气凝胶在建筑节能领域的应用形式与效果分析

放入污泥热解反应器采用硅碳棒加热，产生的气体经脱脂棉、　蛇形冷凝管及洗气瓶冷凝和过滤后通过湿式气体流量计用气　袋收集　，采用６８９０ＧＣ型气相色谱对气体组分进行测定，分析　剂料比对污泥热解特性的影响　。　３不同剂料比对污泥热解特性的影响　气凝胶在建筑节能领域　的应用形式与效果分析　不同剂料比条件下的热解三相产物产率分布如图１所示，　催化剂添加量对于热解气和热解油的产量影响较大，对于焦炭　的影响相对较少，不同催化剂添加量条件下产气率在１８．３５％～　石静　３０．３５％之间，产油率在１７．１６％～３６．０３％之间。剂料比为１０：１０　（广东埃力生高新科技有限公司，广东英德５１３０００）　时，产气率最高，达３０．３５％，相较于本组最低产气率提高了约２　倍，且此时的产油率最低。ＣａＯ价格低廉，来源广泛，对污泥热　解有较好的催化效果，可以促进有机物质的分解，生成更多的　摘要：现如今，气凝胶这一新型材料在建筑行业中得到　热解气　。本试验条件下，结果表明剂料比为１０：１０时，ＣａＯ有　了广泛的应用和发展，该材料含有特殊的纳米多孔结构，呈固　效的促进了焦油的二次裂解，提高了产气率。　不同剂料比下污泥热解产气各组分比例变化如图２所示，　体形态，并且具有良好的隔热、防火性能，应用起来轻便、节能、　不同催化剂添加量条件下，污泥热解后Ｈ　随着剂料比的添加所　保温效果突出。但考虑到气凝胶在建筑领域中的应用并不是　占比例逐渐升高，ＣＯ：则呈现完全相反的趋势，ＣＨ　和ＣＯ的组分　非常成熟，本文主要结合气凝胶的自身特征以及其在建筑中的　比例随催化剂的添加变化并不明显。Ｈｚ、ｃＨ４、ＣＯ所占气体组　主要应用形式，进一步探索建筑领域应用气凝胶的主要效果，　分比例相对较高，当剂料比为１０：１０时ＣＨ　、Ｈｚ、ＣＯ三种气体组　分比例之和可达８８．４２％，此时ＣＯ：所占组分比相对较低，为　并对气凝胶在建筑中未来的发展进行了分析和展望，希望能够　８．２３％，与剂料比为２０：１０时的产气品质接近。ＣａＯ可以裂解焦　为建筑行业提供有价值的参考经验。　油，并且作为ＣＯ：吸收剂，吸收污泥热解产生的ＣＯ　，促进ＣＯ＋　关键词：建筑节能；气凝胶；领域；应用；形式与效果　Ｈ　Ｏ—ｃ０：＋Ｈ　的发生，提高Ｈ　浓度ｍ，因污泥热解机理复杂，热　解气各组分变化规律尚不明显。在考虑产气率和经济因素条　我国城市化进程不断加快，对能源的需求结构也随之发生　件下，剂料比为１０：１０时污泥热解产气品质最优。　了重大变革，从全国整体新能源消耗总量来看，建筑企业的能　４结语　源消耗量占有很大比重，建筑节能也是我国节能战略发展的重　（１）机械化学预处理条件下，剂料比为１０：１０时，污泥热解　要内容之一。传统的节能材料早已不能满足现在的建筑节能　产气率最高，为３０．３５％。　（２）机械化学预处理条件下，剂料比为１０：１０时，热解气中　需求，新型的优良建筑节能系统可以有效降低建筑能源的损　可燃气体组分含量相对较高，且ＣＯ　相对较低，在考虑产气率和　耗，而气凝胶就是新型建筑节能材料的典型代表。气凝胶自身　经济因素条件下，剂料比为１０：１０时污泥热解产气品质和热解　具有特殊的纳米多孑Ｌ结构，应用性能优越，其性能与结构也被　气产率相对最佳，为污泥能源化处理处置提供了新的思路。　参考文献：　不断延伸和加强，在建筑领域中取得了良好的应用效果，气凝　［１】王建俊，王格格，李刚，等．污泥资源化利用【ＪＪ．当代化工，　胶材料在建筑行业中具有相当可观的应用前景。　２０１５，４４（１）：９８－１００．　１气凝胶的概论以及制备　［２　Ｓｋｏｉ２１ｌｏｕ　Ｖ．Ｋａｎｔａｒｅｌｉｓ　Ｅ．Ａｒｖｅｌａｋｉｓ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｂｉｏｍａｓｓ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｏｎ　Ｈ２　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｓｈ　ａｎｄ　ｔａｒｂｅｈａｖｉｏｒ　ｄｕｒｉｎｇ　ｈｉｇｈ　ｔｅｒｎ—　气凝胶也被叫做冻烟或者是固态烟，是目前为止，市场上　ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｔｅａｍ　ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＨＴＳＧ）ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆＪ１．Ｉｎｔ　Ｊ　Ｈｙｄｒｏ　Ｅｎｅｒｇｙ，　存在的最轻的固体材料。研究发现，气凝胶与其他建筑材料不　２００９，３４（１４）：５６６６—５６７３．　同的是其内部含有三维网状分子结构，这也使得气凝胶具有的　［３】Ｊａｍｉｌ　Ｋ，Ｈａｙａｓｈｉ　Ｊ　Ｉ，“Ｃ　Ｚ．Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ａ　Ｖｉｃｔｏｒｉａｎ　ｂｒｏｗｎ　性能相对特殊和优良，在建筑应用中具有较好的隔音、隔热、防　ｃｏａｌ　ａｎｄ　ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｎａｓｃｅｎｔ　ｃｈａｒ　ｉｎ　Ｃ０２　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ　ｉｎ　ａ　ｗｉｒｅ—　ｍｅｓｈ　ｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２００４，８３（７／８）：８３３—８４３．　火等效果，非常符合现代建筑的建设需求。　［４］Ｗａｎｇ　Ｐ　Ｆ，Ｊｉｎ　Ｌ　Ｊ，Ｌｉｕ　Ｊ　Ｈ，ｅｒ　ａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｔａｒ　ｄｅｒｉｖｅｄ　气凝胶的生产主要包括三大部分：第一部分，制备湿凝　ｆｒｏｍ　ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，１０４（２）：１４—２１．　胶。使用凝胶法来产生湿凝胶，在此过程中使用的凝胶通过一　［５］Ｓａｎｔｈａｎａｍ　Ｐ　Ｒ，Ｄｒｅｉｚｉｎ　Ｅ　Ｌ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｓｃａｌｅｄ—ｕｐ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｂａｌｌ　ｍｉｌｌｉｎｇ［Ｊ］．Ｐｏｗｄｅｒ　Ｔｅｃｈ—　定的化学反应，将凝胶液体中分散的纳米粒进行合理的凝聚，　ｎｏｌｏｇｙ，２０１２，２２１：４０３—４１　１．　使其在逐渐呈现出比较明显的、连续的、三维网状分子结构。　【６】Ｊｉｎｇａｉ　Ｓｈａｏ．Ｒｏｎｇ　Ｙａｈ，Ｈａｎｐｉｎｇ　Ｃｈｅｎ．ｅｔ　ａ１．Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　ｅｆｆｅｃｔ　第二部分，将湿凝胶老化。在溶胶通过反应达到自身的凝胶点　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅｓ　ｏｎ　ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｅｗａｇｅ　ｓｌｕｄｇｅ『Ｊ］．Ｆｕｅｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，９１（９）：１ｌｌ３—１１１８．　时，就把硅聚合物转移到盛放溶胶的容器之中，进行填充操　［７】邓文义，于伟超，苏亚欣，等．生物质热解和气化制取富　作。其实，还有许多没有发生过化学反应的活性基团存在于凝　氢气体的研究现状ｆＪ１．化工进展，２０１３，３２（７）：１５３４—１５４１．　胶的硅骨架上，而这种环境基础恰好是缩合反应与水解反应的　发生条件，只要经过足够的时间发生反应，就可以进一步强化　二氧化硅的氧化结构。第三部分，对湿凝胶进行干燥操作。这　一部分是气凝胶制备的关键环节，处于制备工作的最后一个流　２０１８￣０３Ｎ　ｔｔ．ｓ￣ｆ　３１　程，超临界干燥法与常压干燥法是制备过程中经常使用的方　与传统建筑材料相比，气凝胶材料本身具有良好的隔热、　法，其中常压干燥法操作流程相对简单，但是这种方法容易导　保温、防火等性能，在建筑领域可以说具有相当大的应用价　致凝胶收缩进而产生开裂的问题。而超ｉｌｋ界干燥法可以有效　值。目前在建筑领域当中，主要有以上讲述的三种气凝胶应用　不管是对建筑结构的保护方面，还是对于建筑　防止这类问题的发生，能够抵消溶剂中毛细管的张力作用，不　方式，可以看出，过超临界干燥法的工艺成本比常压干燥法的成本要高出很多。　内管道等结构的保温方面，气凝胶材料的使用性能都具有相对　突出的特色和优势，尤其在建筑能源的节约方面，该材料的节　能环保的效果非常突出。但是为了使气凝胶在我国建筑领域　２在建筑中气凝胶材料的主要应用形式　２，１气凝胶毡　所谓气凝胶毡，就是指要将气凝胶与纤维增强材料相结合　拥有更宽广的发展空间，我认为该材料还应该在以下方面做出　来进行符合操作，能够有效解决气凝胶易碎、易裂以及机械强　改良与优化。第一，不断开发和创新复合气凝胶建筑材料，将　度低等难题，进而能够在实际的建筑应用中发挥出更大的应用　气凝胶材料与现存的建筑材料进行合理的复合生产，一方面可　价值。能够增强气凝胶毡的材料主要分为两种：一种是具有较　以填补气凝胶本身存在的缺陷，另一方面可以大大减少气凝胶　例如在实际建筑中将石膏板或者聚氨酯泡沫与　强耐高温性能的无机材料，比如玻璃纤维、硅钙石等材料；另一　材料的使用量，不断优化气凝胶在建筑中的应　种是，具有优良韧性的有机纤维材料，例如芳纶纤维材料以及　气凝胶进行复合开发等。第二，聚氯酯纤维材料等。把纤维增强材料融合到已经植被完成的　用方案，可以适当的结合当前发展的计算机或者物联网等科学　技术，对气凝胶的应用方案进行调整和优化，有利于在最大程　流动性较强的溶胶之中，接下来在干燥凝胶的过程中制备出最　终的气凝胶材料。　度上节约建筑工程的应用能源，同时还要大力宣传气凝胶的应　２．２气凝胶板　把纯气凝胶与金属、有机聚合物或者纤维材料等物质进行　复合，最终形成具有刚性的气凝胶复合板。考虑到可以与气凝　胶相复合的物质与材料种类较多，并且统一种物质也具有不同　的符合方法，所以最终得到的气凝胶产品种类也是丰富多样　的，比如可以制造出具有保温功能的隔热板等，类似的，可以生　产中各种性能的建筑材料和构件。　用效果，使其在建筑市场中站稳脚跟。第三，尽可能的降低气　凝胶的制备成本，气凝胶材料要想在建筑领域中得到广泛的应　用和推广，就必须将其制备成本控制在合理的价格范围之内，　可以用选择成本相对较低的制备材料和制备方法来调整和控　制其整体的制备成本。　４结语　近几年来，我国经济技术不断发展，综合国力逐步增强，社　改进气凝胶的制备方法和操作流程就可以产生具有刚性　会的整体耗能量也随之增多，其中建筑耗能占据总体的四分之　性能的气凝胶纤维符合材料，但需要注意的是，纤维材料与相　一，换句话说，建筑行业必须采取有效的手段来帮助社会节能　建筑人员也应该具备良好的环保素养。而气凝胶的应用　应添加剂的用量应该结合气凝胶的实际情况进行判断和调　环保，气　整。目前，市场上的商用气凝胶复合板基本是由无机纤维毡混　恰好符合我国能源战略的节约需求，与传统建筑材料相比，合二氧化硅气凝胶制成的，例如我们国内的埃力生气凝胶公司　凝胶具有更好的保温效果，能源消耗相对较少，在建筑领域中　　生产制备出的ＧＹ０６系列气凝胶，就是采用的纳米技术，该气凝　具有更加宽广的应用和发展空间。胶在建筑工程应用中完美展现出了其整体的憎水性能。　参考文献：　［１】郭晓煜，张光磊，赵霄云，等．气凝胶在建筑节能领或的　２．３气凝胶颗粒　Ｊ］．硅酸盐通报，２０１５，３４（２）：４４４～４４９，４５５．　气凝胶颗粒的主要成分一般是二氧化硅气凝胶，这种气凝　应用形式与效果ｆ胶主要包含两种特性：一方面是亲水性，另一方面是疏水性。　而气凝胶颗粒的制备方法通常使用一次成型法或者是二次成　［２】程颐，成时亮．气凝胶材料及其在建筑节能领域的应用　与探讨［ｊ１］．建筑节能，２０１２，４０（１）：５９～６３．　型法。甲酰胺是一次成型法中使用的主要反应催化剂，凝胶的　ｆ３】王立新．二氧化硅气凝胶纳米孔隙绝热材料气相导热规　．华北电力大学（北京），２０１６，６２（３）：１６５～１６６．　前身为水玻璃材质，处于常压状态中，应用凝胶法来制备生产　律研究　】出不同直径大小的二氧化硅气凝胶颗粒。　［４】张伟，李莉．氧化硅气凝胶隔热复合材料在建筑节能应　Ｊ１．塑料工业，２０１６，４４（５）：１０～１４，２５．　在常压状态中合成气凝胶颗粒并不是一项很难的工作，也　用中的研究进展ｌ就是说，该流程的可操作性、可行性都比较强。研究显示，存在　许多厂家已经制备出了不同类型的、性能优良的气凝胶颗粒，　『５１程颐，成时亮，阮丰乐，等．气凝胶材料在墙体保温系统　中的应用ｌＪＪ．新型建筑材料，２０１２，３９（９）：８Ｏ～８３．　并应用到了商业建筑当中，改善了常规建筑材料的使用性能，　在建筑领域具有相当大的实用价值和发展前景的。　３对气凝胶应用前景的展望　３２　ｆ化工　２０１８￣ｇ０３月