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1多孔陶瓷的研制

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(fù)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(fù)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(xué)反應(yīng)導(dǎo)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(fēng)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(fēng)干后胚體表面涂釉，風(fēng)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(yīng)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(yīng)器

選擇有效工作面積可達1．2L的廢水處理流化反應(yīng)器，反應(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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

多孔陶瓷材料作為生物載體在對污水進行處理的過程中比有機材料生物載體具有獨特的優(yōu)勢，因此越來越受到人們的重視于青睞。文中所研制的多孔陶瓷材料，作為污水處理的載體，具有比重小、生物膜的生成較快等特點。且在對污水進行處理的過程中，有著較好的去除營養(yǎng)化氨氮和COD的效果。但是其在工藝方面有著較高的要求，成本較高且具有較差的加工性，所以在今后的研究中應(yīng)注重加工性的提高、降低成本及增加重復(fù)使用次數(shù)，從而使其可作為一種主要生物載體在污水處理中廣泛使用。

作者：劉鐵艷薛汝霞單位：山東中材工程有限公司