Bông thạch anh là một loại cát thạch anh có độ tinh khiết cao (hàm lượng SiO₂ thường ≥99,9%) làm nguyên liệu thô, vật liệu sợi vô cơ được làm từ nóng chảy, phun hoặc chải. Nó có các đặc tính cốt lõi như chịu nhiệt độ cao, chống ăn mòn, dẫn nhiệt thấp, ổn định hóa học mạnh mẽ. Việc sử dụng rộng rãi bao gồm nhiều lĩnh vực như công nghiệp, phòng thí nghiệm, bảo vệ môi trường, năng lượng mới, v.v., cụ thể có thể được chia thành các loại sau theo kịch bản ứng dụng:
I. Lĩnh vực phòng thí nghiệm: "Vật liệu phụ trợ cốt lõi" để xử lý mẫu và bảo vệ dụng cụ
Trong phân tích hóa học, đặc tính vật liệu và các kịch bản phòng thí nghiệm khác, bông thạch anh chủ yếu được sử dụng trong "lọc, hấp phụ, hỗ trợ", để giải quyết các tạp chất gây nhiễu trong xử lý mẫu và vấn đề bảo vệ dụng cụ:
Làm sạch mẫu so với bảo vệ cột trong phân tích sắc ký
Là chất làm đầy ống lót cho các cổng mẫu của sắc ký khí (GC)/sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC): bông thạch anh trơ (không phản ứng hóa học với mẫu) và có thể lọc các tạp chất rắn trong mẫu (như hạt, dư lượng điểm sôi cao), ngăn chặn sự xâm nhập của nó vào cột sắc ký gây tắc nghẽn cột; Đồng thời, nó có thể phân tán mẫu lỏng thành các giọt nhỏ, nâng cao hiệu quả khí hóa mẫu, giảm độ rộng của đỉnh và đảm bảo độ chính xác của phân tích.
Ví dụ, khi phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu trong thực phẩm, dầu mỡ, sắc tố và các tạp chất khác trong chiết xuất mẫu sẽ được hấp thụ bởi bông thạch anh, tránh ô nhiễm cột sắc ký và kéo dài tuổi thọ cột.
Lọc và hấp phụ trong quá trình xử lý mẫu trước
Đối với chiết pha rắn (SPE), khử vi sóng và các bước tiền xử lý khác: bông thạch anh có thể được sử dụng làm lớp lọc để tách các hạt rắn trong mẫu (như bùn trong mẫu đất, sợi trong mẫu thực vật); Nó cũng có thể hấp thụ các tạp chất phân cực (chẳng hạn như độ ẩm, axit hữu cơ phân tử nhỏ) trong mẫu, nâng cao độ chính xác của các xét nghiệm tiếp theo.
Ví dụ, khi các mẫu kim loại khử vi sóng được lọc bằng bông thạch anh, có thể loại bỏ lượng mưa oxit chưa hòa tan hoàn toàn và tránh can thiệp vào kết quả phát hiện quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
Hỗ trợ và cách nhiệt trong các thí nghiệm nhiệt độ cao
Trong lò nung, lò ống và các thiết bị nhiệt độ cao khác, bông thạch anh có thể được sử dụng làm vật liệu hỗ trợ cho tàu sân bay mẫu (chẳng hạn như hỗ trợ thuyền thạch anh, nồi nấu kim loại), hoặc làm đầy các khe hở của dụng cụ để đóng vai trò cách nhiệt, ngăn ngừa mất nhiệt, trong khi tránh ô nhiễm do tiếp xúc trực tiếp giữa các thành phần kim loại và mẫu (chẳng hạn như tan ion kim loại).
Thứ hai, lĩnh vực công nghiệp: "vật liệu chức năng" chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn kịch bản
Trong sản xuất công nghiệp, bông thạch anh dựa vào đặc tính chịu nhiệt độ cao (nhiệt độ sử dụng lâu dài có thể đạt 1000-1200 ℃, ngắn hạn có thể chịu được hơn 1400 ℃), kháng axit và kiềm, trở thành vật liệu chính của thiết bị nhiệt độ cao, dự án chống ăn mòn:
Cách nhiệt và cách nhiệt cho thiết bị nhiệt độ cao
Là vật liệu cách nhiệt lót cho lò nung, nồi hơi, lò nứt: độ dẫn nhiệt của bông thạch anh rất thấp (khoảng 0,03W/(m · K) ở 200 ℃), thấp hơn nhiều so với bông cách nhiệt truyền thống (như len đá, len thủy tinh), có hiệu quả có thể giảm tổn thất nhiệt thiết bị và giảm tiêu thụ năng lượng; Đồng thời, đặc tính chịu nhiệt độ cao của nó có thể thích ứng với môi trường nhiệt độ cao bên trong lò nung, tránh lão hóa và đốt cháy vật liệu cách nhiệt ở nhiệt độ cao.
Ví dụ, lớp lót tường lò của lò thủy tinh chứa đầy bông thạch anh, có thể làm giảm nhiệt độ bề mặt từ 500 ℃ xuống dưới 80 ℃, nâng cao an toàn hoạt động.
Hỗ trợ luyện kim loại và xử lý nhiệt
Trong quá trình đúc, ủ của hợp kim nhôm, thép không gỉ và các kim loại khác, bông thạch anh có thể được sử dụng làm "vật liệu phủ" để bảo vệ bề mặt chất lỏng kim loại và ngăn chặn quá trình oxy hóa; Nó cũng có thể được sử dụng làm "vật liệu niêm phong" của lò xử lý nhiệt, lấp đầy khoảng trống của cửa lò, duy trì bầu không khí trơ bên trong lò (như nitơ, argon), tránh quá trình oxy hóa kim loại hoặc carburizing.
Lót ống chống ăn mòn với thiết bị
Đối với đường ống, bể vận chuyển axit mạnh (ví dụ: axit sulfuric, axit nitric), kiềm mạnh (ví dụ: natri hydroxit) hoặc dung môi hữu cơ, bông thạch anh có thể hoạt động như một lớp lót hoặc miếng đệm, sử dụng tính ổn định hóa học của nó (không phản ứng với axit và kiềm) để ngăn chặn sự ăn mòn của thiết bị, đồng thời đóng vai trò niêm phong, hấp thụ sốc và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
III. Bảo vệ môi trường và lĩnh vực năng lượng mới: lọc và xúc tác "phương tiện truyền tải chính"
Trong quản trị môi trường, sản xuất năng lượng mới, bông thạch anh chủ yếu được sử dụng trong "lọc chất gây ô nhiễm" và "chất xúc tác mang", đóng vai trò tách và hỗ trợ xúc tác hiệu quả:
Lọc nhiệt độ cao trong xử lý khí thải
Là vật liệu lọc nhiệt độ cao cho khí thải công nghiệp (như khói nhà máy điện, khí thải đốt rác): bông thạch anh có thể lọc các hạt bụi trong khí thải (như PM2.5, tro bay) trong môi trường nhiệt độ cao 300-800 ℃, đồng thời chịu được sự ăn mòn của khí axit trong khí thải (như SO₂, NOx), tránh thất bại của bộ lọc.
Ví dụ, trong hệ thống xử lý khí thải của nhà máy đốt rác, túi lọc bông thạch anh có thể chặn hiệu quả các hạt mang chất gây ô nhiễm như dioxin và nâng cao hiệu quả làm sạch.
Chất xúc tác oxy hóa tiên tiến trong xử lý nước
Trong việc xử lý nước thải hữu cơ chịu phân hủy (ví dụ như nước thải in và nhuộm, nước thải dược phẩm), bông thạch anh có thể hoạt động như một "chất xúc tác", tải titanium dioxide (TiO₂), chất xúc tác ozone, vv, tăng tốc độ phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ bằng cách hấp phụ xúc tác hiệp đồng; Cấu trúc xốp của nó cũng có thể nâng cao diện tích tiếp xúc của nước thải và chất xúc tác, cải thiện hiệu quả xử lý.
Cách nhiệt và cách nhiệt cho pin năng lượng mới
Trong sản xuất pin lithium-ion, pin nhiên liệu, bông thạch anh có thể được sử dụng như một "lớp cách nhiệt giữa các lõi" để ngăn chặn quá nhiệt cục bộ gây ra nhiệt mất kiểm soát khi pin ngắn mạch; Nó cũng có thể được sử dụng như một "lớp hỗ trợ của vật liệu điện cực", sử dụng độ ổn định cao của nó để tránh phản ứng với chất điện phân, nâng cao sự an toàn của pin và tuổi thọ chu kỳ.