CN104190160A - 一种用于高温烟尘中二噁英分解的过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温烟尘中二噁英分解的过滤材料及其制备方法。由支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中组成，支撑催化内芯的成分包括聚四氟乙烯树脂、活性炭和催化剂。将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1:0.1～10:0.01～1均匀混和，依次经压制、高温烧结后，得到支撑催化内芯；再将支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中作为除尘袋支撑体使用，得到高温烟尘中二噁英分解的过滤材料。本发明的支撑催化内芯替代传统的不锈钢丝内衬，对二噁英进行分解，不影响聚四氟乙烯纤维和薄膜的加工设备性能，其制备工艺简单易行。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤材料及其制备方法，具体地提供一种用于高温烟尘中二噁英分解的过滤材料及其制备方法。
背景技术
垃圾焚烧处理方法目前已成为各国处理废弃物最主要的和最有效的技术之一。垃圾焚烧处理不但能将垃圾变废为宝，汽电共生使能量资源得到再生利用，而且能减少约90%的废物体积。但是，焚烧过程中不可避免地会产 生大量的污染物，如颗粒物、酸性气体、重金属以及二噁英等。这些污染物对人体健康存在着极大的危害，而尤以二噁英的毒害最大，去除难度也最高。
垃圾焚烧中的颗粒物处理一般使用除尘袋，除尘袋一般采用针刺、水刺等非织造加工方法（如申请号200510046547.6、申请号200610050581.5）加工成无纺布，然后缝制成除尘袋。为提高过滤效率和精度，有人采用在过滤材料上复合聚四氟乙烯微孔薄膜的方法（如ZL00128696.X、申请号200510023193. 3、申请号200510094768.0）。在实际使用过程中，除尘袋内侧需要装填不锈钢丝组装成的内衬，以确保除尘袋不变形。
目前二噁英催化氧化分解去除技术得到迅速发展。催化剂在一定的温度下(160-250℃)可将二噁英分解为二氧化碳、水和微量的盐酸气体等。催化氧化分解技术中采用的催化剂多以氧化钨、氧化锰等为活性成分，以二氧化钛为载体。催化剂粉体经过特殊的成型技术加工成"蜂窝"形状被使用，存在对废气的分解效率低和催化温度高等缺点。若将催化剂加工成粉体使用则可大大提高分解效率，降低分解温度。但使用粉体材料需要特殊载体。其中聚四氟乙烯最为理想，它具有以下优点：耐温性能好；可通过特殊加工方法制备出多微孔的结构，便于气体通过。
美国 GORE公司的专利（Marc Plinke， Baltimore, Md.， et al., US Patent 5620669，1997,4,15)则是将催化剂置于聚四氟乙烯纤维中。它是采用催化剂浆料和聚四氟乙烯分散液混和（即湿法混合），加入阳离子表面活性剂，然后凝结干燥。挤出片材，然后压延，后在270℃下拉伸成含有催化剂粉体的PTFE纤维。而后加工成针刺毡后复合聚四氟乙烯微孔薄膜。该材料具有截留颗粒物（效率99.95%)和分解废气（效率98.4%)双重功效。该专利中复合聚四氟乙烯微孔薄膜的目的，一是提高截留颗粒物的能力，二是将颗粒物浓度降至较低的水平，再使废气接触催化剂，有效防止催化剂的中毒。
另外将催化剂置于纤维中的专利还包括，ZL200610154943.5废气分解的膨体聚四氟乙烯短纤，ZL200910097793.2一种具有二恶英分解功能的聚四氟乙烯纤维的制备方法，ZL200810060356.9有催化分解二恶英功能的膨体聚四氟乙烯纤维的制备方法。将催化剂置于微孔薄膜中的专利包括，高温烟气和粉尘处理用的聚四氟乙烯微孔薄膜制备方法ZL200710069975.X。过滤材料的专利包括，ZL200610155052.1高温烟气和粉尘一体化处理用覆膜过滤材料的制备方法，ZL200910095413.1一种除尘和二恶英分解双效过滤材料的制备方法。
概括起来，以上专利公开的方法是将催化剂粉体置于纤维或者微孔薄膜中，即催化剂总体位于过滤材料内。这些方法在加工纤维或微孔薄膜时，都不同程度造成设备口模的磨损（加工聚四氟乙烯纤维和薄膜的设备口模要求很高的光洁度）、成品率低（催化剂添加到纤维中会降低纤维强度，针刺和水刺时纤维易损）。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于高温烟尘中二噁英分解的过滤材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案包括：
一、一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料：
由支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中组成，支撑催化内芯的成分包括聚四氟乙烯树脂、活性炭和催化剂。
所述的催化剂为五氧化二钒-钨-二氧化钛三元催化剂、五氧化二钒-氧化钨-二氧化钛三元催化剂、二氧化锰-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂、铂-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂或者钯-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂。
所述的聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂的重量百分比为1:0.1～10:0.01～1。
所述的支撑催化内芯的外壳形状为圆柱或者多边形柱，内孔为圆孔、多边形孔或者十字形孔。
二、一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1:0.1～10:0.01～1均匀混和，依次经压制、高温烧结后，得到支撑催化内芯；
将支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中作为除尘袋支撑体使用，得到高温烟尘中二噁英分解的过滤材料。
所述的压制条件为常温，压强为0.02兆帕～80兆帕，压制时间为1小时～24小时。
所述的烧结条件为温度200℃～360℃，烧结时间为1小时～24小时。
所述的催化剂为五氧化二钒-钨-二氧化钛三元催化剂、五氧化二钒-氧化钨-二氧化钛三元催化剂、二氧化锰-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂、铂-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂或者钯-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂。
所述的支撑催化内芯经压制而成的外壳形状为圆柱或者多边形柱，内孔为圆孔、多边形孔或者十字形孔。
本发明与已有技术相比，本发明具有的有益效果是：
（1）本发明中的支撑催化内芯，同时起到支撑和催化双重作用，可替代传统的不锈钢丝内衬，并且高温烟尘首先通过覆膜除尘袋，后经过支撑催化内芯，催化剂可对其中的二噁英分解，其制备工艺简单易行。
（2）本发明中的支撑催化内芯，添加活性炭的作用是可赋予气体通道。
（3）与背景技术中所列的将催化剂添加到纤维和薄膜中的专利比较，本发明中的支撑催化内芯，不会影响到聚四氟乙烯纤维和微孔薄膜加工设备和纤维的性能，并且本申请是采用压制的方式，大大降低了催化剂等材料的损耗。
附图说明
图1为支撑催化内芯的截面形状之一的示意图。
图2为支撑催化内芯的截面形状之一的示意图。
图3为支撑催化内芯的截面形状之一的示意图。
图4为支撑催化内芯的截面形状之一的示意图。
图5为支撑催化内芯的截面形状之一的示意图。
图中：1、外壳，2、内孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明过滤材料由支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中组成，支撑催化内芯的成分包括聚四氟乙烯树脂、活性炭和催化剂。其过滤材料对颗粒物截留效率达到99.95%～99.999%，二噁英分解效率达到95%～99%。
优选的聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂的重量百分比为1:0.1～10:0.01～1。
支撑催化内芯的外壳1为圆柱或者多边形柱，内孔2为圆孔、多边形孔或者十字形孔。
本发明过滤材料的制备方法包括以下步骤：
（1）支撑催化内芯：将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1:0.1～10:0.01～1均匀混和，依次经压制、高温烧结后，得到支撑催化内芯；
（2）高温烟尘中二噁英分解的过滤材料：将支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中作为除尘袋支撑体使用，得到高温烟尘中二噁英分解的过滤材料。
优选的压制条件为常温，压强为0.02兆帕～80兆帕，压制时间为1小时～24小时。
优选的烧结条件为温度200℃～360℃，烧结时间为1小时～24小时。
优选的催化剂可采用五氧化二钒-钨-二氧化钛三元催化剂、五氧化二钒-氧化钨-二氧化钛三元催化剂、二氧化锰-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂、铂-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂或者钯-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂。
支撑催化内芯的外形尺寸可依据覆膜除尘袋的内径加工，长度依据覆膜除尘袋的长度加工，经压制而成的外壳可采用圆柱形、多边形柱；内孔可采用圆形、多边形或者十字形，作为处理后烟尘的通道，如图1～图5所示。
本发明的支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋作为除尘袋支撑体使用，替代传统的不锈钢丝内衬，形成覆膜除尘袋--支撑催化内芯的结构。
高温烟尘首先通过覆膜除尘袋，后经过支撑催化内芯，催化剂对其中的二噁英分解。支撑催化内芯装填后支撑起覆膜除尘袋，形成覆膜除尘袋--支撑催化内芯的结构，支撑催化内芯采用其他形状的外形和内孔，均符合本申请的技术特征，也在本申请的保护范围内。
本发明的实施例如下：
实施例一：
（1）支撑催化内芯：将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1：0.1：0.01均匀混和，按照附图1中的形状在0.02兆帕下压制，压制24小时，在200℃下烧结24小时，制备支撑催化内芯，其催化剂采用五氧化二钒-钨-二氧化钛三元催化剂；
（2）高温烟尘中二噁英分解的过滤材料：将8根支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中，形成覆膜除尘袋--支撑催化内芯的结构，制备高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，对颗粒物截留效率达到99.95%，二噁英分解效率达到95%。
实施例二：
（1）支撑催化内芯：将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1：10：1均匀混和，按照附图2的形状在80兆帕下压制，压制1小时，在360℃下烧结1小时，制备支撑催化内芯，其催化剂采用五氧化二钒-氧化钨-二氧化钛三元催化剂；
（2）高温烟尘中二噁英分解的过滤材料：将20根支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中，形成覆膜除尘袋--支撑催化内芯的结构，制备高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，对颗粒物截留效率达到99.999%，二噁英分解效率达到99%。
实施例三：
（1）支撑催化内芯：将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1：1：0.5均匀混和，按照附图3的形状在10兆帕下压制，压制15小时，在340℃下烧结10小时，制备支撑催化内芯，其催化剂采用二氧化锰-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂；
（2）高温烟尘中二噁英分解的过滤材料：将16根支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中，形成覆膜除尘袋--支撑催化内芯的结构，制备高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，对颗粒物截留效率达到99.99%，二噁英分解效率达到98%。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1. 一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，其特征在于：由支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中组成，支撑催化内芯的成分包括聚四氟乙烯树脂、活性炭和催化剂。
2. 根据权利要求1所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，其特征在于：所述的催化剂为五氧化二钒-钨-二氧化钛三元催化剂、五氧化二钒-氧化钨-二氧化钛三元催化剂、二氧化锰-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂、铂-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂或者钯-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂。
3. 根据权利要求1所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，其特征在于：所述的聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂的重量百分比为1:0.1～10:0.01～1。
4. 根据权利要求1所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料，其特征在于：所述的支撑催化内芯的外壳（1）形状为圆柱或者多边形柱，内孔（2）为圆孔、多边形孔或者十字形孔。
5. 一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将聚四氟乙烯树脂、活性炭、催化剂按重量百分比1:0.1～10:0.01～1均匀混和，依次经压制、高温烧结后，得到支撑催化内芯；
（2）将支撑催化内芯装填在覆膜除尘袋中作为除尘袋支撑体使用，得到高温烟尘中二噁英分解的过滤材料。
6. 根据权利要求5所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的压制条件为常温，压强为0.02兆帕～80兆帕，压制时间为1小时～24小时。
7. 根据权利要求5所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的烧结条件为温度200℃～360℃，烧结时间为1小时～24小时。
8. 根据权利要求5所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为五氧化二钒-钨-二氧化钛三元催化剂、五氧化二钒-氧化钨-二氧化钛三元催化剂、二氧化锰-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂、铂-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂或者钯-二氧化钛-三氧化二铝三元催化剂。
9. 根据权利要求5所述的一种高温烟尘中二噁英分解的过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的支撑催化内芯经压制而成的外壳（1）形状为圆柱或者多边形柱，内孔（2）为圆孔、多边形孔或者十字形孔。
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