论文总字数：24307字

摘 要

由于当下环境污染的日益增重，中国各省各地PM2.5严重超标，对于大气污染的源头即工业排放的烟气进行环保处理势在必行。本文针对市场上已有烟气除尘技术和烟气除尘材料制备技术的不足，提出了采用挤出成型法制备一种新型高温烟气除尘用多孔陶瓷材料的技术。制备出了一种可以长期使用、耐高温、低过滤阻力、高抗折强度、低收缩率和高过滤效率的除尘材料。

本文研究以莫来石和玻纤为基体材料，加入活性炭和淀粉作为造孔剂，并研究了烧成温度、烧成制度、造孔剂比例和含量、基体材料比例对材料性能的影响，且通过扫描电镜、TG—DSC对材料的微观结构和程序升温降温过程中重量的变化进行了表征和分析。具体研究内容和结论包括：

研究了900℃、1000℃、1050℃、1075℃、1100℃下不同温度对材料性能的影响。综合各个温度下的强度、阻力、开孔率及收缩率选择烧成温度为1100℃，同时加入不同含量和比例的的活性炭与淀粉作为造孔剂，并调整基体材料（莫来石和玻纤）的配比。最终确定了材料的最佳原料质量比例是莫来石：玻纤：活性炭：淀粉：CMC=70:30:12.5:12.5:8，此时生产出的陶瓷材料具有最高的性价比。

关键词： 过滤阻力 抗折强度 收缩率

ABSTRACT

Due to the growing environmental pollution and serious PM2.5 over certain limits around China's provinces , it is time to cut off the origin of atmospheric pollution which is the industrial emission of flue gas and immediately start environmental protection. In this paper, a new technology of making a new type of porous ceramic materials which is used in flue gas dust removal in high temperature is proposed, which is based on the shortage of the technology of flue gas and dust removal at present. A kind of dust removing material which can be used for a long time,in a high temperature, low filtration resistance, high bending strength, low shrinkage rate and high filtration efficiency was prepared.

In this paper, we study on mullite and glass fiber as the substrate material, adding activated carbon and starch as pore forming agent, and the firing temperature, firing procedure, pore forming agent content and ratio, matrix material proportion on the properties of the material effects and by SEM, TG - DSC on the material microstructure and process heating cooling process in weight changes were characterized and analyzed. The specific research contents and conclusions include:

The effects of different temperatures on the properties of the materials at 900℃, 1000℃, 1050℃, 1075℃ and 1100℃ were studied. The sintering temperature（1100℃） was confirmed by comparing strength, resistance, porosity and shrinkage rate in each temperature. By adding different content and ratio of activated carbon and starch as pore forming agent, and adjusting the ratio of matrix materials (mullite and glass fiber),the ultimately mass ratio of raw material proportion is mullite: glass fiber: activated carbon:starch:CMC=70:30:12.5:12.5:8, while the production of ceramic materials has the highest value.

Key words: Filtration resistance Bending strength Shrinkage rate

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 当今大气污染分析 1

1.1.1 国内大气污染状况 1

1.1.2 国外大气污染状况 2

1.2 工业烟尘的危害 2

1.2.1 烟（粉）尘化学成分对人体的有害程度 2

1.2.2 烟（粉）尘的分散度趋向于更加危害人体健康、 2

1.2.3 烟（粉）尘浓度的危害 3

1.3现有主要除尘设备简介 3

1.3.1 袋式除尘器 3

1.3.2 静电除尘器 4

1.3.3 旋风除尘 4

1.3.4 颗粒层除尘器 5

1.3.5 陶瓷气固分离材料 5

1.4 除尘陶瓷材料的过滤机理 6

1.5 多孔陶瓷材料制备工艺 7

1.5.1 添加造孔剂制备工艺 7

1.5.2 发泡制备工艺 8

1.5.3 挤出成型制备工艺 8

1.5.4 有机泡沫浸渍制备工艺 8

1.5.5 Sol-Gel制备工艺 9

1.6国内高温除尘陶瓷材料研究现状 10

1.6.1 国外高温除尘多孔瓷材料研究现状 10

1.6.2 国内高温除尘陶瓷材料研究现状 10

第二章 材料的制备与性能测定 12

2.1 实验原料 12

2.2 实验仪器 12

2.3 表征和测试方法 13

2.3.1 扫描电镜(SEM)分析 13

2.3.2 TG-DSC分析 13

2.3.3 过滤阻力的测定 13

2.3.4 材料抗折强度的测定 14

2.3.5 材料气孔率的测定 14

2.3.6 烧成线收缩率测试 15

第三章 多孔陶瓷材料的基础研究 16

3.1 前言 16

3.2 材料TG-DSC分析 16

3.3 材料的烧成制度 17

3.4 烧成温度对材料性能的影响 18

3.4.1 烧成温度对材料过滤阻力及抗折强度的影响 18

3.4.2 烧成温度对材料气孔率的影响 19

3.4.3 烧成温度对材料收缩率的影响 19

3.4.4 小结 20

3.5 造孔剂配比对材料性能的影响 20

3.5.1 不同造孔剂配比对材料阻力及强度的影响 20

3.5.2 不同造孔剂配比对材料收缩率的影响 21

3.5.3 小结 22

3.6 造孔剂含量对材料性能的影响 22

3.6.1 不同造孔剂含量对材料阻力的影响 22

3.6.2 不同造孔剂含量对材料强度的影响 22

3.6.3 不同造孔剂含量对材料收缩率的影响 23

3.6.4 小结 24

3.7莫来石玻纤比例对材料性能的影响 24

3.7.1 不同莫来石玻纤比例对材料阻力的影响 24

3.7.2 不同莫来石玻纤比例对材料强度的影响 24

3.7.3 不同莫来石玻纤比例对材料收缩率的影响 25

3.7.4 小结 25

第四章 结论与展望 26

4.1 结论 26

4.2 展望 26

参考文献 28

致 谢 31

第一章 文献综述

1.1 当今大气污染分析

众所周知，正常的空气成分按体积分数计算约含78%的氮气、21%的氧气、0.939%的稀有气体、0.031%的二氧化碳以及0.03%的其他气体和杂质。自中学开始，我们深入探究了氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳和其他气体的各项物理性质与化学性质，并通过实验发现它们给人类带来的好处与坏处，加以利用或提早预防。然而，近年来随着大气污染愈演愈烈，人们开始意识到大气中的“杂质”已然成为人类生产生活中不可忽视的“危险品”。那么大气中的杂质究竟是什么呢？研究表明：当今中国的飞速发展伴随着大量钢铁、煤炭的消耗，炼钢厂、发电厂在燃煤的过程中往往做不到安全环保地处理烟气排放，排放的烟气中含有大量直径小于或等于2.5微米的颗粒，这些颗粒中富含大量有毒、有害物质且可在大气中长时间停留、扩散，这也就是我们常说的PM2.5。2015年2月央视著名记者柴静为我们带来了有关雾霾调查的纪录片—《穹顶之下》 ，片中通过大量理论依据和测试数据证明了雾霾对人类健康的危害，他们有一个简单的结论，pm2.5上升到200微克每立方米的时候，我们各种呼吸系统疾病和心血管系统的疾病死亡率会增加14%到26%。

1.1.1 国内大气污染状况

我国大气污染程度越发严重，而由于我国环境治理中，仅水污染与固体废弃物治理的市场化程度较高，其余如大气污染治理由于易受天气影响并且会在不同地域间转移，因此一直以来，政府对大气污染治理的积极性较低，效果较差。

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