填料在水处理中的应用，填料的种类有多少？
填料是指填充在其他物体中的物质。在化工中，填料是指装在填料塔内的惰性固体物质，如球环、拉西环等。它的作用是增加气体和液体的接触面，使它们能进行强烈的混合。在化工产品中，填料又称填料，是指为改善制品的加工性能、机械性能和（或）降低成本而采用的固体材料。在污水处理领域，主要用于接触氧化工艺，微生物会在填料表面聚集，增加与污水的表面接触，使污水降解。
填料又叫增量剂、填充剂，有的填料也是体质颜料，微新填料有很好的遮盖力，在涂料工业中经常使用。
填料可用于各种聚氨酯产品，如聚氨酯涂料、密封胶、聚氨酯浆料、特种弹性体、聚氨酯泡沫塑料等。三聚氰胺植物纤维聚合物、皂素多元醇等。聚氨酯泡沫塑料中可使用有机填料；碳酸钙、高岭土（粘土、瓷土）、分子筛粉、滑石粉、硅灰石、钛白粉、重晶石粉（硫酸钡）等细小无机粉体一般可作为聚氨酯密封胶、聚氨酯软泡、聚氨酯弹性体、胶粘剂、聚氨酯涂料等的填料。
一般指填充于其他物体中的物质。在化工中，填料是指装填于填料塔中的惰性固体物质，如球环、拉西环等，其作用是增加气体与液体的接触面，使气体与液体之间强烈混合。在化工产品中，填料又称填充剂，是指用于改善加工性能、制品力学性能和（或）降低成本的固体物质。其中，能显著提高制品强度的填料，如长纤维、晶须等，常专称增强材料，炭黑称为增强填料。在药片、化妆品、洗涤剂中，常加入固体物质和碳酸钙作为填料，但其目的是调节用量和浓度，而不是改善性能，因此应称为稀释剂。塑料增塑剂、橡胶油增稠剂、纺丝油等，虽然能改善性能，影响成本，但通常被视为加工助剂。
在高分子化学中，填料是用量最大的添加剂。几乎所有的塑料（包括热塑性塑料和热固性塑料）、天然橡胶和涂料等都大量使用填料。例如在塑料中添加木粉、粘土或碳酸钙，不但可以改善制品的力学性能，提高硬度，而且可以降低成本；用石墨、磁粉或云母作填料，可以提高塑料的导电性、磁通量和耐热性；在橡胶中添加炭黑或二氧化硅（白炭黑），可以明显改善制品的物理性能；在纺丝液中添加二氧化钛（钛白粉），可以起到遮光、防染的作用。在涂料工业中，常常加入白色或有色的填料（如钛白粉、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡等），以改善涂料的光学、物理和化学性能。用于这一类用途的填料（填料）称为体质颜料或着色剂。
填料性能
主要取决于：①有较大的比表面积（m2/m3填料层）；②液体在填料表面有较好的均匀分布性能；③气流能均匀分布在填料层内；④填料有较大的孔隙率（m3/m3填料层）。另外，选择填料还应考虑机械强度、来源、制造、价格等因素。
填充功能
填料会增加物料的粘度，特别是纤维填料。填料加入前必须进行脱水处理，避免消耗部分异氰酸酯。必须注意二氧化碳的产生会引起树脂的发泡，影响聚氨酯树脂的物理性能。
为了加快填料的润湿，降低体系的粘度，或为了在聚氨酯树脂中加入更多的填料，有时需要预先在树脂中加入润湿分散剂。
模内漆是具有涂料、色浆、脱模剂三种功能的添加剂，均匀喷涂在模具内，待漆膜干燥后即可成型聚氨酯鞋底、自结皮泡沫塑料、聚氨酯软泡、硬泡制品，脱模后，色漆粘附在成型品上。
填料的作用机理：填料作为添加剂，主要通过占据体积来发挥作用。由于填料的存在，基体材料的分子链不能再占据原来的全部空间，使相连的链段在一定程度上固定下来，并可能引起基体聚合物的取向。由于填料的尺寸稳定性，填充聚合物中聚合物界面区分子链的运动受到限制，使玻璃化转变温度、热变形温度、收缩率、弹性模量、硬度、刚度、冲击强度等均有所提高。
填料的作用：
①降低成型件的收缩率，提高制品的尺寸稳定性、表面光洁度、平滑度、哑光或亚光性能；
②有效的树脂粘度调节剂；
③可满足不同的性能要求，提高耐磨性，提高导电性、导热性等，大多数填料可以提高材料的冲击强度、压缩强度，但不能提高拉伸强度；
④能提高颜料的着色效果；
⑤有些填料具有优良的光稳定性和耐化学腐蚀性能；
⑥具有增容作用，可降低成本，提高产品的市场竞争力。
环氧地坪漆中填料的用途
环氧地坪漆中的填料又叫填充料，一般是指加入到环氧树脂液中作为环氧地坪漆的组成成分，用来改变环氧树脂胶的性能，降低成本的材料。
环氧地坪漆使用填料的目的如下：
1、降低成本、抑制反应热、色彩鲜艳。
2.延长树脂混合物的适用期。
3.降低固化树脂的收缩。
4.提高固化树脂的耐热性。
5、降低树脂固化物的热膨胀系数，降低树脂固化物的吸水率，提高固化物的耐老化性能和耐化学腐蚀性能。
⑥提高固化物树脂的抗压强度，但降低拉伸强度和冲击韧性。
7.提高固化树脂的耐电弧性及其他电性能。
8.提高固化树脂的耐磨性。
填料选择标准
特定应用的最佳填料取决于复合材料的所需特性，但必须考虑以下基本原则。
1、填料在加工过程中必须保持原有的结构，保持惰性、不溶解、热稳定、不挥发、催化不活性和低吸附性。
2、填料必须与基材相容、无腐蚀性。
3.易于处理，容重高，含水量低，粉尘少，无毒。
4.必须易于获取、供应充足、价格合理、质量稳定。
填料类型
填料的种类很多，铝粉、锌粉、铜粉、银粉等金属粉末可作为导电填料，水泥、粉煤灰等也可作为填料，木粉、淀粉等植物粉末也可作为填料。氟化钙可少量用于聚氨酯胶粘剂和密封剂体系，还可作为二氧化碳吸收剂。
一般说来，加入少量的细粉填料或改性细填料，以及纤维状、片状填料，可以提高其综合性能。如对弹性聚合物（如橡胶、聚氨酯弹性体）有一定的补强作用，增加模量、强度、耐磨性、耐热性，提高其尺寸稳定性，也可适当提高硬质制品的强度和耐老化性能。但过量使用会降低物理性能，填料含量大时操作困难。填料有多种类型：按填充方式不同，可分为块状填料和结构性填料。
散装填料
散装填料是具有一定几何形状和尺寸的颗粒，一般随机地堆放在塔内，又称散装填料或颗粒填料。散装填料根据不同的结构特点可分为环状填料、鞍形填料、环鞍形填料和球形填料。下面介绍几种典型的散装填料：
拉西环 球环 阶梯环 弧形鞍形填料 矩形鞍形填料 金属环 矩形鞍形填料 球形填料
拉西环
（1）拉西环填料，1914年由F.拉西格发明，是一种外径和高度相等的圆环，拉西环填料气液分布不良，传质效率低，阻力大，通量低，工业上很少采用。
球环
（2）球环填料是在拉西环上进行的改进。在拉西环的侧壁上开设两排矩形窗口，切开的环壁一侧仍与壁面相连，另一侧向内折弯，形成向内延伸的舌叶片，舌叶片两侧在环中心处重合。由于环壁上有孔，环内空间及内表面的利用率大大提高，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，球环的气体通量可提高50%以上，传质效率提高30%左右。球环是一种应用十分广泛的填料[1]。
阶梯环
（3）阶梯环填料是球环填料的改进。与球环填料相比，阶梯环填料的高度减小了一半，并在一端增加了一个锥形法兰。由于高径比的减小，气体绕填料外壁的平均路径大大缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形法兰不仅增加了填料的机械强度，而且使填料间的接触由线接触变为点接触，不仅增大了填料间的间隙，而且成为沿填料表面流动的液体的聚集和分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于提高传质效率。阶梯环的综合性能优于球环，是目前使用最好的环形填料型式。
弧形鞍形填料
（4）鞍形填料是鞍形填料的一种，其形状像马鞍，一般用瓷制成。鞍形填料的特点是表面完全开放，不分内外侧，液体在表面两侧流动均匀，表面利用率高，流道呈圆弧形，流动阻力小。它的缺点是易搭接，造成部分填料表面重叠，降低传质效率。鞍形填料强度差，容易破碎，因此在工业生产中应用不广泛。
矩形鞍形填料
（5）矩形鞍形填料：将弧形鞍形填料两端的圆弧面改为矩形面，两面大小不一，称为矩形鞍形填料。矩形鞍形填料在堆放时不会重叠，液体分布比较均匀。矩形鞍形填料一般采用瓷材质，其性能比拉西环好。在国内，大部分使用瓷拉西环的场合，已被瓷矩形鞍形填料所取代。
金属环鞍形填料
（6）金属环鞍填料 环鞍填料（国外称为环鞍填料）是兼顾环和鞍结构特点而设计的一种新型填料，这种填料一般由金属制成，所以又称金属环鞍填料。环鞍填料兼有环填料和鞍填料的优点，综合性能优于球环和阶梯环，在散装填料中应用十分广泛。
球形填料
（7）球形填料一般采用塑料注塑成型，结构形式多种多样。球形填料的特点是球体中空，可使气体、液体通过。由于球形结构对称，堆积密度均匀，不易产生空洞和搭桥，因此气液分散性能好。球形填料一般只适用于某些特定场合，工程上很少采用。
除上述典型的散装填料外，还有不断开发出各种具有独特构型的新型填料，如共轭环填料、海尔环填料、纳特尔环填料等。工业上常用的散装填料的特性数据可查阅有关手册。
规整填料
规整填料是填料按一定的几何形状排列、堆放整齐的填料。规整填料的种类很多，按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。
格栅填充物
（1）格栅填料是由条状单元按一定的型式组合而成，结构形式多样。工业上最早使用的格栅填料是木质格栅填料，较常用的有格栅填料、网状格栅填料、蜂窝状格栅填料等，其中以格栅填料最具代表性。
格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大、防堵塞的场合。
瓦楞填料
（2）波纹填料工业上采用的规整填料多为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的盘状填料。波纹对塔轴线的倾斜角有30°和45°两种。组装时，将两块相邻的波纹板以相反方向叠放。每个填料盘在塔内垂直安装，相邻的填料盘相互错开90°。
波纹填料按其结构可分为网纹填料和板纹填料两大类，其材质可分为金属、塑料和陶瓷等。
金属网波纹填料是网纹填料的主要形式，由金属网制成。金属网波纹填料压降小，分离效率高，特别适用于精密蒸馏和减压蒸馏装置，为难分离体系和热敏性体系的蒸馏提供了有效的手段。虽然价格昂贵，但由于其优异的性能，仍然被广泛应用。
金属板波纹填料是板波纹填料的一种主要形式。该填料的波纹板上冲有许多φ5mm左右的小孔，可使板上液体分布粗而强，强化横向混合。波纹板上轧制成细密的沟槽，可使板上液体分布细密，强化表面润湿性能。金属穿孔板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场合。
金属轧孔板波纹填料是另一种具有代表性的板波纹填料，它与金属孔板波纹填料的主要区别在于板面不是冲孔，而是刺孔，板面通过轧制产生密集的小刺孔，孔径为0.4-0.5mm，其分离能力与网纹填料相近，但抗堵塞能力比网纹填料强，而且价格便宜，应用更为广泛。
波纹填料的优点是结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理量大，比表面积大（常用的有125、150、250、350、500、700等）。 波纹填料的缺点是不适合处理粘度大、易聚集或带有悬浮物的物料，装卸和清洗也比较困难，成本较高。
（3）脉冲填料脉冲填料是由带颈的空心棱柱状个体，按一定方式组装而成的规整填料。脉冲填料组装后，形成带颈的多孔棱柱状通道，其纵向流道交替收缩和扩张，气、液相通过时产生强烈的湍流。在缩颈段，气速最高，湍流剧烈，从而强化传质。在扩张段，气速降到最小，实现两相分离。流道的交替收缩和扩张，实现了“脉冲式”传质过程。
脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空蒸馏的理想填料，由于其液体分布性能优良，减少了放大效应，特别适用于大塔径的场合。
聚四氟乙烯盘根
聚四氟乙烯阀杆填料是采用聚四氟乙烯细粉采用新工艺制成的软质产品，呈白色、连续绳状，截面为圆形，具有柔韧性强、填充性好、自润滑、摩擦系数小、耐腐蚀等性能。技术参数：·工作温度-260～+260·工作压力
·密封性能优良。膨体聚四氟乙烯独特的微观结构，使产品具有优良的柔韧性和成型性，很容易填充填料函内部间隙，甚至阀杆和箱体上的所有凹坑、沟槽，也避免了腐蚀磨损的旧阀门的更换或修理。 ·使用寿命长。由于它长期保持柔软的可塑性，随时可以填补泄漏间隙，又不腐蚀、不老化，所以可以长期使用。 ·阀门启闭灵活，轻便。因为聚四氟乙烯的摩擦系数最低，自润滑性能优良。 ·不污染管路中的流体。由于它洁白干净，不会因腐蚀、老化而脱落，所以特别适用于制药、精细化工、食品等行业。 ·规格通用性好，减少填料的储存，节省开支。只需准备几种不同粗细规格的阀杆填料，即可满足大多数阀门的需要。 该类填料一般选用手工可嵌入的最大尺寸，大尺寸阀门也可采用更细的该类填料，压缩后再成型，得到致密的密封体。
塑料填料
塑料填料采用模压成型，使用时不需要像编织填料那样先剪断再卷成环状，而是根据轴颈尺寸制成环状，塑料填料有棉状和层压状两种形式。
（1）海绵填料
海绵盘根是将纤维、石墨、云母、金属粉末（或金属薄片）、油脂和弹性粘结剂混合，模压成环状，然后在外层编织一层石棉纱（根据需要也可采用金属丝）。另一种使用方法是将混合物直接装入盘根腔内，经压盖压紧后直接使用。由于盘根无固定尺寸，盘根装填不当易影响密封性能，因此这种方法很少采用。海绵盘根中各种混合物的种类和比例可根据工况条件调整，如高压蒸汽密封可加入铜粉，酸性介质密封可加入铅粒或铅片，轴振动时可加入较多的弹性粘结剂。由于这种盘根不含润滑剂，在高压下其体积变化很小，可用于高速泵、高压阀门的密封。 若添加固体润滑剂，既能保证良好的自润滑性能，而且组织致密，有利于提高密封性能。另外海绵填料具有塑性流动性，可与金属填料复合使用。
（2）层状填料
这种填料是在石棉布或帆布表面涂敷橡胶，经层压或缠绕后热压硫化而成，也可夹入胶芯等软填料或嵌入弹簧。层压填料有多种结构形式，层压填料密封性能好，可用于120℃以下的低压蒸汽、水、氨液等，主要用作往复轴封、阀杆密封。无界面环装层压填料也可作往复泵活塞环使用。由于层压填料内所含润滑剂不足，使用时需加润滑剂。