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摘要：本文将从当前多孔陶瓷材料的概况出发，对环境工程运用多孔陶瓷材料的策略进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地应用多孔陶瓷材料。
关键词：环境工程；陶瓷材料；多孔陶瓷
引言
多孔陶瓷由固相孔隙与固相共同构成，是一个复合体，与常规密实材料有很大区别，其孔隙具备多种用途。换句话说，对多孔陶瓷材料进行利用的场合全都发挥了孔隙应有的功能，对孔隙本身加以充分利用。近些年，环境工程也开始运用多孔陶瓷材料，因此，研究环境工程运用多孔陶瓷材料的策略具有现实意义。
一、当前多孔陶瓷材料的概况
所谓多孔材料，指的是孔隙较多的一种材料，这种材料的力学性能、物理性能较为优异，被当作工程材料广泛用于各种工程，加上多孔材料具备结构与功能双重的属性，因此有极大的发展空间与潜力。根据不同的构成材质，可以把多孔材料分成泡沫塑料、多孔陶瓷材料以及多孔金属材料等。
多孔陶瓷材料属于全新的陶瓷材料，最早出现在上个世纪的五十年代末期。伴随制备技术与工艺水平逐渐提升和不同类型高性能材料大量涌现，多孔陶瓷应用的范围与领域也在进一步扩大。从功能上看，多孔陶瓷材料耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低且透过性强，因此得到医药、食品、生物、能源、环境等各个领域的应用。其中，多孔陶瓷材料已经在环境工程中经历了几十年的发展，推动了世界的环保事业。
二、环境工程运用多孔陶瓷材料的策略
（一）运用多孔陶瓷材料处理废气
在运用多孔陶瓷材料处理废气时，可以把多孔陶瓷材料当成一个催化剂的载体。伴随中国汽车行业飞速发展，国内汽车尾气大量排放并变成主要环境污染源之一。而泡沫陶瓷由于密度低、不易中毒、热稳定性好等优点，被人们用来当成汽车尾气净化器的一个载体。把具备多孔陶瓷材料的净化器设置于汽车排气管以后，能够让有害气体成功向无毒气体转化，综合转化率超过了百分之九十五。把多孔陶瓷材料使用到柴油车中，能够让炭粒净化率高达百分之五十。若炭粒已经完全充满泡沫陶瓷，则可借助电控燃烧法、催化氧化法等方式将沉积炭粒消除，让长期使用、再生使用目的得以实现。由此不难发现，运用多孔陶瓷材料处理废气效果明显。
（二）运用多孔陶瓷材料吸声降噪
与固体废物污染、大气污染及水污染相同，噪声也是一个较大的环境公害，容易让人们的生活受到较大影响。由于多孔陶瓷的孔隙多且彼此互相贯通，又能连通到外界，加上机械强度极高，因此，人们利用多孔陶瓷这些优点，将其当作吸声的优良材料。具体来讲，当多孔体中传入声波以后，孔隙中的空气在其作用下会发生振动，摩擦陶瓷的筋络。根据粘滞作用，这些声波会向热能转变并被消耗，以此来实现声音吸收的目的，如图1所示。一般来说，用多孔陶瓷材料进行吸声时，必须确保多孔陶瓷的孔隙保持在20μm至150μm之间，孔率应超过百分之六十，机械强度也应视情况来决定。与此同时，多孔陶瓷材料还有一定的耐气候性、耐火性，因此，人们近年来将其当成一种降噪隔音材料应用到隧道、地铁、高层建筑等有较高防火要求的场合，部分电影院、电视发射中心也有所应用，发挥了显著的吸引降噪效果。
（三）运用多孔陶瓷材料治理废水
很多重金属的毒性较大，平时在环境中难以代谢，对水环境产生极大污染，并威胁着水生生物与人类的生存。现阶段，人们治理重金属废水的生物处理法、物理化学法、化学法等存在二次污染、效率低下、管理繁琐、成本高昂等缺点与不足[1]。由于多孔陶瓷材料特性优异、结构特殊，能够将重金属废水的处理难题有效克服，因此多孔陶瓷材料逐渐变成重金属废水的治理热点。例如，某工作人员使用多孔陶瓷材料吸附、分离重金属溶液含有的有毒离子，将大量六价铬离子分析出来，开展了一系列污水脱色处理。该工作人员使用陶粒型的多孔陶瓷材料对含锌、含铅的废水进行了分别的处理，二者的去除率都超过了百分之九十九，其治理废水效果十分明显，使得该企业实现了环保的目的。
图1 吸声降噪的多孔陶瓷材料
（四）运用多孔陶瓷材料处理固体废物
在处理固体废物方面，主要是将大量固体的废弃物当作原料进行多孔陶瓷的制备。例如，生产氧化铝的过程中，经常排放赤泥这种工业废物，据相关人士统计，世界上每年都会排放上亿吨的赤泥，仅中国就排放了近一千万吨。针对此废弃物，我国往往采用筑坝湿法进行堆存，以此实现赤泥的处理，但是，若长期使用该方法会使大量的农田被占用，各种赤泥含碱废液容易使地下水源与地表水源遭受污染，从而对生态造成较大破坏。由于赤泥中包含Fe2O3、CaO等化学成分，比较适合陶瓷生产，因此，近年来人们开始让赤泥朝着资源化的方向发展，让铝厂使环境承受的负荷降低，能够促进其扩大再生产。与此同时，废陶瓷、废玻璃、各类矿渣、河道中的淤泥、污水厂的污泥、粉煤灰以及煤矸石等固体废物都能用于进行多孔陶瓷的制作，改善环境的质量。
（五）运用多孔陶瓷材料隔热吸能
目前，世界上的气候变暖局势不容乐观，很多再生能源不断枯竭，人们开始重视把环保、绿色、隔热的新型节能材料运用到建筑行业。不论建筑物的屋顶、门窗与外墙，都能够通过多孔陶瓷材料代替，将密实的钢窗、粘土旧式砖瓦淘汰，这样能够使建筑工程的物力、人力大大节约，并避免热量散失，实现室外、室内热量交换的阻挡，有效节省大量能源，实现环境保护这一目的。与此同时，多孔陶瓷材料具有较高的孔隙率，因此其热传导的系数不高、密度不大，从而热阻巨大、体积热容极小，能够作为隔热保温的新型材料[2]。如果把多孔陶瓷材料内部抽为真空状态，能够让多孔陶瓷材料的隔热效果进一步提高，成为隔热超能材料，进一步避免热量散失，减少环境中存在的热污染。
结语
总而言之，研究环境工程运用多孔陶瓷材料的策略具有重要的意义。相关人员应对当前多孔陶瓷材料的概况有一个全面了解，在环境工程中，能够运用多孔陶瓷材料处理废气、吸声降噪、治理废水、处理固体废物、隔热吸能，从而让多孔陶瓷材料与技术水平进一步提升，推动环境工程的稳定、长远发展。
参考文献
[1]王辉,王焕宁,朱时珍,等.多孔碳纤维增强陶瓷基复合材料抗氧化烧蚀涂层的制备及性能研究[J].稀有金属材料与工程,2018,47(S1):159-163.
[2]王俏俏,李强,于景媛.多孔Al_2O_3陶瓷/纳米ZrO_2颗粒/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[J].辽宁工业大学学报(自然科学版),2019,35(02):115-119.
论文作者:江波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/29
标签：多孔论文; 陶瓷材料论文; 孔隙论文; 陶瓷论文; 环境工程论文; 材料论文; 废水论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;