玻璃纤维是一种人造无机非金属纤维材料,它的主要原料资源贮量很大,具有相当好的物理化学性能,如耐热、耐酸喊、抗腐蚀、电性能好、透光性能好、质地柔软、易于制成膜组件并加工成形等持性,还具有优越的比强度,所以说它不失为一种ft良的生态环境材料。而环境问题是当今全世界人们*关心的问题之一,环境是人类进行生产和生活的场所,也是人类生存和发展的物质基础。由于科学技术的进步,社会化大生产不断发展,人们的生产、生活不断地影响周围的环境质量,许多环境因素的改变,木利于人类进一步的生产和生存,因此,我们必须重视环境的保护,研究环境治理的方式方法,提出有效的改良或根治措施,使人类的社会再生产处于良性循环之中。
生态环境是人类生存和发展所必须的生态因素,我国政府也已明确了保护环境是我国必须长期坚持的基本国策之,因此,开发出高性能的生态环境材料是一项较好的措施。而生态环境材料主要包括:(1)净化材料,即能分离、分解或吸收废气、废液的材料(2)绿色能源材料,指洁净的能源、废热能源等,如太阳能、风能、水能源等。(3)绿色建材,指有利于健康,有利于环境的建筑材料,它包括废弃物建材、节能型建材、健康型建材、抗菌建材等。
环境是一个非常复杂的系统,按环境要素可分为大气环境、水环境、土壤环境、生物环境(如森林环境、草原环境)等。本文就从这几个角度来简述玻璃纤维的应用情况。
1玻璃纤维在大气环境中的应用1.1玻璃纤维过滤材料玻璃纤维过滤材料在环境保护方面的应用前景非常广阔,尤其在改善废气成分,降低粉尘排放量等方面,更是做出了相当大的贡献。例如,美国lollingsworth Vose公司已开发出一种新的低硼玻璃纤维过滤材料,可解决悬浮分子污染(AMC,AirborneMolecularContamination)带来的问题。有人研究得出,在一种过滤性能非常优良的玻璃纤维空气过滤纸的制造过程中,在玻璃纤维纸的粘结剂中加入无机材料,并且无机材料的颗粒直径小于玻璃纤维的直径,这样可提高玻璃纤维空气过滤纸的粉尘收集效率。一种电收尘器的袋滤器用的气体过滤纸,由粉尘收集层和净化层组成,粉尘收集层由植物纤维和合成纤维组成,而净化层就由植物纤维、合成纤维和玻璃纤维组成。一种用溶胶-凝胶工艺在表面涂覆选择性催化还原剂的玻璃纤维过滤布除了可滤除废气中的固体颗粒外,还可以减少废气中的氮氧化物排放量。一种高硅氧玻璃纤维过滤布可用于从80C:以上的高温气体中滤除固体粉尘,因此可直接用于工业窑炉废气的消烟除尘,无需先对废气进行冷却,可降低废气处理的费用。一种用于汽车尾气净化装置的玻璃纤维气体过滤纸与用烧结工艺制得的固体催化剂一起使用,除了可以滤除汽车尾气中的固体颗粒外,还可以将尾气中的有害气体转化成无毒物质。在一种废水处理装置的气体排放控制系统中使用活性碳颗粒、离子交换树脂、聚合物吸附剂、发泡材料和玻璃纤维过滤网可以滤除排气体中的摔发性有机化合物和其它有害物质。
1.2其他玻璃纤维材料有人研究成功一种浆料,将它用泵(例如污水泵、泥浆泵、离心泵等)或喷洒器喷洒在粉煤灰堆场上,可以在粉煤灰堆场的表面上形成一层防水、耐碱、抗老化和抗冻的薄膜,从而防止粉煤灰对大气环境造成污染。这种浆料由硅酸钠溶胶、硅酸盐水泥、硬化剂(例如NaSiF6、Na2S4、CaCI2等)和增强纤维(例如玻璃纤维、聚合物纤维)等组成。
将一种耐热度高于85(:的无机纤维作为催化剂W3的载体材料,可用于从废气中除去氮氧化物。
将一种玻璃纤维网状材料用作Ti2、V23、M23、W0等催化剂的载体材料,可用于从垃圾焚烧炉和各种燃烧炉的废气中除去氮氧化物。
在用氧化氯化氢的方法制取氯气时,为了使催化剂的活化稳定,可使用玻璃棉除去循环气体中的硫酸雾。
2玻璃纤维在水环境中的应用美国伊利诺斯大学研制的酚醛涂层玻璃纤维可能是治理环境污染的一大突破。用这种纤维织成耐磨织物后可有效而方便地代替常用的活化碳粒子来吸收环境污染物。他们采用能够织成各种形状的玻璃纤维为原料,织成玻璃布后浸渍于一种酚醛树脂中,然后通过一种化学反应"活化",在碳中蚀刻成很多微孔。反应的好坏决定微孔的结构和孔表面的化学性质,进而决定涂覆体的吸收性能。并且由于被该纤维吸收的物质一经加热就可脱吸,所以被吸物的处理或回收也很容易。
0C公司在比利时的巳attice工厂采用Advantex玻璃纤维技术,实现了废水处理和回收(超滤)的技术升级,使耗水量减少50%以上,废水中污染物含量减少约80%.在一种从水中除去清洗油和切削油的装置中,使用玻璃棉作为吸附材料,可用于处理大流量的机械厂工业废水。
一种玻璃纤维过滤材料可测定海水中颗粒状有机氮的含量。
3玻璃纤维在生物环境中的应用空气净化、抗菌、产生负离子等均属于森林环境功能。例如,一些玻璃纤维制品已大批量用于碳黑、水泥、冶金工业以及焚烧烟气的除尘净化中,达到净化空气、减少污染的目的,并兼有杀菌、除异味的效果。一种玻璃纤维空气过滤纸,是由玻璃纤维和脱臭剂沸石组成,因此将它用于空气调节系统中可以除去空气中的异味,如烟草烟臭味,从而达到净化空气的目的。
―种采用间苯型聚酯树脂和玻璃纤维网格布制成的白色玻璃钢地板,具有强度高、耐腐蚀、不会滋生细菌、表面光滑、施工方便等优点。一种具有抗菌效果的墙地砖是将以丙烯酸酯为主要组分的聚合物乳液和陶瓷粉末均匀混合后,喷涂在玻璃纤维非织造物或玻璃纤维布上,待树脂固化后就可以将它切割成所需尺寸的墙地砖。据称,这种墙地砖可以在医院中使用,因为它们对绿脓杆菌和抗青霉素金黄色葡萄球菌具有很强的杀菌作用。美国一公司使用镀银玻璃纤维开发成功一种具有杀菌作用的玻璃钢,可以用于制造在医院中使用的各种物品,包括家具和医疗器械。日本一电气公司在电气设备、汽车零部件、家具、冰箱等玻璃钢制品的表面贴上一层具有杀菌作用的玻璃钢层,该玻璃钢层由含有银的化合物,例如CawP4))/Ag的玻璃纤维布和聚酯树脂制成。
4玻璃纤维在土壤环境中的应用玻璃纤维和有机纤维材料结合加工成土工材料用于防水土流失;将玻纤喷洒在地上可形成弹性的多孔毡,从而保护刚播种的农田免遭冲刷。
德国一家公司正在研究把玻璃纤维和合成纤维用作土壤的加固材料,以提高土壤的强度,经过玻璃纤维和合成纤维加固的土壤可以用于固体废弃物的填埋坑。
5其他环境领域5.1固体废弃物固体废弃物是指人们在生产和生活过程中排放的不可利用的固体和泥状物质。如人们在曰常生活中抛弃的果皮、空罐头盒等生活垃圾,在开发资源和产品生产中产生的废渣、污泥等工业垃圾,都是固体废弃物。
由于石灰、粉煤灰混合物具有碱性,并且具有T定的强度,所以可以用作处理含铜、镍和镉等元素的有毒固体废弃物的填埋材料,并且效果很好。印度一大学研究得出在石灰、粉煤灰混合物中加入玻璃纤维等加固材料,可以改善这种填埋材料的强度性能,并进一步提高其效果。
美国一家公司在淤泥中加入玻璃纤维增强材料和胶凝材料,使水分含量高达25%-75%的淤泥变成半固体材料,经过这样处理的淤泥可以用作土木工程中的回填材料。
有研究者用玻璃纤维布作为负载基质,应用溶胶-凝胶(SOL-GEL)技术制备了Ti2薄膜,分别采用波长为254nm低压汞灯和400W高压汞灯作为光源,应用于成分极其复杂的垃圾渗滤液的处理中,曰本一家公司研究成功种由短切玻璃纤维、碳黑和液体树脂等配制成的粘合剂。这种粘合剂同集料混合后可以用于制造存贮有害废弃物的容器,如存贮含有铅、汞和多氯联苯等严重污染环境的化学物质的工业废弃物,以免这些化学物质进入周围环境。
5.2噪声吸音是玻璃纤维毡的特性之它是声学工程中使用的主要吸音材料,适用于室内音质、吸声降噪、隔声罩、声屏障、消声器、消声室、轻薄板墙的隔声、固体声隔声以及隔振等。玻璃纤维保温过滤毡是将玻璃纤维切割成一定长度后,经开松、梳理、针刺工序,制成毛毡状的材料,是一种高级空气过滤、消音、隔热、保温材料,并具有耐热温度高、保温性能好、吸音率大、尾气过滤效率高的特点,被广泛应用于生化、机电、冶金、石油、化工、煤炭、建筑、交通等行业,尤其适用于汽车、轮船、火车等厢体的夹层保温及消音系统。一种飞机用的内装饰板的制造方法为:将玻璃纤维和热塑性聚合物粉配制成料浆,在网带上使料浆脱水成型成连续的毡,再将所得的毡热压成板材。这样制成的板材结构膨松,具有隔音和吸震作用,在接触火焰时不易被火焰穿透,发烟量少。一种氧氮化物玻璃纤维,可用作高性能绝热隔音材料和过滤材料。
以上几个环境要素并不是孤立的,而是紧密相联,息息相关的。“三废”中的污染物质直接或间接地通过大气、水质、生物向土壤中输入,使土壤遭受污染,而被污染的土壤中的污染物质再向外界环境输出,又使大气、水体、生物遭受污染。随着国民经济的不断发展和环境保护要求的不断提高,玻璃纤维在环境方面的应用领域将不断拓宽,在科研人员的努力下,将开发出更新更好的玻纤产品来为我国的环境保护事业做出贡献。