CN103463871B - 一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料 - Google Patents

一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，它包括玻璃纤维过滤材料基材、脱除NOX催化剂浸涂层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜，其特征在于，首先用脱除NOX催化剂配合料对玻璃纤维过滤材料基材进行浸渍烘干后处理，在玻璃纤维表面形成一层脱除NOX催化剂浸涂层，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压，制成既具有脱除NOX催化剂功能又能防治PM2.5的功能性覆膜滤料。本发明脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料不仅可以避免了飞灰颗粒对催化剂的不利影响，也可以有效减排PM2.5等微细粉尘，实现5mg/Nm3以下的烟尘排放；且催化剂粉末与滤料结合牢固，不影响滤料的固有性能，且特别适宜于工业化生产。

Description

一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料
技术领域
本发明涉及一种脱硝除尘功能性过滤材料，属于大气污染治理技术领域。
背景技术
烟气脱NOX技术中，氨法SCR技术近几年来发展最快，在西欧和日本得到了广泛的应用。它是采用氨作为还原剂，喷入高温烟气中，在催化剂的作用下，选择性地将NOX还原成N2和H2O。该法具有脱除效率高（可达90%以上），没有副产物，不形成二次污染等优点。
袋式除尘技术成熟，过滤材料是袋式除尘器的关键部件，采用玻璃纤维覆膜滤料可有效减排PM2.5等微细粉尘，实现5mg/Nm3以下的烟尘排放。
脱NOX和除尘（特别是PM2.5）是炉窑环境保护烟气处理的2个重要方面，但现有技术是将两者串联，尾部烟气净化系统复杂，占地面积大，治理成本高。所以，研制兼具脱NOX和除尘的多功能催化剂过滤材料，可简化烟气净化流程、降低投资和运行费用，具有特别重要的意义。目前国内关于兼具脱NOX和除尘的多功能催化剂过滤材料的研发还处于起步阶段。
中国专利CN102145241A，披露了一种负载脱硝催化剂的聚苯硫醚滤料制备方法，其特征在于，PPS滤料在硝酸中水浴酸化，去离子水洗涤至中性，干燥得到酸化的PPSN；催化剂配成溶液，搅拌；PPSN浸入溶液浸渍；水浴烘干，空气中干燥；氮气氛围下煅烧而成。
中国专利CN102698740A，披露了一种脱除NOx催化剂附着在滤袋上制成同时具有除尘和脱除NOx功能催化剂的制备方法，其特征在于，将滤袋平铺于抽滤漏斗上，将催化剂悬浮溶液均匀倒入该滤袋上，同时开启抽滤真空泵抽滤，再将此滤袋于鼓风干燥箱中干燥而成。
中国专利CN102772953A，披露了一种以碳纳米管为载体的高效脱硝催化剂的制备方法及将其应用到滤料上的制备技术，其特征在于，将催化剂粉末均匀涂覆在滤料的表面，边磨压边滴加无水乙醇，让催化剂随着乙醇渗入滤料内部，然后将表面没能渗入的催化剂刮下，然后烘干乙醇，并重复以上步骤，使滤料上催化剂负载量达到5-10mg/cm2而成。
中国专利CN102120116A，披露了一种基于催化剂负载的复合型滤料的制备技术，其特征在于，在去离子水中加入催化剂粉末搅拌1—3h制得的浸渍液，浸泡滤料22—26h，再真空干燥而成。
按CN102145241A制备的负载脱硝催化剂的聚苯硫醚滤料，硝酸酸化和高温煅烧均影响聚苯硫醚滤料的性能，降低了其使用寿命。同时该法仅为实验室小样制备，不适宜工业化生产。
按CN102698740A，是将催化剂悬浮溶液均匀倒入该滤袋上并抽滤、干燥而成。按CN102772953A，是将催化剂粉末涂覆在滤料的表面并随着滴加的乙醇渗入滤料内部。按CN102120116A，是催化剂粉末的浸渍液浸泡滤料22—26h再真空干燥而成。这几种方法催化剂粉末与滤料均不能牢固结合，也不适宜工业化生产。
发明内容
为了克服现有技术的不足之处，针对上述存在的问题，本发明提出一种脱除NOX催化剂附着在过滤材料上，既具有脱除NOX催化剂功能又能防治PM2.5的功能性覆膜滤料。该脱硝除尘覆膜滤料中的催化剂粉末与滤料结合牢固，不影响滤料的固有性能，且特别适宜于工业化生产。
本发明所采用的技术解决方案如下：
    一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，它包括玻璃纤维过滤材料基材、脱除NOX催化剂浸涂层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜，其特征在于，首先用脱除NOX催化剂配合料对玻璃纤维过滤材料基材进行浸渍烘干后处理，在玻璃纤维表面形成一层脱除NOX催化剂浸涂层，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压覆膜，制成既具有脱除NOX催化剂功能又能防治PM2.5的功能性覆膜滤料。
    所述脱除NOX催化剂配合料的组份重量百分比如下：
    脱除NOX催化剂悬浮溶液                  10-20％
    含氟聚合物乳液                         15-30％
    偶联剂                                 0.2-1.0％
    成膜剂                                 1-8％
水                                     余量。
    所述脱除NOX催化剂悬浮溶液制备方法如下：
   （1）按重量比3-5:2-3:1-2称取沸石、硅藻土、海泡石混合均匀后放入1.0-2.0mol/L盐酸溶液中，在水浴温度50-60℃下浸泡24-36h，洗涤至中性，过滤，干燥，450-480℃煅烧3-5h，自然冷却后粉碎过300-400目筛，待用；
    （2）向上述粉碎过筛后的粉末加入5-15%的催化剂、8-12%的硅酸钠和4-8%的木质素磺酸钙，5000-6000rpm高速研磨10-15min，然后加入适量的水打浆制成浓度为55-65%的悬浮液即可。
    所述的催化剂选自Mn基、Ce基、Mn-Ce/TiO2复合催化剂或贵金属Pt、Rh、Pd具有低温活性的催化剂纳米粉体中的一种。
    所述含氟聚合物乳液由以下重量百分比的原料混合而成：
固含量为50-60%的聚四氟乙烯乳液        80-95%
固含量为20-30%的三氟氯乙烯均聚乳液    5-20%
固含量为40-50%的聚全氟乙丙烯乳液      0-10%。
所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述成膜剂为固含量为15-40％的含氟聚丙烯酸酯乳液。
所述浸渍烘干后处理在化学处理机组上进行，具体方法如下：
将玻璃纤维过滤材料基材穿过储布架，经过1—3m/min均速放布装置到装有脱除NOX催化剂配合料的梯形浸料槽，浸渍后分别进入预烘炉、焙烘炉和烧结固化炉，再经过恒张力控制装置，由收卷装置收卷；
预烘炉温度为95-105℃，焙烘炉温度为220-260℃，烧结固化炉温度为300-340℃。
所述脱除NOX催化剂浸涂层的含量为玻璃纤维过滤材料基材的10-15%。
所述玻璃纤维过滤材料基材选自膨体纱玻璃纤维织物、玻璃纤维针刺毡、玻璃纤维和聚酰亚胺纤维比例为1：0.1-0.3的混杂纤维针刺毡、玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维比例为1：0.4-1.2的混杂纤维针刺毡的一种。
所述膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜的微孔直径为0.03-3μm。
所述高温热压覆膜在覆膜机组上进行，具体方法如下：
在热压辊前，膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜在上，经过浸渍烘干后处理的玻璃纤维过滤材料基材在下，二者分别放卷，以均匀的速度同时通过热辊进行热压覆合，热压温度为300-370℃，压力为3-5MPa；在热压辊上处理的速度是1-3m/min。
本发明的有益效果：
本发明脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料中膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜可以先过滤掉飞尘，剩下的NOX和NH3再经过脱除NOX催化剂浸涂层，进一步脱除NOX，不仅可以避免了飞灰颗粒对催化剂的不利影响，也可以有效减排PM2.5等微细粉尘，实现5mg/Nm3以下的烟尘排放；且催化剂粉末与滤料结合牢固，不影响滤料的固有性能，且特别适宜于工业化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
     1、脱除NOX催化剂悬浮溶液制备：
    （1）按重量比4:2:1称取沸石、硅藻土、海泡石混合均匀后放入1.0mol/L盐酸溶液中，在水浴温度60℃下浸泡24h，洗涤至中性，过滤，干燥，460℃煅烧4h，自然冷却后粉碎过300目筛，待用；
    （2）向上述粉碎过筛后的粉末加入15%的纳米Mn-Ce/TiO2粉体、12%的硅酸钠和8%的木质素磺酸钙，5000rpm高速研磨15min，然后加入适量的水打浆制成浓度为65%的悬浮液即可。
     2、脱除NOX催化剂配合料配制：
 其组份如下（重量百分比）：
 脱除NOX催化剂悬浮溶液                  20%
 含氟聚合物乳液                          30%
 硅烷偶联剂KH550                         1%
 固含量为30%的含氟聚丙烯酸酯乳液         4%
 水                                      45%；
上述含氟聚合物乳液由80%固含量为60%的聚四氟乙烯乳液、15%固含量为20%的三氟氯乙烯均聚乳液和5%固含量为40%的聚全氟乙丙烯乳液混合而成；
按重量百分比计算称料，搅拌均匀后置于化学处理机组的浸料槽中，待用；
3、用步骤2制得的脱除NOX催化剂配合料对膨体纱玻璃纤维织物进行浸渍烘干后处理。
将膨体纱玻璃纤维织物穿过储布架，经过均速（3m/min）放布装置到装有脱除NOX催化剂配合料的梯形浸料槽，控制脱除NOX催化剂浸涂层的含量为膨体纱玻璃纤维织物的10%，浸渍后分别进入预烘炉、焙烘炉和烧结固化炉，再经过恒张力控制装置，由收卷装置收卷；
预烘炉温度为105℃，焙烘炉温度为260℃，烧结固化炉温度为340℃；
4、高温热压覆膜
在热压辊前，膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜（市售，规格FM10(F)-4-120A））在上，经过步骤3处理的膨体纱玻璃纤维织物在下，二者分别放卷，以均匀的速度同时通过热辊进行热压覆合，热压温度为350℃，压力为3.5MPa；在热压辊上处理的速度是2m/min，即得成品。
经检测，该成品对 NOx 的有效脱除率达到85%以上，对烟尘的有效脱除率达到99.99%以上，实现5mg/Nm3以下的烟尘排放。
实施例2
     1、脱除NOX催化剂悬浮溶液制备：
    （1）按重量比5:3:1称取沸石、硅藻土、海泡石混合均匀后放入1.0mol/L盐酸溶液中，在水浴温度50℃下浸泡36h，洗涤至中性，过滤，干燥，480℃煅烧3h，自然冷却后粉碎过300目筛，待用；
    （2）向上述粉碎过筛后的粉末加入5%的贵金属Pt纳米粉、8%的硅酸钠和4%的木质素磺酸钙，6000rpm高速研磨10min，然后加入适量的水打浆制成浓度为55%的悬浮液即可。
     2、脱除NOX催化剂配合料配制：
 其组份如下（重量百分比）：
 脱除NOX催化剂悬浮溶液                  10%
 含氟聚合物乳液                          15%
 硅烷偶联剂KH550                       0.2%
 固含量为30%的含氟聚丙烯酸酯乳液         8%
 水                                    66.8%；
上述含氟聚合物乳液由95%固含量为60%的聚四氟乙烯乳液、5%固含量为20%的三氟氯乙烯均聚乳液混合而成；
按重量百分比计算称料，搅拌均匀后置于化学处理机组的浸料槽中，待用；
3、用步骤2制得的脱除NOX催化剂配合料对玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维比例为1：1的混杂纤维针刺毡进行浸渍烘干后处理。
将玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维比例为1：1的混杂纤维针刺毡穿过储布架，经过均速（1m/min）放布装置到装有脱除NOX催化剂配合料的梯形浸料槽，控制脱除NOX催化剂浸涂层的含量为聚四氟乙烯纤维比例为1：1的混杂纤维针刺毡的15%，浸渍后分别进入预烘炉、焙烘炉和烧结固化炉，再经过恒张力控制装置，由收卷装置收卷；
预烘炉温度为95℃，焙烘炉温度为220℃，烧结固化炉温度为300℃；
5、高温热压覆膜
在热压辊前，膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜（市售，规格FM10(F)-4-120A））在上，经过步骤3处理的玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维比例为1：1的混杂纤维针刺毡在下，二者分别放卷，以均匀的速度同时通过热辊进行热压覆合，热压温度为350℃，压力为3.5MPa；在热压辊上处理的速度是2m/min，即得成品。
经检测，该成品对 NOx 的有效脱除率达到85%以上，对烟尘的有效脱除率达到99.99%以上，实现5mg/Nm3以下的烟尘排放。

Claims (6)

1.一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，它包括玻璃纤维过滤材料基材、脱除NOX催化剂浸涂层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜，其特征在于，首先用脱除NOX催化剂配合料对玻璃纤维过滤材料基材进行浸渍烘干后处理，在玻璃纤维表面形成一层脱除NOX催化剂浸涂层，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压覆膜，制成既具有脱除NOX催化剂功能又能防治PM2.5的功能性覆膜滤料；所述脱除NOX催化剂配合料的组份重量百分比如下：
    脱除NOX催化剂悬浮溶液                  10-20％
    含氟聚合物乳液                         15-30％
    偶联剂                                 0.2-1.0％
    成膜剂                                 1-8％
水                                     余量；
  该脱除NOX催化剂悬浮溶液制备方法如下：
按重量比3-5:2-3:1-2称取沸石、硅藻土、海泡石混合均匀后放入1.0-2.0mol/L盐酸溶液中，在水浴温度50-60℃下浸泡24-36h，洗涤至中性，过滤，干燥，450-480℃煅烧3-5h，自然冷却后粉碎过300-400目筛，待用；
向上述粉碎过筛后的粉末加入5-15%的催化剂、8-12%的硅酸钠和4-8%的木质素磺酸钙，5000-6000rpm高速研磨10-15min，然后加入适量的水打浆制成浓度为55-65%的悬浮液即可；所述的催化剂选自Mn基、Ce基、Mn-Ce/TiO2复合催化剂或贵金属Pt、Rh、Pd具有低温活性的催化剂纳米粉体中的一种；
所述含氟聚合物乳液由以下重量百分比的原料混合而成：
固含量为50-60%的聚四氟乙烯乳液        80-95%
固含量为20-30%的三氟氯乙烯均聚乳液    5-20%
固含量为40-50%的聚全氟乙丙烯乳液      0-10%；
所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述成膜剂为固含量为15-40％的含氟聚丙烯酸酯乳液。
2.根据权利要求1所述的一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，所述浸渍烘干后处理在化学处理机组上进行，具体方法如下：
将玻璃纤维过滤材料基材穿过储布架，经过1—3m/min均速放布装置到装有脱除NOX催化剂配合料的梯形浸料槽，浸渍后分别进入预烘炉、焙烘炉和烧结固化炉，再经过恒张力控制装置，由收卷装置收卷；
预烘炉温度为95-105℃，焙烘炉温度为220-260℃，烧结固化炉温度为300-340℃。
3.根据权利要求1所述的一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，所述脱除NOX催化剂浸涂层的含量为玻璃纤维过滤材料基材的10-15%。
4.根据权利要求1所述的一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，所述玻璃纤维过滤材料基材选自膨体纱玻璃纤维织物、玻璃纤维针刺毡、玻璃纤维和聚酰亚胺纤维比例为1：0.1-0.3的混杂纤维针刺毡、玻璃纤维和聚四氟乙烯纤维比例为1：0.4-1.2的混杂纤维针刺毡的一种。
5.根据权利要求1所述的一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，所述膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜的微孔直径为0.03-3μm。
6.根据权利要求1所述的一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，所述高温热压覆膜在覆膜机组上进行，具体方法如下：
在热压辊前，膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜在上，经过浸渍烘干后处理的玻璃纤维过滤材料基材在下，二者分别放卷，以均匀的速度同时通过热辊进行热压覆合，热压温度为300-370℃，压力为3-5MPa；在热压辊上处理的速度是1-3m/min。
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