水处理
在水处理领域,比如污水净化、纯水制备、饮料加工、工业给水、泳池净化、水族景观净化,均用到大量石英产品。水处理领域中采用石英砂滤料进行杂质过滤处理,采用石英玻璃管制成的紫外线杀菌灯进行杀菌处理。
石英砂滤料
过滤是利用过滤材料(滤料)对污水中的杂质进行阻隔分离的技术手段,通过滤料的截留、沉降和吸附作用,达到净水的目的。既用于污水预处理,也用于污水最终处理阶段。天然的石英砂是历史最悠久的滤料之一,具有来源广、价格低、机械强度和化学性能好等特点。不同颗粒度的石英砂用在过滤流程的不同阶段。可有效去除水中的悬浮物,并对水中的胶体、铁、有机物、农药、锰、细菌、病毒等污染物有明显的去除作用。具有过滤速度快、过滤精度高、截污容量大等优点。
紫外线杀菌
紫外线杀菌是安全的饮用水、沐浴、再生水处理的必需环节。紫外线通过破坏微生物(细菌和病毒)的DNA,阻止其感染及再生。即使是低剂量的照射,紫外线对具有氯抵抗性的病原体“隐孢子虫”和“贾第鞭毛虫”也能起到4-对数级别的消除量。因此在世界范围内,紫外线被广泛用于祛除“隐孢子虫”的另一道屏障。
紫外线在多层处理系统中具有高性价比,在用氯对市政供水进行消毒的地区,紫外线可以提供更高层次的安全保障,有效减少氯的摄入量。并且在多层处理系统中应用紫外线的成本显著低于臭氧及膜过滤。与此同时,紫外线消毒不会产生任何有害副产物并且不会影响水质的气味和口感; 而采用氯消毒有可能会产生三卤甲烷, 臭氧则可能会生产溴酸盐。
掺杂的透紫外石英玻璃在紫外(UV)频段具有高透光率,在254nm波长处具有超过90%的透射。利用此特性制成杀菌灯的石英灯管、石英套管。
家用电器
石英玻璃经常用作家用电器中耐高温、高温沾水部件(石英玻璃可用于1000°C高温),比如石英管电暖炉、石英管电热器、烤箱中碳纤维加热管的管体、洗碗机套管、壁炉外壁;UV石英玻璃管还用于家用杀菌,比如家用杀菌灯、空气净化器中杀菌、鞋柜杀菌。
照明与光学
照明灯具
金属卤化物灯是一种管壁负荷比较大的灯种,泡壳温度很高,一般在500~1000°C之间,只有石英玻璃管能够耐此温度;同时石英玻璃管膨胀系数小,不会因为灯管冷热不均而炸裂。
照明灯具名称 | 主要应用 |
---|---|
管型卤钨灯 | 大型广场、车站、码头以及建筑场地施工照明 |
冷反光杯灯 | 宾馆、娱乐场所及家庭居室照明装饰,喷泉水下夜景照明 |
杀菌灯 | 医疗卫生、饮食行业、消毒处理 |
汞灯、钠灯 | 大型广场及城镇道路照明 |
氙灯 | 火车、汽车前照灯 |
复印机扫描仪光源 | 各类复印机、激光扫描、打印机专用灯管 |
紫光灯 | 验钞、防伪、探测 |
诱蚊集渔灯 | 灭蚊、捕鱼 |
光学应用
优良的石英玻璃能够透过紫外线、可见光和红外线,且硬度高、热膨胀小、结构尺寸稳定,耐化学腐蚀与射线辐射,因此在各种光学系统中,广泛用作透镜、棱镜、透光窗、照相机镜头、反射镜、天文望远镜等。
此领域用石英玻璃要求具有高度的光学均匀性,针对不同适用波长采取不同的加工工艺。
工业高温视窗
因石英玻璃具有高透光率和耐高温性能而被广泛用于工业窑炉、锅炉、隧道炉及其他高温场合的观测窗口。
化工及实验室
石英玻璃管经常用于制作化学反应容器、反应管道,在化工企业中用于强酸与高温条件下的化学反应。石英玻璃管与石英玻璃片还用于制作耐腐蚀、耐高温的实验室试管、容器、载玻片、盖玻片。比如Iacovino博士于1010°C高温下在石英玻璃管内合成氧化钴。
半导体
在半导体行业中,石英玻璃因高纯度、耐高温、低的热膨胀等优良性能而被大量采用。比如在对单晶硅片进行掺杂、扩散、氧化、退火等关键工序中使用的石英玻璃扩散管;硅片外延工序使用的石英钟罩;硅片酸洗和超声洗工序使用的支架;硅片扩散工序使用的石英舟。
介质基板
石英玻璃片介电损耗小,均匀性高,平整度高。高频/射频电路轻微的尺寸与均匀性误差就会导致传输通路性能的严重恶化,石英玻璃片凭借精准的加工与极低的热膨胀,成为重要的高频微波电路介质基板材料。海山石英能够提供0.1mm至数厘米厚度的石英介质基板。
掩膜版
平板显示技术日新月异,生产制造显示器所需的关键材料之一即为“高精度的石英玻璃掩膜版”,用于镀膜、光刻。我国小尺寸石英玻璃板(200mm*200mm以下)技术成熟,而大尺寸的石英玻璃基板制备技术多年里处于落后状态,需依赖进口。海山石英与关联企业自2011年开始研发大尺寸石英玻璃板、石英玻璃片,实现了技术突破。目前能够生产尺寸达1000mm*2000mm的石英玻璃板,满足国内外用户需求。
参考资料:
[1] 《石英玻璃》 王玉芬,刘连城 著
[2] 《紫外光在水和废水处理中的应用》 (比)Willy J. Masschelein 著
[3] FairmountSantrol, Wedron Silica, Co. 石英砂滤料
[4] LightTech, Light Sources, Inc. 紫外线杀菌灯及套管
[5] Heraeus Holding, Shin-Etsu Quartz Group
[6] Esco Optics, Inc.
注:本“应用领域”页面所列图片来自相应领域最终产品厂商(见“参考资料”),除大尺寸石英玻璃掩膜版以外均非我公司(海山石英)直接产品