CN101507889A - 多功能高温复合过滤材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能高温复合过滤材料及其制备方法。它是将吸附物与耐高温纤维混合通过梳理机梳理成含有密度为20～125g/m3吸附物的超细纤维网和耐磨粗纤维网；超细纤维网和耐磨粗纤维网分置于基布的侧通过针刺工艺相结合后，通过浸渍烘干处理，再在超细纤维网的外表面上覆盖聚四氟乙烯膜。本发明所述的过滤材料的孔径自内向外，由微孔到超细到一般再到耐磨粗大，呈“八”字型结构，粉尘不易在过滤材料内部积聚；并且有效地吸附出烟气中的水份和残留的有害气体，避免了有害气体的直接排放，降低了大气污染，同时避免了过滤材料的水解，有效地提高了过滤材料的性能，延长了其使用寿命，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

多功能高温复合过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多功能高温复合过滤材料及其制备方法。
背景技术
垃圾焚烧和工业燃料的尾气大都含有大量的有害粉尘和气体，如硫化物、氮氧化合物、氰化物、多环烃类、二氧化硫和二噁英等，一旦排入大气就成为严重的空气污染源。目前，对于垃圾焚烧和工业燃料尾气的过滤，主要采用玻璃、涤纶、芳纶、聚苯硫醚(PPS)、P84等各种纤维或各类基布覆聚四氟乙烯(PTFE)膜的过滤材料。这些过滤材料在粉尘过滤时易产生堵塞，影响过滤效果和效率；并且现有的过滤材料都只有过滤粉尘的单一功能，对除尘的上道工序如脱硫、去除二噁英等所残留的有害气体则无法吸附和拦截；此外对于因工况突然变化而产生的水汽也无法吸收，水汽滞留在过滤材料内部，使过滤材料容易因水解而降低其性能及使用寿命。
发明内容
为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种具有不易堵塞、能吸湿和吸附残留有害气体、粉尘低排放、使用寿命长等特点的多功能高温复合过滤材料，同时提供一种该过滤材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明所述的多功能高温复合过滤材料，其包括基布、超细纤维网、耐磨粗纤维网和聚四氟乙烯膜，基布的两侧分设有超细纤维网和耐磨粗纤维网而成坯毡，在超细纤维网的外表面上覆盖有聚四氟乙烯膜。
在上述超细纤维网和耐磨粗纤维网中都均匀地分布有吸附物。
本发明所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、基布的制备：将一种或多种耐高温纤维通过并捻机并捻成复合纱线，再将该复合纱线织造成基布；
(2)、超细纤维网的制备：将多种耐高温纤维混合，经梳理机梳理成超细纤维网；
(3)、耐磨粗纤维网的制备：将多种耐高温耐磨粗纤维混合，经梳理机梳理成耐磨粗纤维网；
(4)、坯毡的制备：将耐磨粗纤维网和超细纤维网分置于基布的两侧，经针刺、卷取工序制得坯毡；
(5)、覆膜：在坯毡的超细纤维网的外表面覆盖聚四氟乙烯膜。
在上述步骤(2)中，多种耐高温纤维和吸附物一起混合，经梳理机梳理成含有均匀分布着吸附物的超细纤维网；在上述步骤(3)中，多种耐高温粗纤维和吸附物一起混合，经梳理机梳理成含有均匀分布着吸附物的耐磨粗纤维网。
上述含有吸附物的耐磨粗纤维网和含有吸附物的超细纤维网分置于基布的两侧，经针刺、卷取工序制得坯毡。
上述均匀分散于超细纤维网和耐磨粗纤维网中的吸附物的密度为20～125g/m3。
所述吸附物为海泡石、活性炭、粗孔硅胶中的一种，或两种或全部。
所述吸附物的粒度为100～1000目。
为进一步提高过滤材料的理化性能，上述坯毡在经浸渍液浸烘干后，再覆盖四氟乙烯膜。
上述浸渍液包含有聚四氟乙烯乳液、151偶联剂、可用熔性酚醛树脂、石墨乳液和水，其体积比为：聚四氟乙烯乳液13～15％、151偶联剂5～6％、石墨乳液9～10％、可用熔性酚醛树脂3～6％、其余为水；坯毡以2.8m/min的速度通过浸渍液，浸渍时间为10～50s；烘干温度和时间为160～200℃、25～35min。
本发明由于采用双侧纤维网包含吸附物的立体结构，因而过滤材料整体的孔径自内向外由微孔到超细到一般到耐磨粗大，通道呈“八”字型结构，粉尘不易在滤料内部积聚，能有效地吸附出烟气中的水份和残留的有害气体，避免了有害气体的直接排放，降低了大气污染，同时避免了过滤材料的水解，有效地保证了过滤材料的性能；并且过滤材料经浸渍处理后，耐高温和抗腐蚀性能更好，使用寿命长的性能，适于高精度粉尘过滤，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明所述过滤材料的结构示意图。
图中：1为聚四氟乙烯膜、2为吸附物、3为超细纤维网、4为基布、5为耐磨粗纤维网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
本发明所述的多功能高温复合过滤材料，其包括基布4、超细纤维网3、耐磨粗纤维网5、吸附物2和聚四氟乙烯膜1；基布4的两侧分设有超细纤维网3和耐磨粗纤维网5而成坯毡，在超细纤维网3和耐磨粗纤维网5中都均匀地分布有吸附物2。坯毡经浸渍烘干后，在超细纤维网3的外表面上覆盖有聚四氟乙烯膜1。
本发明所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法为：
(1)、基布4的制备：将45支中碱玻璃纤维纱线和200tex的聚四氟乙烯长丝以以7：3的重量比混合，采用并捻机并捻成复合纱线，再将该复合纱线织造而成。
(2)、超细纤维网3的制备：将10％的1.8d×50的聚四氟乙烯纤维、25％的1.5d×60PPS和65％的200支5mm的无碱玻纤短切丝以1：2.5：6.5的重量比混合，并加入由400目的海泡石和500目的活性炭、以重量比3：7构成的吸附物2(或者是由400目的海泡石和500目的活性炭、粗孔硅胶以重量比3：5：2构成的吸附物2)一起混合后，一并进入梳理机梳理成含有吸附物2的超细纤维网3，吸附物2在超细纤维网3中的密度为55g/m3。
(3)、耐磨粗纤维网5的制备：将10％的3.5d×50三聚氰胺纤维、30％的4.5d×50芳纶和60％的45支5mm的中碱玻纤短切丝以1：3：6重量的比混合，并加入由200目的海泡石和300目的活性炭、以重量比3：7构成的吸附物2(或者是由200目的海泡石和300目的活性炭、粗孔硅胶以重量比3：5：2构成的吸附物2)一起混合后，一并进入梳理机梳理成含有吸附物2的耐磨粗纤维网5，吸附物2在耐磨粗纤维网5中的密度为45g/m3。
(4)、坯毡的制备：将耐磨粗纤维网5和超细纤维网3分置于基布4的两侧，经针刺、卷取工序制得坯毡。
(5)、坯毡的浸渍：坯毡以2.8m/min的速度通过浸渍液，浸渍时间为43s；所述的浸渍液包含聚四氟乙烯乳液、151偶联剂、石墨乳液和水，其体积比为：聚四氟乙烯乳液14.2％、151偶联剂4.8％、石墨乳液8.5％、可用熔性酚醛树脂4.3％，其余为水。将浸渍后的坯毡喂入180℃的高温烘干炉，每个质点在炉内的时间为30min。
(6)、坯毡的覆膜：在浸渍烘干烘干后的坯毡的超细纤维网3的外表面覆盖聚四氟乙烯膜1。
本发明所述的过滤材料由于采用基布4两侧分设含有吸附物2的超细纤维网3和耐磨粗纤维网5的复合结构，过滤材料的孔径自内向外由微孔到超细到一般再到耐磨粗大，通道呈“八”字型结构，粉尘不易在过滤材料内部积聚而造成堵塞；并且作为吸附物2的海泡石能吸收大于自身重量150％的水，具有吸湿和吸附功能；活性炭的吸附能力更为强大；无机硅胶是一种高活性吸附材料，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应，它吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度；其中，粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量。它们在350℃的高温下，结构不发生变化，可以有效吸收工况突变而带来的水分，起到防止过滤材料水解和去除有害气体的作用，避免了过滤材料的水解，有效地保持了过滤材料的性能；此外，过滤材料经浸渍处理后，具备了耐高温、抗腐蚀、高精度过滤粉尘和使用寿命长的性能，具有良好的经济效益和社会效益。
本发明制备的过滤材料的性能指标为：
适合工作温度       ≤270℃
耐碱性能(10％NaOH浸泡24h后)强度保持率≥95％
耐酸性能(40％H2SO4浸泡24h后)强度保持率≥95％
使用寿命           3万小时
最大过滤风速       1.1m/min
经纬向断裂强力     ≥3000N/50×200mm
透气度             2.2—4m3/m2/min
粉尘排放浓度       ≤20mg/Nm3
二氧化硫排放浓度   ≤0.003mg/Nm3
二噁英排放浓度     ≤0.003mg/Nm3

Claims (10)

1、多功能高温复合过滤材料，其特征在于：包括基布、超细纤维网、耐磨粗纤维网和聚四氟乙烯膜，基布的两侧设有超细纤维网和耐磨粗纤维网，在超细纤维网的外表面上覆盖有聚四氟乙烯膜。
2、根据权利要求1所述的多功能高温复合过滤材料，其特征在于：在上述超细纤维网和耐磨粗纤维网中都均匀地分布有吸附物。
3、根据权利要求1所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、基布的制备：将一种或多种耐高温纤维通过并捻机并捻成复合纱线，再将该复合纱线织造成基布；
(2)、超细纤维网的制备：将多种耐高温纤维混合，经梳理机梳理成超细纤维网；
(3)、耐磨粗纤维网的制备：将多种耐高温耐磨粗纤维混合，经梳理机梳理成耐磨粗纤维网；
(4)、坯毡的制备：将耐磨粗纤维网和超细纤维网分置于基布的两侧，经针刺、卷取工序制得坯毡；
(5)、覆膜：在坯毡的超细纤维网的外表面覆盖聚四氟乙烯膜。
4、根据权利要求3所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：在上述步骤(2)中，多种耐高温纤维和吸附物一起混合，经梳理机梳理成含有均匀分布着吸附物的超细纤维网；在上述步骤(3)中，多种耐高温粗纤维和吸附物一起混合，经梳理机梳理成含有均匀分布着吸附物的耐磨粗纤维网。
5、根据权利要求4所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：上述含有吸附物的耐磨粗纤维网和含有吸附物的超细纤维网分置于基布的两侧，经针刺、卷取工序制得坯毡。
6、根据权利要求3或4所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：上述均匀分散于超细纤维网和耐磨粗纤维网中的吸附物的密度为20～125g/m3。
7、根据权利要求3或4所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：所述吸附物为海泡石、活性炭、粗孔硅胶中的一种，或两种或全部。
8、根据权利要求3或4所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：所述吸附物的粒度为100～1000目。
9、根据权利要求3或5所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：为进一步提高过滤材料的理化性能，上述坯毡在经浸渍液浸烘干后，再覆盖四氟乙烯膜。
10、根据权利要求9所述的多功能高温复合过滤材料的制备方法，其特征在于：上述浸渍液包含有聚四氟乙烯乳液、151偶联剂、可用熔性酚醛树脂、石墨乳液和水，其体积比为：聚四氟乙烯乳液13～15％、151偶联剂5～6％、石墨乳液9～10％、可用熔性酚醛树脂3～6％、其余为水；坯毡以2.8m/min的速度通过浸渍液，浸渍时间为10～50s；烘干温度和时间为160～200℃、25～35min。
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