能源在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色，但環(huán)境污染問(wèn)題是不得不面對(duì)的附帶問(wèn)題。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間的快速增長(zhǎng)，但經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)與能源的穩(wěn)定供應(yīng)是如同皮連肉這樣不可分割的關(guān)系。中國(guó)每年發(fā)電消耗電煤所產(chǎn)生的粉煤灰數(shù)量非常大，許多工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中也面臨著粉塵困擾，這種由無(wú)數(shù)微小球體組成的固體廢棄物，含有多種有害成分，堆存成本高昂，粉塵污染嚴(yán)重，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，采用合理的方式進(jìn)行有效回收與循環(huán)應(yīng)用則非常重要。在粉煤灰循環(huán)應(yīng)用工藝中高溫?zé)煔鈨艋潜夭豢缮俚牧鞒蹋苯雨P(guān)系到粉煤灰中有效成分的回收率高低和此工藝對(duì)環(huán)境的污染程度。而高溫陶瓷過(guò)濾技術(shù)是國(guó)際上近年來(lái)較為先進(jìn)的高溫含塵氣體凈化技術(shù)。
1 市面上主要的除塵技術(shù)類(lèi)別及其優(yōu)劣勢(shì)
目前國(guó)內(nèi)外除塵技術(shù)主要有旋風(fēng)除塵、布袋除塵、電除塵、電袋除塵、顆粒床過(guò)濾除塵、多孔無(wú)機(jī)膜過(guò)濾等方式。這些除塵方式的不足表現(xiàn)在以下：
旋風(fēng)除塵的除塵效率差，不能滿足環(huán)保排放需求，一般僅用于預(yù)除塵。
布袋式除塵受濾料的耐溫，耐腐蝕等性能的限制，使用溫度不能過(guò)高，一般在低于250℃下使用，顯然不能滿足高溫?zé)煔鈨艋男枨蟆?
電除塵存在電暈放電不穩(wěn)定、電極壽命短、對(duì)煙氣成分敏感、高溫絕緣等問(wèn)題，也不宜在高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用（一般低于380℃）。
顆粒層過(guò)濾除塵耐高溫、耐腐蝕，不過(guò)其過(guò)濾效率尚不理想，粉塵排放濃度偏高。金屬膜以及金屬編制的濾料價(jià)格昂貴，且由于不耐腐蝕以及磨損，應(yīng)用受到限制。
其他過(guò)濾方式中，已研究或正在研究的除塵技術(shù)有陶瓷織狀過(guò)濾器、陶瓷纖維過(guò)濾器等，這些除塵器的過(guò)濾效率都能達(dá)到99%以上，但都存在諸多強(qiáng)度低、易堵塞失效等問(wèn)題。
陶瓷膜以及支撐體含有大量的微細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)，賦予其很大的比表面積。這些孔道表面是催化劑良好的載體，在其表面負(fù)載催化劑后，可以在除塵的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)脫硫、脫硝煙氣凈化。而陶瓷膜過(guò)濾器具有耐高溫、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不變形，且可以通過(guò)多次“清洗”實(shí)現(xiàn)功能再生，使用壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，因而被認(rèn)為是高溫含塵煙氣除塵的最佳選擇之一。
2 高溫除塵陶瓷材料
高溫粉塵通過(guò)含有大量的氧化性和還原性組分，低熔點(diǎn)金屬化合物等等，這類(lèi)介質(zhì)對(duì)高溫濾材都有一定的腐蝕性。因此，良好的耐高溫和化學(xué)溫度性是高溫陶瓷過(guò)濾元件的基本條件。目前已研制的高溫陶瓷過(guò)濾材料主要分為兩種：氧化物陶瓷材料，如氧化鋁、尖晶石、堇青石、莫來(lái)石等；非氧化物陶瓷材料，如碳化硅、氮化硅等。其中，碳化硅材料具有導(dǎo)熱性好，強(qiáng)度高，熱脹系數(shù)小，抗熱沖擊性好等優(yōu)點(diǎn)，是首選的高溫陶瓷材料。
3 陶瓷膜過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理
對(duì)于氣固體系的過(guò)濾與分離，陶瓷膜過(guò)濾器的除塵機(jī)理主要為慣性碰撞、擴(kuò)散以及截留。通常，粒徑較大的粉塵由于粒徑大于膜孔徑而被捕集；中等大小的粉塵在通過(guò)膜微孔孔道時(shí)由于慣性碰撞與微孔孔壁接觸而被捕集；粒徑較小的顆粒由于布朗運(yùn)動(dòng)與微孔孔壁接觸而被捕集。
除塵過(guò)程主要分為三個(gè)階段：
第一階段，含塵氣體進(jìn)入陶瓷膜管，粉塵顆粒被膜層阻滯，此時(shí)起主要作用的是濾管表面的膜層；
第二階段，隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，膜層表面的粉塵不斷增加，在膜表面形成濾餅。這一過(guò)程中，濾餅對(duì)含塵氣體起主要的過(guò)濾作用，使得捕集效率顯著提升，這也是過(guò)濾的主要階段；
第三階段，運(yùn)行一定周期后，由于濾餅層不斷增厚，過(guò)濾阻力不斷加大，過(guò)濾速度降低，壓降增大。此時(shí)，必須及時(shí)清除濾管表面附著的灰塵，通過(guò)氣體反吹的方式對(duì)陶瓷膜過(guò)濾器進(jìn)行再生，從而恢復(fù)其過(guò)濾能力。
需要注意的是，陶瓷膜過(guò)濾清灰過(guò)程主要是靠濾管上形成的濾餅層，在清灰再生過(guò)程中，過(guò)度清灰會(huì)降低過(guò)濾效率。
4 結(jié)語(yǔ)
陶瓷膜用于高溫氣體除塵領(lǐng)域，既可以保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，又具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益。面對(duì)高溫氣體除塵的苛刻環(huán)境，傳統(tǒng)多孔陶瓷材料的應(yīng)用受到了很大的限制。因此，開(kāi)發(fā)出耐高溫、抗熱沖擊好的高溫陶瓷膜，以及對(duì)過(guò)濾及反吹清灰機(jī)理的研究將是科研工作者今后關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)，還需進(jìn)一步優(yōu)化陶瓷膜制造工藝，降低成本，以便早日實(shí)現(xiàn)陶瓷膜在高溫除塵領(lǐng)域的工業(yè)化應(yīng)用。