畢業(yè)論文：陶瓷產(chǎn)品在應對“機動車污染”中的應用

陶瓷產(chǎn)品在應對“機動車污染”中的應用

作者： 朱雯倩

作者單位： 復旦大學社會學系 09300730090

關(guān)鍵詞： 環(huán)保材料 陶瓷材料 環(huán)境保護 尾氣處理 噪音污染 可持續(xù)發(fā)展 節(jié)能減排

中文摘要： 環(huán)境保護與陶瓷材料之間存在著許多不解之緣。由于新型陶瓷材料對環(huán)境保護具有重要作用,因而在環(huán)保領域的應用越來越廣泛。而機動車作為工業(yè)文明的產(chǎn)物，同時也是環(huán)境污染的一大因素。本文將圍繞新型陶瓷材料在應對由機動車引發(fā)的環(huán)境問題的應用展開介紹，體現(xiàn)其作為一種綠色環(huán)保材料的重要意義和應用價值。

英語摘要： Between environmental protection and ceramic materials, there are many indissoluble bond. Because the new ceramic material plays an important role in environmental protection, the application in the field of environmental protection become
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稱為開氣孔型；如是封閉在陶瓷體內(nèi)的孤立氣孔，則稱為閉氣孔型。根據(jù)應用的目的不同，材料的組成也不同，具體包括氧化鋁、堇青石、莫來石、海泡石、碳化硅、氧化鋯、羥基磷灰石等等。
而根據(jù)發(fā)泡、擠出成型以及有機泡沫浸漬的制備工藝分類則包括泡沫型、蜂窩型和網(wǎng)眼型2。
獨特的多孔結(jié)構(gòu)使新型多孔體陶瓷具備了熱導率低、體積密度小、比表面積高、獨特物理和化學性能的表面結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，而陶瓷材料本身具有耐高溫、化學穩(wěn)定性好、強度高等特點。因而新型多孔陶瓷材料已經(jīng)在我們的日常生活和現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應用。

尾氣過濾與凈化
機動車尾氣污染既是一氧化氮、二氧化硫等有毒氣體與不完全燃燒產(chǎn)生的碳顆粒等所造成的污染，如果不加以處理，則會造成酸雨、光化煙霧、煙塵等嚴重環(huán)境問題。如果讓廢氣通過多孔的陶瓷體，其中的有害物質(zhì)顆就會被攔截或者吸附在多孔結(jié)構(gòu)中，而凈化后的氣體就可以排放到自然界中了。新型多孔陶瓷材料則可以在這方面扮演著“環(huán)境凈化使者”的角色，如堇青石蜂窩結(jié)構(gòu)3，就是是很好的凈化物質(zhì)的載體。
城市公交車的柴油機發(fā)動時由于柴油燃燒不完全而產(chǎn)生的微細碳粒（也就是我們常常看到的公交車行駛中排放的“黑煙”），可以通過一種“壁流式”的蜂窩陶瓷來實現(xiàn)過濾。這種材料通過一定的模具擠出成型獲得類似于馬蜂窩一樣的結(jié)構(gòu)，但是蜂窩結(jié)構(gòu)的孔道分別在兩端被一隔一地堵上，因此當尾氣從入口孔道進入后必須流過蜂窩陶瓷孔道的壁，并從出口孔道排出，這也就是這種蜂窩陶瓷被稱為“壁流式”的原因。因為氣體分子非常小，所以很容易通過疏松多孔的孔壁材料，而尾氣中的顆粒物則被捕集在孔壁表面，從而達到過濾的效果。
而尾氣中有毒氣體則都需要在催化劑的作用下進行催化處理，但是催化劑必須涂覆在一種載體上才能有效的起作用。因而，可以在新型多孔陶瓷材料基體上形成高比表面積的過渡層材料，然后將催化劑負載于這層高比表面積的過渡層上，就構(gòu)成了一組催化反應器4。尾氣中的氮氧化物（NO*）、一氧化碳（CO）等對人體有害的氣體就可以通過催化轉(zhuǎn)化作用變成氮氣（N2）和二氧化碳（CO2）這些沒有毒性的氣體排放到大氣中。

噪音緩解與消除
在現(xiàn)代城市生活中，來自于道路上汽車排氣管等機械造成噪音是一種重要的污染。而新型多孔陶瓷材料豐富的孔隙可以很好地緩解甚至消除這種污染，當聲波傳播到新型多孔陶瓷材料上時，在網(wǎng)狀的孔隙內(nèi)引起空氣的振動，進而通過空氣與材料基體之間的摩擦，聲波的能量轉(zhuǎn)變成熱能而被消耗，從而達到消除噪聲的效果5。一些新型建筑材料就采用了多孔泡沫陶瓷作為墻體材料來實現(xiàn)隔音效果。目前已經(jīng)得到應用的是安裝在汽車排氣管中間的蜂窩狀新型多孔陶瓷材料，用來減少汽車排氣管的噪音，實踐證明可以達到非常好的隔音效果。

二、特種陶瓷材料
特種陶瓷又稱精細陶瓷，按其應用功能分類，大體可分為高強度、耐高溫和復合結(jié)構(gòu)陶瓷及電工電子功能陶瓷兩大類。特種陶瓷是在陶瓷坯料中加入特別配方的無機材料，經(jīng)過1360度左右高溫燒結(jié)成型，從而獲得新的穩(wěn)定可靠性能的陶瓷，通常具有一種或多種功能。如：電、磁、光、熱、聲、化學、生物等功能，以及耦合功能。

燃料節(jié)能與減排
機車發(fā)動機運行過程中，由于各種原因會出現(xiàn)燃料燃燒不完全的現(xiàn)象。燃料燃燒效率的降低不僅會產(chǎn)生大量的有害“黑煙”，同時對燃料的消耗也相當巨大。在能源越來越緊缺的當今世界，顯然與“持續(xù)發(fā)展”理念格格不入。而在這個領域，特種陶瓷6——遠紅外陶瓷也將大放異彩。
遠紅外陶瓷7是新型陶瓷的一個分支，與傳統(tǒng)陶瓷采用氧化硅、氧化鋁等高嶺土成分組成的普通陶瓷不同，遠紅外陶瓷是以20 余種無機化合物及微量金屬或特定的天然礦石分別以不同的比例配合，再經(jīng)1200～1600 ℃高溫煅燒而成，以能夠輻射出比正常物體更多的遠紅外線（紅外輻射率更高）為主要特征功能的特種陶瓷材料。
利用遠紅外陶瓷材料對燃油進行紅外輻射，可以使燃油的粘度和表面張力降低，利于霧化和充分燃燒。因此，在靠近汽車發(fā)動機的油路中利用遠紅外陶瓷制成的蜂窩狀、網(wǎng)狀或管狀元件對燃油進行活化，可促進完全燃燒、節(jié)約燃料，減輕其污染物的排放，節(jié)能效果可達到5%以上，對削減燃油污染有一定意義。
此外，用氧化鋯制成的氣體敏感陶瓷可用于尾氣排放的監(jiān)控。

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