1.前言
高速發展的經濟使水資源的污染日趨嚴霞，而人民群眾對生活用水的水質要求越來越高。我國不少城鄉均面臨水質性缺水的問題，加之目前自來水廠沿襲的傳統給水工藝和供水管網本身存在的實際問題，導致城市自來水的水質提高非常困難。生產一種經濟實惠、操作簡單而又安全可靠的家用凈水器可以很好地解決上述矛盾，對提高人民生活水平及衛生水平大有幫助，可以收到良好的社會效益和經濟效益。
陶瓷濾芯是凈水器的核心部件，它通過過濾，吸附等物理方法，除去水中的雜質及細菌，把普通自來水變成凈化水，不會產生二次污染，不消耗能源，具有環保、節能的特點。我所根據市場需要，組織陶瓷濾芯的開發，經一年的試驗研究，現已開始批量生產，產品經國內凈水器廠家試用，其使用效果達到進口同類產品水平，產品價格只相當于進口產品的1／5，用戶反映良好，所研制的技術獲國家發明專利(專利號：ZL03l26598.7)。
2.實驗內容
2.1技術路線確定
凈水器陶瓷濾芯屬于多孔陶瓷。多孔陶瓷的生產方法近年來應用比較成功、研究比較活躍的有：添加造孔劑工藝、發泡工藝、有機泡沫浸漬工藝、溶膠—凝膠工藝等。添加造孔劑工藝能生產形狀復雜的產品，可制取各種氣孔結構的多孔制品，使燒結制品既有高的氣孔率，又具有很好的強度。比較適合于凈水器濾芯生產。因此，本項目采用添加造孔劑的技術路線。
2.2配方研究添加造孔劑
工藝是通過在陶瓷配料中添加造孔劑，在坯體中占據一定的空間，然后經過燒成，造孔劑分解離開基體，形成氣孔來制備多孔陶瓷。其配方結構一般由基體材料、熔劑、造孔劑、粘合劑組成。根據基體材料不同有剛玉質、堇青石質、石英質等。由于凈水器濾芯只在常溫使用，從生產成本和使用效果考慮，本項目采用石英質配方。
凈水器陶瓷濾芯要求是在保證過濾精度的前提下，有盡可能大的過濾速度，這關鍵在于造孔劑的種類和用量選擇。我們經反復篩選試驗，成功地將造孔劑和粘合劑并為一體，通過選擇合適的有機粘合劑，在成型時與瘠性基體材料結合，賦與泥漿良好的成型性能和坯體強度；在燒成過程中揮發形成氣孔。既簡化了配方，又較好地解決陶瓷濾芯小孔徑與大滲透量的矛盾。
2.3工藝研究
2.3.1成型工藝
注漿工藝能使基體材料與造孔劑較好的混合，制成的多孔陶瓷氣孔分布均勻，設備簡單又能生產復雜器型的產品。該工藝的技術關鍵是料漿的制備，我們通過粘合劑的選擇，調整分散劑加入量等實驗，采用球磨機混磨方法制備料漿。既保證混料的均勻性，又使料漿有良好的成型性能，可在石膏模中成型多種不同器型的產品。
2.3.2燒成方法
本項目研制的陶瓷濾芯，配方中含有大量有機添加劑，在燒成過程中以氣體形式集中排出；同時基體材料一石英在升降溫過程中均有晶型型轉變，引起體積變化。因此，極易在燒結過程中出現坯體開裂。通過燒成方法的研究，采取嚴格控制升溫速度，控制有機添加劑分解速度等方法。有效地解決燒成過程坯體開裂、黑心等問題，燒成的合格率達到80％以上。同時，通過對不同燒成溫度對陶瓷濾芯性能影響的研究，確定了合適的燒成溫度。
2.3.3后加工工藝
陶瓷濾芯需與塑料件裝配，尺寸精度要求高。表面需平滑，無裂紋。為達到客戶要求，我們專門設計二種專用機械，對燒成的坯體做后加工處理，保證了產品尺寸準確，表面平滑。
2.3.4生產工藝流程
配料-球磨-注漿-修坯-燒成-后加工-檢驗-包裝-成品
3.實驗結果及討論
3.1不同粘合劑含量的影響
在配方中以同比例柯機粘合荊取代石英，注成m155盤狀濾芯，燒成后測過濾速度，吸水率、抗折強度，結果如下：
本項目將成4L齊JJ與粘合劑合為‘體，其加入量在18～26％均可滿足成型需要。從試驗結果看，隨加膠革的增加過濾速度加快，加入量至26％時，過濾速度增加趨緩，繼續增加加膠量將增加成本，給成型、燒成_L藝帶來不便，故加膠量以26％為好。
3.2不同細度的影響
將不同細度泥漿注成m155盤狀濾芯，于同一燒成溫度下燒成，檢測過濾速度及細菌去除率等一降能如下：
試驗結果，隨著3201：1篩余的增加，過濾速度加快，但由于結構趨于疏松，除菌率逐步下降，同時，燒后坯體表面粗糙，易掉粉。岡此，細度以320目篩余0.5～2％為宜。
3.3不同燒結溫度的影響
將同批成型的坯體，于不同燒成溫度燒成，測其主要性能如下：
試驗結果，隨著燒成溫度提高過濾速度加快，抗折強度增加，但超過1100。C以后，由于孔徑變大，過濾速度明顯加快，除菌效果變差，同時，坯體強度太高，不利于使用時對濾芯的再生處理，也給后加工帶來困難。因此，燒成溫度以1050℃為宜。
3.4陶瓷濾芯主要技術指標
1、過濾速度：50ml／min(①155盤狀產品，Ap=200mmH20)
2、細菌去除率：大于97％
3、抗折強度：大于7.5Mpa
4、吸水率：50±2％
產品外觀平整、潔白，強度適中，易于再生，可用毛刷、砂紙打磨，清水沖洗或反洗。濾芯自身清潔狀態好，無毒、無味、無異物脫落，符合GBl7219—1998《生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全評價標準》。成本低，質量達到進口產品水準，價格僅是進口產品的五分之一。
4.結論
1、本項目成功地將成孔劑與粘合劑并為一體，簡化配方，減少成本，其配方燒成范圍廣，生產工藝經批量生產檢驗，穩定可靠。
2、本項目開發的陶瓷濾：蒼，經用戶試用達到進口同類產品水平，成本大幅下降，有良好市場前景。
限于實驗條件，未能對微孔直徑、形狀等顯微結構進行檢測、分析。有待在今后做進一步的研究。