较高的水平,产品的技术水平也有了很大提高。20世纪50年代,法国、美国等先后开发了各种SiC，莫来石，ZrO2，陶瓷纤维等气，液过滤，微生物处理用微孔陶瓷过滤元件,主要用于化工、食品、饮料及水处理行业。20世纪70年代日本等国家在高温气体净化、烟气除尘用多孔陶瓷过滤材料研究方面取得了较大进展,如日本旭硝子公司等生产的高温陶瓷过滤器在化铁炉等高温烟气除尘方面大量推广应用。从20世纪80年代开始,国外在陶瓷膜的研究及开发应用、高温陶瓷热气体净化技术方面研究又取得较大的突破。目前国外已有专业的多孔陶瓷材料及陶瓷膜材料生产厂家300余家,如日本NGK和TDK、法国的CERVER、美国的Corning、乌克兰的Fairey工业陶瓷公司、芬兰奥托昆明克公司等。其中美国过滤器公司已成为目前全球最大的无机陶瓷分离膜及设备供应商,芬兰奥托昆明克公司生产的陶瓷真空圆盘过滤机目前已在100多个国家使用。美国Anguil环境系统公司生产的自洁式高温陶瓷过滤器采用了陶瓷过滤和催化净化技术,目前已有1600余套高温气体过滤装置在各个领域应用。 相比之下,国内在多孔陶瓷材料产业发展方面与国外先进国家相比存在明显不足,其中一方面是国内多孔陶瓷材料的发展技术不平衡,二是国内绝大多数对多孔陶瓷材料缺乏必要的了解。

微孔陶瓷材料由于具有孔隙率高、透气阻力小、可控孔径、清洗再生方便以及耐高温、高压、耐化学介质腐蚀等特点,在许多领域具有较大的应用市场。以微孔陶瓷材料做过滤介质的陶瓷微过滤技术及陶瓷过滤装置由于其不仅解决了高温、高压、强酸碱和化学溶剂介质等难过滤问题,而且由于本身具有过滤精度高、洁净状态好以及容易清洗、使用寿命长等特点,目前已在石油、化工、制药、食品、环保和水处理等领域得到广泛应用。近年来,在国家科技攻关政策的扶持下,尤其是在国家环保、节能政策的引导下,国内多孔陶瓷材料及膜材料技术有了较快的发展,产业化及市场化规模逐渐扩大。近几年在国家几项重大科研项目支持下,已在陶瓷微滤材料、高温陶瓷过滤材料及膜材料方面逐渐形成了自己的技术优势,并且在产品市场推广和产业化方面有了一定规模。在陶瓷膜材料制备技术方面也在一定程度上达到国外先进水平。随着科技和工业化生产的发展,能源、资源、三废治理等问题更加受到重视。尤其是生物化工、精细化工、能源材料等高技术领域的迅速发展,对液、固分离技术的研究和开发提出更高的要求,高分离精度、高运行效率的微孔过滤技术及微孔过滤材料愈来愈引起人们的重视。

据报道，进入新世纪以来,中材高新先后承担了科技部中小型企业创新基金项目、科研院所社会公益基金项目、科技部技术开发研究专项资金项目及国家863计划等重大科研项目的研究工作。目前,在微孔陶瓷材料的制备工艺及性能检测、陶瓷过滤器的设计及应用、陶瓷微滤膜及高温气体净化用陶瓷过滤材料及过滤装置的研制及开发方面具国内领先地位。多孔陶瓷材料由于受产品制造水平及应用技术的限制,目前在国内过滤分离领域所占的市场份额较小,产品的产业化水平普遍较低。但可以预言,随着国内化工形式好转、能源和环保产业政策的扶持以及国外同行业技术的不断发展和应用市场的不断扩大,多孔陶瓷材料产业在国内将会迎来更好的发展前景。

2微孔过滤陶瓷材料的产品结构及性能特点

不是所有的滤芯都叫陶瓷，近年来，社会上上充斥着大量的各着劣质净水器，其表现为用低廉的价格吸引消费者，用低劣品质的普通砂芯冒充真正的陶瓷滤芯欺骗不懂真假的顾客。砂芯与真正的陶瓷滤芯相比，由于技术与材料的缺陷，过滤孔径大小很难精确控制，孔径大小也千差万别：有的滤芯内部密实，缺乏大量的微细孔以通水，表现在出水量非常微弱；真正的陶瓷滤芯由于内部微细孔发达，出水量往往能达到3～5L/min。

砂芯往往技术不过关，有的过滤孔径太大，连最起码的粗过滤要求都达不到。观察其表面凹凸不平，能见明显的粗颗粒物质，直接表现是接上自来水后，出水量几乎与未加滤芯的自来水相同；而且纵然在自来水管路中浸泡数月，在其表面几乎看不到一点脏色，更不用说过滤下来的泥砂铁锈细菌的堆积物了，这样与滤芯几乎等同于聋子的耳朵——摆设。

砂芯烧结所用的材料不是真正的硅藻土，而是细微坚硬的砂石，与真正的陶瓷滤芯相比无法进行正常的清洗。真正的陶瓷滤芯由于采用硅藻土烧结，质地松脆酥散，软硬适中，脏后只需用砂布轻轻打磨就能把表层的硅藻土连同表面的脏物质一起打磨掉，如同新的一样；而砂芯由于质地坚硬，无法用砂纸进行彻底打磨去污，这样表面积累的泥砂铁锈细菌等脏物质会不断被高压自来水强烈挤压渗透进滤芯内部，其突出表现为：初期使用时出水量较为正常，使用一断时间后出水量慢慢的越来越小，清洗打磨次数越来越频繁，最后即便天天清洗打磨出水量也小得可怜，甚至不出水。

微孔陶瓷过滤管由许多均匀的无数微孔组成,当流体从这些微小孔洞通过时悬浮物质，胶体颗粒，大分子有机物被截留在过滤介质表面，流体经过微孔通道产生各种物理效应，达到机械筛滤净化或扩散、流态化等功效。微孔陶瓷过滤管具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高、无有害物溶出，不会产生二次污染，在流体压力作用下，微孔不变形，易清洗再生，使用寿命长，可替代棉布、丝织物、塑料、金属网、石棉絮等滤料，广泛用于石油、化工、冶金、热电、水泥、医药、造纸等工业企业的环境保护“三废”治理中的固液分离、气液分离、粉料输送、油水分离、酿酒业分离、空气过滤、循环水过滤等装置中，特别适用于锅炉除尘废水和冲渣水的过滤。沉淀+微孔陶瓷过滤新工艺，设计新颖，建设简易，经济实用，采用此工艺处理的150余家中小型电厂锅炉和工业锅炉，生活锅炉除尘冲渣废水、悬浮物去除率达到91%～97%以上，COD去除率达到89%～95%以上，出口悬浮物浓度一般在10～50mg左右，水质清澈透明，全部达到一级排放标准，实现了闭路循环利用和零排放。

微孔陶瓷过滤介质具有耐高温、耐腐蚀、不变形、易清洗再生,机械强度高,无有害物溶出,不会产生二次污染,可替代棉布、丝织物、塑料、金属网等滤料,广泛用于石化、环保、冶金、电力、热电、水泥、医药、造纸等工业企业和环境保护“三废”治理中的固液分离、气固分离、粉料输送、隔声吸音、核工业放射废料处理等,特别适用于锅炉除尘废水中灰渣废水处理过滤,是一种理想的高效过滤产品。沉淀+微孔陶瓷过滤新工艺，设计新颖，建设简易，经济实用,采用此工艺处理的150余家中小型电厂锅炉和工业锅炉,生活锅炉除尘冲渣废水、悬浮物去除率达到91%～97%以上，COD去除率达到89%～95%以上,出口悬浮物浓度一般在10～50mg左右,水质清澈透明,全部达到一级排放标准，实现了闭路循环利用和零排放。

陶瓷过滤材料的主要产品包括各种规格的微孔陶瓷过滤元件和微孔陶瓷过滤器、高性能陶瓷膜过滤元件及陶瓷膜过滤装置、高温气体净化除尘用高温陶瓷过滤材料及高温陶瓷除尘器、高温融体过滤用泡沫陶瓷过滤元件以及陶瓷净水器、陶瓷曝气器、陶瓷消声器、各种陶瓷电解隔膜等、产品已广泛应用于化工、制药、冶金、水处理及环保工业、微孔陶瓷过滤管具有耐腐蚀、耐高温、机械强度高、无有害物溶出,不会产生二次污染,在流体压力作用下,微孔不变形，易清洗再生，使用寿命长。微孔PE或PA为基础的精密微孔过滤器的主要特点如下：不仅可适用含固量极少的澄清过滤，也适用于含固量多，能形成滤渣层的“滤渣过滤”,不仅能方便地排出滤渣，而且能很方便排出干渣；这是目前微孔膜与超滤膜技术无法达到的。

微孔过滤器一般为静止,安装方便。可采用0.6MPa的压缩快速反吹出渣与同样压力的气液混合反吹再生,滤渣剥离较完全,排渣迅速,再生效果好,方法简单是本技术最显著的优点，是任何其他过滤技术(滤布、滤毡、微孔膜、超滤膜、烧结金属与烧结陶瓷)无法达到的。

过滤精度非常高,一般可实现0.5μm的微粒一次截滤,滤液认非常清,是任何以滤布与滤毡为介质的过滤技术无法达到的。微孔过滤器一般为低压过滤，动力消耗省。

耐化学腐蚀性特别优越：无论何种酸、碱、盐；70℃以下各种溶剂都对微孔过滤介质不起作用，介质本身无锈，无味，无任何异物溶出或脱落，可适用于医药、食品及任何工业部门的过滤，而烧结金属，烧结陶瓷等精密过滤介质不可能具备这种性能。

微孔过滤介质的孔隙结构属蜂窝型结构，液流在内部流动属三维流动，在同样厚度，同样堵塞条件下阻力增加较慢；而滤布的孔隙结构属平行管束型，内部属一维流动，阻力增加较快。微孔介质重量轻，机械强度较强，再加工性能好，(车、刨、锯、焊等)，不易损坏，安装、检修与维护方便；这是烧结陶瓷与烧结金属等介质不能比拟的。

微孔过滤器内机械部件少，结构也较简单，长期接触化学物料与粘细物料后也不易损坏。微孔过滤一般为园筒型，微孔介质一般以管型或管板型安装，机内滤液流动通道大，流动阻力小，洗涤效率高，这是常用的板框压滤机无法达到。对于用于滤渣过滤的微孔过滤器,均具有结构较简单的气动或液动快开结构,再利用气体反吹排渣,整个排渣操作简单,可用气液反吹清洗,时间短,再生与清洗完全，因此辅助时间很短，这是比任何以滤布为介质的板框压滤机或叶片式过滤机等方便很多。微孔过滤器一般为直立安装，占地面积小。

3微孔过滤陶瓷材料的应用范围及市场领域

微孔陶瓷过滤介质(微孔陶瓷过滤砖、过滤板、过滤管、过滤拱)是由骨科(石英、氧化铝、碳化硅等)掺合一定量的黏合剂，成孔剂、稀土抗蚀剂，经过高温烧结成各种形状、各种规格，烧结成陶瓷后，在其体内形成了很多大小分布均匀，并相互连通的桥拱状开口微孔通道，固被称为微孔陶瓷。当流体从这些微小通道通过时，原水中的悬浮杂质、胶状颗粒、细菌、大分子有机物等被过滤截留，流体在微孔通道的外表面内部产生各种物理效应，达到机械筛滤、净化或扩散、流状化、吸附截留等功效。

微孔陶瓷过滤管广泛用于石油、化工、冶金、热电、水泥、医药、造纸等工业企业的环境保护“三废”治理中的固液分离、气液分离、粉料输送、油水分离、酿酒业分离、空气过滤、循环水过滤等装置中，特别适用于锅炉除尘废水和冲渣水的过滤。

微孔过滤陶瓷材料在环保领域用于废水处理中悬浮物的过滤，化学混凝后的污泥、絮凝体的过滤、污泥干化脱水；锅炉湿法除尘废水中悬浮物的过滤处理(可实现闭路循环)；离子交换法、电解法、活性炭吸附法处理废水的预处理；含油废水的油水分离处理；气浮法与蒸发浓缩的终端污泥过滤处理；放射性废物燃(焚)烧排气过滤，垃圾填埋场做渗滤垫层、多孔集气。废水渗入暗沟流入集水池集中处理，可防止二次污染或用于绿地、花坛排溃、排盐；用于气体过滤，滤除气体中的尘埃颗粒物和金属挥发物；用于重金属无机物的过滤，如铬、铜、镍、锌等废水的过滤和电解槽母液的过滤处理等。

微孔过滤陶瓷材料在工业领域，可用于四环素生产中的晶体过滤；化工双氧水生产中的水质过滤；感光胶片生产中的杂质过滤；立德粉生产中的硫化锌过滤；各种结晶物的过滤等；可用于天燃气过滤；压缩空气灰尘过滤；二氧化碳气体滤除粉尘；过滤汽油或柴油发动机燃料；过滤各种有机溶液；状态物质和液体金属杂质，如铅、锡、水银、硫磺、石蜡等；石油开采炼制前除去原油中水份；油田回灌水杂质过滤；过滤蒸气、氯气、氧气、焦炉气、三氧化硫、二氧化碳、甲烷、氢气、乙炔、二氧化硫中的尘埃、杂质；空气、蒸汽消毒过滤；散气、布气充气，把气体分散到液体中，如有色金属浮选、污水曝气、污水曝气、气浮处理等；各种自来水、工业用水、海水淡化、纯水、超纯水制备过滤处理；各种酒、饮料、葡萄糖和盐水过滤；还可作为催化剂载体等。

微孔陶瓷过滤砖由骨料颗粒、结合剂、成孔剂和稀土抗蚀剂四部份组成。通过高温烧结使其外表面和其内部形成相互连通的桥拱状开口气孔,当流体通过微孔通道时悬浮物,胶体颗粒,大分子有机物被截留在产品的表面,流体经过微孔通道产生各种物理化学效应，达到净化过滤目的。微孔陶瓷微生物过滤器,属于医用和生活用过滤材料领域的涉及用于处理含有细菌和病毒的气体或液体的一种微孔陶瓷微生物过滤器。它是以磷酸钙盐微孔陶瓷为过滤媒介的；并可以在作为过滤媒介的磷酸钙盐微孔陶瓷中复合抗生剂。微孔陶瓷微生物过滤器以具有亚微米孔隙结构的磷酸钙盐微孔陶瓷作为过滤媒介，能够有效地过滤流体中含有的细菌和病毒等微生物,复合抗生剂进一步提升产品对微生物的杀灭和抑制细菌和病毒效果。

从多孔陶瓷材料及膜材料的性能特性来讲，由于其具有良好的耐热性能和介质腐蚀性能，因此可以应用于除HF、热磷酸以外所有介质过滤。另外,多孔陶瓷过滤材料高的过滤精度、在线清洗性能以及自洁性能和良好的操作性能，使其在许多领域具有好的推广应用前景。

石油、化学工业石油、化学工业领域常涉及到工艺原料气、工艺原料液净化问题，其中少量固体必须最大限度除去。由于原料气、液常涉及高温、高压或强腐蚀性，其他分离材料无法应用，只能采用陶瓷材料。目前很多厂家都有这种要求，如碱厂滤液过滤、聚晴胺工艺料液净化，分子筛、催化剂生产过程中产品回收，钛白粉生产中偏钛酸细微粒子回收，超细粉体生产过程中产品回收，盐水及氯化钙等溶液的过滤等。另外，陶瓷过滤器在国内各大炼油厂中航空煤油过滤、催化气体净化、石蜡加氢工艺中也得到推广应用。

制药及食品行业常涉及活性炭进行脱色过滤及催化剂过滤问题。由于这些介质过滤通常要求过滤精度比较高，又常涉及到高温和腐蚀性溶液等，采用传统的袋式过滤器或离心过滤机一般很难达到好的去初效果或根本无法使用。使用微孔陶瓷或陶瓷膜过滤器则可很容易解决这个问题，它不但可以提高滤液质量，而且滤芯清洗再生效果好，可长时间连续使用。

无菌空气及压缩气体净化采用微孔陶瓷过滤器进行空气的无菌处理具有洁净状态好、滤速高、净化效果好、再生周期长、清洗效果好、可高温消毒杀菌等特点，在制药、啤酒行业发酵用无菌空气制备方面具有很好的应用前景。因此，采用微孔陶瓷过滤器代替价格昂贵的金属过滤器用于食品、酿造及制药行业发酵无菌空气的制备是完全可行的。另外，陶瓷过滤器用于高压压缩气体的净化，用于除油、除杂质，在国内也得到推广应用。其次，陶瓷过滤器在高压高温蒸气净化方面也有较大的应用市场。

4微孔过滤陶瓷材料的典型应用实例

在我国的燃煤锅炉灰渣系统水力冲渣废水处理，通常采用脱水仓+浓缩池或捞渣机+浓缩池的方式进行，处理效果不稳定且运行费用较高，难以达到水的循环利用或达标排放的要求。微孔陶瓷过滤板在工业废水处理中的应用，采用“沉淀+微孔陶瓷过滤板”处理燃煤锅炉废水与上述传统处理技术相比较，具有占地面积小、处理效果好、流程简单、运行维护费用低等优点。目前国内已有百多家燃煤锅炉采用“沉淀+微孔陶瓷过滤板”处理灰渣系统溢流废水，均能达到节能减排的效果。微孔陶瓷过滤板采用氧化铝、碳化硅、陶瓷颗粒、精制石英等为骨料，加用粘结剂和成孔剂压制成型，经1050～1350℃高温烧结而成。产品由许多大小分布均匀，且相互边贯的桥拱状开口微孔组成。当流体从微孔通过时，悬浮物质、胶体颗粒、大分子有机物被截留在微孔陶瓷过滤板的表面。

该产品具有如下主要特性：化学性能稳定，除氢氟酸外，对其他的腐蚀性液体均有优良的耐腐蚀性；耐热性良好，不会产生热变形、软化、氧化作用，在800～1000℃时可使用；气孔分布均匀，可按要求制成5～500μm的微孔孔径，可达陶瓷膜分离技术应用水准。

机械强度高，在液体压力作用下形状不变化，微孔不变形，莫氏硬度可达7级，使用寿命长； 无有害物溶出，不产生二次污染，易清洗再生，过滤周期长，过滤效果好等特点。

液-固、气-固系统的过滤与分离来讲，其过滤机理主要为：表面截留、惯性冲撞和扩散；敷膜层过滤。表面截留水中SS杂质颗粒由于比微孔孔道大而被捕捉，属表面过滤。截留只与杂质颗粒的大小有关，而与流速、流体浓度没有关系。流经微孔陶瓷过滤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的平方成正比，与流速及液体深度成反比。当流体流经微孔陶瓷过滤器时，大于过滤器微孔孔径的颗粒被截留在表面形成滤饼层，而这层滤饼相似于预涂层，这时过滤器既是过滤层，同时也相当于表面敷膜过滤的支撑层，滤后的水质也越来越好。

微孔陶瓷过滤板的微孔孔径仅设30～100μm，而废水中悬浮物粒径仅有60%～75%大于其孔径，但微孔陶瓷过滤板却能有效截留废水中90%～97%的悬浮物，这是由于锅炉废水中的悬浮物是硬性颗粒，实践证明，在过滤液体时，微孔陶瓷过滤板能够收集直径为最小孔径1/10以上的硬性颗粒，即使颗粒小于微孔陶瓷过滤板的最小孔径，但由于微孔陶瓷过滤板内部气孔是桥拱状且相互连通，这部分颗粒也完全能够截留或通过，不易在微孔陶瓷过滤板内部形成堵塞现象。而且在过滤初期，仅有微孔陶瓷过滤板是主要过滤介质，但随过滤时间的延长，堆埋的过滤板表面的灰渣层增厚，形成自滤层或掉入集灰沟内，使出水水质越来越好。随着过滤不断进行，自滤层厚度逐渐增加，阻力增大，过滤池液面逐渐上升达到衡定值。当滤池水位超过衡定值，水位逐渐上升超过保护高时，说明滤池积灰过多，阻力过大，应尽快清灰还原。因此，微孔陶瓷过滤板和灰渣层一起共同组成的过滤层能有效截留废水中大部分悬浮物。即使过滤池进水浓度过高，但是由于微孔陶瓷过滤板的特性和自滤层的共同作用，对微孔陶瓷过滤板的出水水质不会产生影响，但是，进水浓度过高必然导致过滤池负荷增大，清灰还原周期也要大大缩短，不利于微孔陶瓷过滤池的长期稳定运行。

锅炉除渣系统中，采用脱水仓或捞渣机处理渣水，受各种因素影响处理效果很不稳定，大多数时间达不到预期的处理效果，即使再进入高效浓缩池进行处理，也难以达到循环利用的要求，而如果将这部分水排放，从经济还是社会效益方面考虑都不合适，因为这部分废水水量较大，一般电厂单台600MW机组即达到120～150t/h，如不能循环使用每年要负担大量的水资源费，特别是对于缺水地区企业负担更重：同时废水排放势必污染当地环境，企业同时又要承付排污费。因此对这部分废水进行有效的处理达到100%的循环利用是十分必要的。进入微孔陶瓷过滤池渣较少，采用渣浆泵清理灰渣或煤泥即可。在设计上把过滤池分为两部分，靠近进水端留出2～4m的空间作为集灰坑，其余为过滤部分，在处理含煤废水时，因为前面有沉淀池，如果沉淀池有采用抓斗清灰，此时可在集灰坑中留出抓斗清灰的空间，当过滤池需要清灰还原时，关闭滤池进出口阀门，用渣浆泵将集灰坑内煤泥泵至沉淀池，然后用2kg压力水枪冲洗滤墙表面积灰冲洗干净，一并用渣浆泵泵入沉淀池内，使滤池恢复过滤效率如初；渣水过滤池清灰还原时利用渣浆泵将池内灰渣打回到捞渣机槽或脱水仓，然后清洗滤墙恢复过滤即可。滤池须反冲洗时，将清水池水位提到最高位，清水即从滤池清水出口反灌到过滤器内，通过水的自然压力进行自然反冲洗，时间为20～30min即可。

微孔过滤在化工生产当中应用相当广泛，化工生产中固液分离现象多，用传统的分离技术效果不好，容易带入机械渣滓等，用微孔过滤可以提高产品品质，操作简单，劳动强度小。 据报道，某公司投产了联产法 3000t/a 三聚氰胺装置现生产一切正常，最高班产达 4.7t 经济效益显著。 在三聚氰胺精制工段采用了较先进的陶瓷膜过滤技术这在同类型装置中还是首次使用。生产实践证明使用效果良好优于传统的布过滤技术。陶瓷膜过滤器外壳为碳钢内芯为不锈钢框装配陶瓷膜过滤管。陶瓷膜过滤器工作时被过滤的三聚氰胺母液从进液口进入在系统压力作用下母液通过陶瓷膜过滤管被过滤出来的清液从各收集口流出完成过滤过程。而液体中的微细悬浮物、杂质、油类物则截留在陶瓷膜过滤管外表面，当工作到一定周期，陶瓷膜过滤管所截留的微细悬浮物达到一定厚度时，压力差会增大，这时应停机调换过滤器排净余液，用温水或蒸汽冷凝液反冲洗陶瓷膜过滤管，三聚氰胺滤渣从排渣口排出，完成再生过程等待下次继续使用。由于物理方法过滤溶液中各种有效成分不会改变，过滤器截留效果好滤出清液清亮透明。三聚氰胺纯度可达99.9以上浊度、色度可降至20°以下灰分和水分也很低目前产品全部是优等品。由于产品质量有保证所以价格优经济效益可观。

与传统的布过滤设备比,同容积的陶瓷膜过滤器的处理能力是布过滤器的1.5倍,这样就可大大节约设备布局空间,同时也为今后扩大生产规模提供了有利条件。该设备再生不需蒸汽煮只需用三聚氰胺工段所收集的蒸汽冷凝液分组反冲洗即能有效反冲洗掉陶瓷膜过滤管上所附着的滤渣和油物。传统的布过滤设备复杂此设备则减少了一些烦琐的阀门和管线操作起来非常简单工效大大提高。传统的布过滤器易积渣、易堵从而使过滤压力增大必须定期抽芯清洗、更换过滤布这一工作量相当大,维修工很辛苦。布的用量也很大,导致运行成本增高。目前的陶瓷膜管耐酸、耐碱、耐高温、耐高压、耐各种有机物使用寿命长,只要定期用热水反洗,即可不需抽芯,不需更换陶瓷膜过滤管不需要蒸汽。陶瓷膜过滤管采用柱式装配方式反冲洗前余液能排干净不会浪费余液。操作弹性大;适应温度:-20～600℃,适应工作压力:0.06～1.00MPa;适应反冲压力:0.10～0.35 MPa。当过滤压差较大时一般压差不超过 0.2MPa 应停机反冲洗,为了能使滤饼不板结并且达到较好的反冲洗效果，陶瓷膜过滤器停机时应及时排净余液并反冲洗干净,冲洗压力应小于 0.35 MPa,以防超压冲破陶瓷膜过滤管,装配陶瓷膜过滤管时要仔细,特别要装正橡胶垫以防三聚氰胺母液走近路影响产品质量。

5微孔过滤陶瓷材料的发展方向

微孔陶瓷是指在陶瓷内部或表面含有大量开口或闭口微小气孔的陶瓷体，其孔径一般为微米级或亚微米级。它是一种功能型的结构陶瓷。微孔陶瓷具有吸附性、透气性、耐腐蚀性、环境相容性、生物相容性等，广泛应用于各种液体的过滤、气体的过滤及固定生物酶载体和生物适应性载体，尤其是在环境工程上得到了大量的应用，如工业用水、生活用水的处理、污水的净化等方面。微孔陶瓷滤芯，其配料重量百分组成为：硅藻土 50%～75%、多功能健康陶瓷材料8%～20%、消失物5%～10%、粘结剂5%～15%、纯碱1.5%～ 5%；经配料、混料、成型后在600～1300℃温度下煅烧制成。微孔陶瓷滤芯主要用于对饮用水进行精滤、抗菌和活化处理，同时可以去除水中的重金属离子，充分去除水中的余氯、有机化学物质、颜色与异味，通过使用该滤芯能够获取矿化、净化和活化饮用水。可应用于净水器、桶装水和分质供水等行业，也可以应用于对水质供应有相应要求的其它场合。

陶瓷滤芯的正常可刷洗次数是20～28次，陶瓷滤芯内部均匀被覆银离子以及抗菌活性成分，具有抗菌防腐作用，可将水中的细菌、微细颗粒杂质、病毒等有效除去，可广泛应用于饮用水、矿泉水的净化，除菌及医药、电子行业无菌水、消毒水、高纯水的制备、化工等涉水行业。一般可使用10～12个月，好的陶瓷滤芯可使用3～5年，甚至更时间。

陶瓷滤芯由于选用的是纯天然物理材料，所以在净水器使用过程中不会产生二次污染，同时以不象纯水机那样把水中各种矿物质全部却除，它会保留水中有益矿物质、有效去除泥砂、细菌、铁锈、永不堵塞、使用寿命长久、过滤效果卓越、净化水质甘甜等优点。而且真正的陶瓷滤芯还有一个强大的优点就是不怕堵塞，能够适应水质非常恶劣的情况，是一个全能性的选手。而一些劣质的膜过滤方式的滤芯在较好的水质条件下能较好工作，但水质较差时就会被水中泥砂铁锈、细菌悬浮物等逐步堵塞，进而失去过滤作用。

以微孔陶瓷材料做过滤介质的陶瓷微过滤技术及陶瓷过滤装置由于其不仅解决了高温、高压、强酸碱和化学溶剂介质等难过滤问题，而且由于本身具有过滤精度高、洁净状态好以及容易清洗、使用寿命长等特点，目前已在石油、化工、制药、食品、环保和水处理等领域得到广泛应用。目前，在微孔陶瓷材料的制备工艺及性能检测、陶瓷过滤器的设计及应用、陶瓷微滤膜及高温气体净化用陶瓷过滤材料及过滤装置的研制及开发方面具国内领先地位。主要产品包括各种规格的微孔陶瓷过滤元件和微孔陶瓷过滤器、高性能陶瓷膜过滤元件及陶瓷膜过滤装置、高温气体净化(高温除尘)用高温陶瓷过滤材料及高温陶瓷除尘器、高温融体过滤用泡沫陶瓷过滤元件以及陶瓷净水器、陶瓷曝气器、陶瓷消声器、各种陶瓷电解隔膜等。产品已广泛应用于化工、制药、冶金、水处理及环保工业。

通过优化工艺配方和工艺过程,制备高孔隙率高强多孔陶瓷材料,提高材料气孔均匀性;气孔率和孔径是多孔陶瓷材料的主要微孔性能指标，在满足其它强度的情况下，适当提高材料的气孔率，可以大幅度提高材料的透气性能，降低单位面积材料的流体透过阻力，提高过滤效率。为此，可以通过在多孔陶瓷基体中引入陶瓷纤维，或通过采用编制陶瓷纤维利用化学气相沉积技术来制备高强、高空隙率的陶瓷纤维复合多孔陶瓷材料。目前，多孔陶瓷用做过滤材料，其综合成本虽然要比粉末冶金过滤材料要低的多，但同其它过滤材料相比，价格仍显偏高，这也是影响多孔陶瓷材料大面积推广应用的一个主要原因。随着将来大端面陶瓷过滤器的工业化推广应用，基于材料密封等原因的陶瓷过滤元件规格尺寸也要求增大，探索新的制备工艺，制备低成本、大尺寸的多孔陶瓷制品，是发展多孔陶瓷材料产业的必然选择。

陶瓷膜材料作为一种精密过滤与分离材料，其膜层孔径大小、孔径均匀性、膜层厚度及表面缺陷等对其分离性能有很大的影响。现有的制备技术，包括支撑体技术、膜层的工艺控制技术完整膜的无损在线检测技术等很难达到制备完全无缺陷的膜的技术要求。以上问题也是制约陶瓷膜材料在国内大量推广的一个主要原因。为此，在今后的工作中应就陶瓷膜材料的表面修饰技术及在线检测技术方面做更深入的研究工作。

现有的多孔陶瓷材料功能单一,尤其用做过滤材料的多孔陶瓷材料,其过滤机理基本以物理过滤为主,今后若能采用陶瓷材料复合技术或嫁接技术制备一些多功能性陶瓷材料,如采用纳米抗菌功能材料与微孔制备技术结合,研制开发具抗菌和净化功能的微孔陶瓷材料；采用陶瓷一金属复合技术,制备具有选择吸收、催化功能的多孔陶瓷材料;采用无机和有机材料复合技术制备其他一些电传导膜、生物反应膜等，这对扩大多孔陶瓷材料的应用范围有重要意义。国内从事多孔陶瓷材料研究工作者大多数只注重于材料本身性能的研究，而缺乏对材料应用性能的研究。事实上，多孔陶瓷的应用技术，包括过滤技术、材料的清洗再生技术、过滤系统的优化等是一门很深的学问，多孔陶瓷材料推广应用一方面取决于材料本身优良的性能，而另一方面更大程度取决于材料应用技术水平的提高。因此，要提高我国的多孔陶瓷材料的产业化水平,就必须加强材料应用性能的研究,建立相应的应用研究平台，并加强企业之间的技术交流与自律。结合目前国内多孔陶瓷材料发展实际状况和需求，重点开发陶瓷微过滤材料、陶瓷膜过滤材料、高温气体过滤材料及高温气体催化分离材料及装备技术，以满足目前国内能源、化工、环保和水处理行业的需要，提高国内的过滤与分离技术水平。

6结束语

总之，随着科技和工业化生产的发展，能源、资源、三废治理等问题更加受到重视。尤其是生物化工、精细化工、能源材料等高技术领域的迅速发展，对液、固分离技术的研究和开发提出更高的要求，高分离精度、高运行效率的微孔过滤技术及微孔过滤材料愈来愈引起人们的重视。微孔陶瓷过滤材料由于具有孔隙率高、透气阻力小、可控孔径、清洗再生方便以及耐高温、高压、耐化学介质腐蚀等特点，在许多领域具有较大的应用市场。

doi:10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2015.05.007