毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1. 课题背景
目前，随着工业化发展进程逐步加快，空气中污染物成分和形式逐渐增加，PM2.5指数逐渐上升，特别是最近几年来在全国范围内爆发的持续雾霾天气，给人们的生活和身心健康带来了严重的危害，空气防护和治理工作迫在眉睫。
高温尾气排放是空气污染的重要原因之一，在现代工业生产过程中，涉及高温尾气净化的领域十分广泛，能源工业、冶金、机械、化工、水泥等，这些工厂的高温尾气净化是首要解决的问题。高温尾气净化主要包含两部分：颗粒粉尘污染物的去除和气体有机污染物的脱除[1]。
传统高温尾气净化技术主要有过滤，吸附，吸收等方法，通过棉花，石棉及PP纤维等材质来过滤脱除空气中的灰尘及微生物等杂质；通过分子筛，活性氧化铝吸附等方法来脱除空气中的水分和二氧化碳。这些净化方法在不同程度上都存在压降大，能耗大，频繁再生及设备尺寸大等缺点。
近年来，膜技术作为一种新型的分离技术得到了快速发展。根据膜材料及膜结构的不同，膜分离技术可以用于空气中的灰尘、细菌、微生物等固态颗粒物以及水分、二氧化碳等杂质脱除。相对于传统的分离净化方法，膜技术具有高效，低能耗，设备紧凑，压力损失小等优点。近年来，陶瓷分离膜的研究开发已得到了人们的高度重视，并在液相分离与净化、气体分离与净化和膜反应器方面有着广泛的应用，涉及到环保、食品、化工、医药、生物技术等诸多领域。目前开发的有氧化铝质、氧化钴质、氧化硅质、硅酸铝质、碳化硅质、沸石等。
在传统的尾气处理工艺以及膜技术应用于高温尾气处理工艺中，除尘和气体净化通常是分开的单元操作，这使得工艺过程变得复杂，成本较高；气体净化主要包括硫氧化合物，氮氧化合物以及VOC的脱除，过程大多涉及催化反应，因此，催化剂的收集也是一个重要的问题，目前，存在的问题是颗粒尺寸较小的催化剂会大量附着在膜表面，甚至于堵塞膜孔道，这就会引起反应体系中催化剂浓度的降低，随之导致了反应速率和膜渗透通量的降低。特别是在高温气体处理过程中，使用分开的单元操作时，先过滤后催化，气体需重新升温，能耗大；先催化后过滤，由于颗粒物沉积会导致催化剂快速失活[2]。催化膜是将催化剂与膜分离耦合的另一种方式，它是将一种或多种催化剂以一定的方式、顺序添加或负载在膜材料上，实现二者的结合，使传统膜材料在具备选择性分离的同时兼具一定的催化功能。这种方式可以很好的避免由于催化剂流失带来的反应速率的下降[3]。
在陶瓷高温除尘器的基础上，高温气体净化一体化技术应运而生，即在陶瓷过滤器外表面涂一层过滤薄膜，在陶瓷内部加催化剂作为催化层[2]。这种一步解决高温尾气。这一合成技术中，选择合适的陶瓷过滤支撑体是首要的问题。
2. 过滤载体的选择
SiC作为非氧化物陶瓷的代表，具有很高的耐热性、热导率和优良的耐腐蚀性等性能。泡沫碳化硅是采用一定的方法将碳化硅成形为泡沫的一种陶瓷类多孔体。泡沫碳化硅有如下特性：(l) 具有均一的三维网状结构；(2 ) 气孔率高，有较大的连续通孔；(3 ) 透气性好，压力损失少；(4 ) 电阻率小，可通电发热；(5 ) 耐热性高达1500℃；(6 ) 热容量小， 热导率极高；(7 ) 质轻、耐腐蚀性优良；(8) 强度较高， 且切断、打孔等加工容易；(9 ) 与流体的接触面积大；(l 0) 在骨架表面也有微细气孔存在(大约占了骨架部分体积的30%左右)。
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