結構及性能,套用前景,
結構及性能
氣固分離多孔陶瓷管由於其獨特的多孔結構而具有熱導率低、體積密度小、比表面積高，以及具有獨特物理和化學性能的表面結構等優點，加之陶瓷材料本身特有的耐高溫、化學穩定性好、強度高等特點，使多孔陶瓷在能源和環境領域有廣泛的套用，具體體現在以下各個方面：
1．消聲器。在城市生活中，噪音是一種重要的污染。走在城市的街道上，可以聽到來自於汽車排氣管、飛機飛行以及空調壓縮機工作等造成的各種讓人心煩的噪聲，而這一切其實都可以通過套用多孔陶瓷得以緩解，甚至消除。多孔陶瓷具有豐富的孔隙，當聲波傳播到多孔陶瓷上時，在網狀的孔隙內引起空氣的振動，進而通過空氣與多孔陶瓷基體之間的摩擦，聲波的能量轉變成熱能而被消耗，從而達到消除噪聲的效果。現在已經得到套用的多孔陶瓷包括安裝在汽車排氣管中間的蜂窩狀多孔陶瓷，用來減少汽車排氣管的噪音。一些新型建築材料也廣泛採用多孔泡沫陶瓷作為牆體材料，實踐證明可以達到非常好的隔音效果，在住宅、影劇院、醫院等需要隔離噪音的場所具有廣闊的套用前景。
2．過濾與分離。各種廢氣、城市生活污水和工業廢水都需要進行相應的過濾和分離才能排放到自然環境中，多孔陶瓷則扮演著“環境淨化使者”的角色。廢氣和廢液中常常含有一些有毒有害的物質，比如汽車尾氣和發電廠煙氣中的煙塵，半導體工業廢水中的重金屬元素等都是重要的環境污染源，如果不加以處理，則會造成酸雨、河流和土壤的污染等嚴重後果。使用多孔陶瓷，讓廢氣或廢液通過多孔的陶瓷體，其中的有害物質顆粒物就會被攔截或者吸附在多孔結構中，而淨化後的氣體或液體就可以排放到自然界中了。
蜂窩陶瓷過濾尾氣的作用機制 這方面的一個典型套用就是柴油機尾氣過濾，在城市中，大量公車都是採用柴油機發動的，但是柴油因為燃燒不完全，在尾氣中存在數量巨大的微細碳粒，這也就是我們常常看到的公車行駛中排放的“黑煙”，這些顆粒物如果被人體吸入就會產生各種呼吸道疾病。柴油車尾氣顆粒物過濾的途徑是讓尾氣通過一種“壁流式”的蜂窩陶瓷，這種材料通過一定的模具擠出成型獲得類似於馬蜂窩一樣的結構，但是蜂窩結構的孔道分別在兩端被一隔一地堵上，因此當尾氣從入口孔道進入後必須流過蜂窩陶瓷孔道的壁，並從出口孔道排出，這也就是這種蜂窩陶瓷被稱為“壁流式”的原因。因為氣體分子非常小，所以很容易通過疏鬆多孔的孔壁材料，而尾氣中的顆粒物則被捕集在孔壁表面。但是，當捕集的顆粒物數量達到一定程度時就需要通過燃燒碳粒，再生過濾器，這樣才能降低氣流阻力，繼續正常使用。
高溫廢氣的除塵也是多孔陶瓷的一個套用典範。在已開發國家，利用多孔陶瓷除塵是一種最新、最有效的高溫煙氣除塵技術，我國有熱電廠幾百座、工業鍋爐幾十萬台，每年排放的煙塵高達一億噸以上，造成嚴重的環境污染問題，如果採用多孔陶瓷除塵將帶來巨大的環保效益。
3.催化劑載體。很多污染物都需要在催化劑的作用下進行催化處理，但是催化劑必須塗覆在一種載體上才能有效的起作用。與金屬、高分子等材料相比，陶瓷材料更適用於各種高溫、腐蝕性環境，因此被廣泛套用在催化劑載體領域。目前得到廣泛套用的多孔陶瓷催化劑載體包括用於化工領域的陶瓷膜和用於汽車尾氣淨化的蜂窩陶瓷，具體而言是在多孔陶瓷基體上形成高比表面積的過渡層材料，然後將催化劑負載於這層高比表面積的過渡層上，就構成了一組催化反應器。比如汽車尾氣中的氮氧化物、一氧化碳等對人體有害的氣體就可以通過催化轉化作用變成氮氣和二氧化碳這些沒有毒性的氣體排放到大氣中。雖然起催化作用的是催化劑，但是多孔陶瓷支撐體起到了提供催化反應器和分散催化劑的重要作用，而且支撐體本身性能的優劣（化學穩定性、熱穩定性等）將直接影響到催化劑效能的發揮。
4.保溫隔熱材料。多孔陶瓷具有較高的氣孔率和較低的基體導熱係數，所以這種材料具有很好的隔熱保溫效果。利用多孔陶瓷的這種優點可以將其用於各種防止熱輻射的場合，以及用於保溫節能方面，因此從環保和節能兩方面來說都是有利的。舉個例子，當冬天或者夏天我們在室內打開空調的時候就需要房屋具有良好的隔熱能力，否則室內溫度的調節就很難實現。如果房屋的隔熱效果很差，那就像開著門窗讓空調工作一樣，基本上不能達到調節溫度的效果，而且因為空調不停地工作而帶來了電能的巨大消耗。使用多孔陶瓷製備的建築材料就可以讓房屋具有非常好的保溫隔熱效果，這種先進的材料目前在國內部分新建的住宅小區和辦公樓中已經得到套用。除了日常生活中的套用，多孔陶瓷在航空航天領域也有著重要的套用，比如太空飛行器的熱保護系統就廣泛採用了多孔陶瓷材料。
5.燃料電池材料。為了緩解能源危機，尋找新的能源，人們提出了使用燃料電池技術來發電，具體而言就是採用氫氣、甲烷等燃料通過電化學反應，將化學能轉化成電能。歷史上燃料電池套用的範例是它曾“參與”了20世紀60年代末美國的“阿波羅”登月計畫。該項技術採用了清潔的原料，發電過程沒有污染排放，是一種綠色能源技術，因此得到了世界各國的廣泛關注，並且已經成為當今科技競爭的前沿課題。固體氧化物燃料電池（SOFC）是目前燃料電池領域的研究熱點。
套用前景
基於多孔陶瓷膜的過濾性能, 可開發多種形式的過濾裝置, 有如下方面的套用:
1) 燃煤電廠陶瓷膜過濾器除塵裝置. 這被認為是一種最為可信的除塵技術. 目前燃煤電廠採用的靜電除塵器, 設備投資大, 能耗高, 除塵的效果仍達不到陶瓷膜的水平.
2) 冶金行業的陶瓷膜過濾器收塵裝置. 有色金屬冶煉中, 精礦和浸出渣的乾燥廣泛採用迴轉乾燥窯. 乾燥窯產生大量的煙塵, 含有金屬微粒, 對環境造成污染. 煙氣溫度與其露點溫度(45~65℃) 很接近, 易造成煙氣的結露. 另外, 乾燥窯煙塵具有一定的吸濕性. 由於乾燥窯煙氣的特殊性, 給煙氣的收塵帶來一定的問題和困難. 用陶瓷膜過濾器進行高溫收塵, 則可很好地解決上述問題.
3) 煤的潔淨燃燒新工藝——集成氣化聯合循環發電(IGCC) 路線, 是世界各國都在投資發展的新型高效發電技術, 21世紀將實用化. 在煤氣化反應塔和脫硫裝置之後進行高溫氣體粉塵濾除, 利用陶瓷膜過濾器是最佳技術.
4) 工業氣體淨化, 特別是高溫煙氣和化工行業氣體, 包括工業流程中原料氣中固體粒子的脫除與淨化, 尾氣中固體顆粒的脫除等, 直接關係到下游設備的運行壽命和運行安全, 而這些工業爐窯煙氣中的飄塵( 小於10μm的顆粒) , 會危及人體健康. 對於上述處理要求, 普通除塵器很難達到, 但對於無機陶瓷膜過濾器則正是其優勢所在.
5) 回收有用的粉體, 特別是高附加值粉塵的回收. 例如在石油化工廠流化床設備中回收催化劑, 在氣流輸送與噴霧乾燥過程中收集粉料, 納米材料生產和其它超細粉體生產中粉體的回收等.
6) 隨著環保要求的提高, 為了保護人類的健康, 像垃圾焚燒, 特別是放射性、傳染性等有害廢物的燒縮過程, 為防止有害粉塵污染大氣, 利用高效能的陶瓷膜過濾器是一種切實可行的方法.
