一、陶瓷過濾器的工作原理

陶瓷過濾器由一個(gè)多孔體組成，其中有幾個(gè)需要凈化的流體的主要流路從一個(gè)端面滲透到另一個(gè)端面，濾膜安裝在主流路的內(nèi)壁表面上。（1）需要凈化的流體通過端面上的開口流入主流路徑，然后通過過濾膜和待凈化的多孔體內(nèi)部，從多孔體的外周表面作為純化流體取出。（2）需要凈化的流體通過多孔體的外周表面流入其中，然后通過多孔體內(nèi)部和待凈化的濾膜，從主流路徑端面的開口中取出作為凈化液。

二、陶瓷過濾器的主要特點(diǎn)

1、除氫氟酸和濃堿外，對所有腐蝕性液體均有優(yōu)良的耐腐蝕性;

2.耐熱性好，無熱變形，軟化或氧化。它仍然可以在更高的溫度下使用;

3、氣體分布均勻，可根據(jù)需要形成0.1~600mm孔徑;

4、剛性大，在流體壓力作用下不引起形狀變化和孔隙變形;

5.在精密過濾的情況下（作為特殊情況），為了防止污染液體，不允許微量的滲出物。使用陶瓷過濾器時(shí)，通常沒有滲出物，并且根據(jù)《食品衛(wèi)生法》也符合要求。因此，它可以在家禽業(yè)中采用。

6.陶瓷過濾器收集的固體積聚在過濾層外或過濾層內(nèi)部，堵塞過濾器的孔隙，從而過濾能力會下降。這種堵塞狀態(tài)可以采取多種形式，例如在表面上收集的固體;固體進(jìn)入過濾器的內(nèi)層;固體積聚在表面上形成粗糙的表面（如過濾層）。在這些情況下，雖然過濾能力逐漸減少，但下降的程度是不同的。

7.雖然陶瓷過濾器可用于其他多孔體無法到達(dá)的高溫區(qū)域，但最好用于1000°C以下的高溫區(qū)域;C時(shí)過濾燃燒廢氣，熔融金屬和吹氣進(jìn)入高溫爐的噴嘴。

8.對于清潔流體，流體通過陶瓷過濾層的滲透量與面積和壓差成正比，與板厚和粘度系數(shù)成反比。過濾器（過濾器）層被視為毛細(xì)管的集合，通過毛細(xì)管的流體流動(dòng)可以用以下公式表示：

v=（π·d4·ΔP）/（128η·l）=（π·d4·ΔP）/（128α·η·L）

此外，空氣結(jié)合率與ε的關(guān)系;而每單位面積N的毛細(xì)管數(shù)和毛細(xì)管d的直徑可以用下式表示：

ε=（π/4）d2·N

因此，穿透量V可以用以下公式表示：

V=N·v=（d2·ε·ΔP）/（32α·η·L）

在公式中，

V—每單位時(shí)間每單位面積的滲透體積（cm3/cm2·sec）;Δ壓差（達(dá)因/厘米2）;

L——過濾器（過濾器）層的厚度（厘米）;

毛細(xì)管直徑（厘米）;

l—毛細(xì)管的長度（cm）;

α——曲率 （1~3）。

換句話說，通過陶瓷過濾層的流體滲透量與過濾器的孔隙率和毛細(xì)管直徑的平方成正比。增加粘結(jié)劑的用量，擴(kuò)大粒徑分布范圍等。將減少孔隙率和ε;和液體滲透量。因此，應(yīng)以粘合劑的用量和粒徑分布作為過濾器的制造條件。

三、陶瓷過濾器的結(jié)構(gòu)與材料

陶瓷過濾的研究主要集中在兩個(gè)方面：一是陶瓷過濾器的材料，包括其制造工藝和性能;另一個(gè)是陶瓷過濾器的結(jié)構(gòu)，包括其形狀，放置位置，過濾機(jī)制和過濾效果。

過濾材料的選擇應(yīng)根據(jù)過濾器要去除的夾雜物的類型，還應(yīng)考慮材料的抗蠕變性和抗熱振動(dòng)性。大量實(shí)驗(yàn)表明，陶瓷過濾器的材料、孔隙率和內(nèi)表面粗糙度會影響過濾效果。

陶瓷過濾器的結(jié)構(gòu)由其材料決定。根據(jù)材質(zhì)的不同，陶瓷過濾器可分為兩大類：陶瓷泡沫過濾器和顆粒陶瓷過濾器。

（1） 泡沫陶瓷過濾器

泡沫陶瓷過濾器的開孔體積為75%至90%，通常根據(jù)每英寸孔數(shù)（ppi）進(jìn)行分類。例如，10 ppi的陶瓷泡沫過濾器的孔徑為1778μm;30 ppi 的陶瓷泡沫過濾器的孔徑為 711 μm。泡沫陶瓷過濾器的厚度一般為25毫米。在澆注系統(tǒng)中，有垂直安裝和水平安裝。結(jié)構(gòu)根據(jù)具體用途設(shè)計(jì)。

用于陶瓷泡沫過濾器的材料有NCL-莫來石，ZrO2，Zr-SiO4，Al2O3等。采用Al2O3泡沫陶瓷，運(yùn)行過程中不易碎，具有良好的抗熱振動(dòng)和開裂性。在1700°C的高溫熔融金屬流動(dòng)下具有很強(qiáng)的抗蠕變變形能力。由于開孔的高孔隙率（75%至90%）和薄孔壁，泡沫陶瓷過濾器在與熔融金屬接觸之前不需要預(yù)熱。

（2） 陶瓷微粒過濾器

陶瓷微粒過濾器的結(jié)構(gòu)是上下孔的支撐板，中間有顆粒填料，顆粒填料上鍍一層活性吸附材料，如下圖所示。支撐板的厚度一般為12毫米，孔徑為4.5至13毫米。陶瓷微粒過濾器代替MgO或Al2O3作為填料，并根據(jù)要過濾的夾雜物類型使用活性吸附劑。

CaO耐火材料是一種用于陶瓷微粒過濾器的良好填料。它不僅可以利用物理吸附的原理，還可以通過化學(xué)反應(yīng)去除夾雜物。但是，有兩個(gè)原因限制了其廣泛使用。首先，它需要極高的燒結(jié)溫度（高于1800°C;C）獲得必要的密度和機(jī)械強(qiáng)度。其次，在常溫常大氣下容易補(bǔ)水。

CaO耐火材料的優(yōu)點(diǎn)是耐火度高，堿度高，鋼水過濾性好，資源極其豐富。提高鋼液過濾用CaO耐火材料耐水化性能的方法如下：

（1）大力提高CaO耐火材料的燒結(jié)度，較大的晶體尺寸，采用超高煅燒或熔融石灰;

（2）在CaO表面形成保護(hù)膜;

（3）在CaO燒焦產(chǎn)物上浸涂焦油或有機(jī)樹脂膜作為中間過渡措施;

（4）在CaO中添加少量化學(xué)添加劑，以降低CaO的燒結(jié)溫度。

四、陶瓷微粒過濾器的應(yīng)用

目前，陶瓷過濾器在催化貴金屬回收、流化床燃燒、煅燒、有機(jī)廢物氣化發(fā)電、建材、化工、各種工業(yè)窯爐等工業(yè)過程中高溫?zé)煔鈨艋仍S多工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。高溫?zé)煔鈨艋膽?yīng)用也會出現(xiàn)在冶煉、材料生產(chǎn)、玻璃制造等常在接近大氣壓的條件下進(jìn)行。

陶瓷過濾器最突出的應(yīng)用是燃煤發(fā)電領(lǐng)域煙塵的凈化。由于全球?qū)﹄娏Φ男枨蟛粩嘣黾?，煤炭是解決電力問題的主要來源。關(guān)于此類化石燃料的不可再生性，有必要最大限度地提高發(fā)電效率，減少世界各國的大氣污染，特別是中國這個(gè)燃煤大國。通過循環(huán)流化床（CFBC）發(fā)電和煤氣化（IGCC）發(fā)電，以及它們的組合發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電效率的提高。煤氣化的發(fā)電過程不同于傳統(tǒng)的蒸汽機(jī)。煤被加熱汽化后，煤氣在進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)（燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)）之前需要凈化。也就是說，必須清除任何灰塵或其他雜質(zhì)。大多數(shù)發(fā)電廠將進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的允許粉塵濃度限制在 5 mg/m3 以下。

理論上，最好小于1 mg / m3。除塵系統(tǒng)的工作溫度往往為350~1000°C，壓力為1~2.5SPa。因此，要在如此高溫高壓下達(dá)到如此高的凈化效果，陶瓷過濾器必須成為首選。