CN105294157B

CN105294157B - 被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物制备方法

Info

Publication number: CN105294157B
Application number: CN201510749159.8A
Authority: CN
Inventors: 崔龙; 张克金; 张斌; 于力娜; 杨帅
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: CN105294157A

Abstract

本发明涉及一种被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物制备方法，是在颗粒过滤器基体材料中添加有具有氧化功能的物质，具有氧化功能的物质以金属氧化物为主体，镍，锰、钴、稀土元素的氧化物构成的复合材料；颗粒过滤器载体材料混合物为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、石墨、凡士林、聚乙二醇、成孔材料、具有氧化功能的金属氧化物；该柴油颗粒过滤器的优点是具备被动再生功能，同时可以降低主动再生的频率，减少燃油的消耗。

Description

被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物制备方法

技术领域

本发明涉及一种被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物制备方法，属于柴油机颗粒过滤器及其制造材料和制备方法。

背景技术

与汽油机相比，柴油机经济性好、油耗低，由于其压缩比高，废气排放总量和污染物排放总量均高于汽油机，尤其碳烟颗粒物（PM）含量，是汽油机的40到100倍，因此对于柴油机碳烟颗粒物的净化尤显重要。机动车的尾气排放已经成为城市环境污染的一个主要的污染源。针对机动车的排放法规也已经在逐步加严。

由柴油发动机提供动力的机动车辆排出的尾气中，不仅包括一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx），而且还包括来源于燃料在充分情况下产生的多种组分。所属组分不仅包括碳氢化合物（HC），还有碳烟或是被称为“烟炱”的颗粒污染物。一氧化碳，气态碳氢化合物（HC）以及未充分燃烧的有机物会附着在碳烟颗粒上面，形成所谓的挥发性有机物（VOF）。通过选择性催化还原（SCR）技术可以将柴油发动机尾气中的氮氧化物（NOx）转化成无害的氮气和水。而挥发性有机组分以及碳烟颗粒可以通过氧化性的催化转化器将其除去。

国内外的研究学者长期以来都在致力于废气中颗粒物（PM）的排放治理工作，通常认为柴油机颗粒物过滤器（DPF）是去除颗粒物的有效手段，但常规DPF需要再生以满足背压要求，其中一种方法是在DPF上涂覆氧化型催化剂来降低微粒燃烧温度，常用催化剂为贵金属催化剂，这种工艺成本较高，并且需要涂覆过程。

本发明采用氧化型分子筛催化剂作为DPF再生催化剂，同时利用分子筛理化性质与载体材料相近，可以共同加工、共同烧结的特点，直接制作成具有催化氧化功能的柴油机颗粒捕获器，与常规DPF相比，既降低了成本，又减少了涂覆工艺，经试验验证本发明制作的DPF可满足国5排放标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物及其制备方法，该柴油颗粒过滤器的优点是具备被动再生功能，同时可以降低主动再生的频率，减少燃油的消耗。

本发明的技术方案是这样实现的：被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物的制备方法，其特征在于：是在颗粒过滤器基体材料中添加有具有氧化功能的物质，具有氧化功能的物质以金属氧化物为主体，镍，锰、钴、稀土元素的氧化物构成的复合材料；颗粒过滤器载体材料混合物为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、石墨、凡士林、聚乙二醇、成孔材料、具有氧化功能的金属氧化物；具体步骤如下：

1）将无机粉末与纯水按照质量比2:5~4:5混合搅拌，然后加入有机材料：凡士林，聚乙二醇混合搅拌均匀，具有氧化功能的负载型分子筛10%~30%，加入1~2%wt稻壳粉，然后和具有氧化催化活性的物质，以金属氧化物为主体，镍、锰、钴、稀土元素的氧化物构成的复合材料，添加比例为1%~10%，稀土元素为镧、铈，比例为1:1~1:2,混合搅拌，室温干燥研磨5~15min，得到混合物材料；

2）将混合物材料与纯水混合比例为2:1~3:1，加入成孔材料，稻壳粉，比例为1%~2%；经过30min和泥，3遍，每遍2小时练泥制成可以挤出载体生料泥，然后挤出构成蜂窝结构，通过非对称交替堵孔，制成壁流式载体生坯，通风静置24~36小时或者烘箱105℃烘干6~8小时，陈化，脱水干燥，脱水干燥可以室温，经过高温烧结，烧结温度为600℃~1500℃，更优的烧结温度1250℃~1500℃，时间2~16小时，更优化时间为8~12小时，制成具备被动再生功能的颗粒过滤器载体。

所述的无机粉末为氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化钛、石墨，材料配比为：氧化铝30%~80%、二氧化硅为10%~50%、氧化镁10%~20%、二氧化钛、5~35%、石墨10%~50%。

所述的有机材料为凡士林或聚乙二醇，配比为：凡士林1%~5%、聚乙二醇5~10%。

本发明的积极效果是该柴油颗粒过滤器的优点是具备被动再生功能，同时可以降低主动再生的频率，减少燃油的消耗。

附图说明

图1 为Ni及氧化物催化剂颗粒过滤器混合材料。

图2 为La/Ce复合颗粒过滤器混合材料。

图3 为Ni/Co复合氧化物颗粒过滤器混合材料。

图4 为Cu/Ni/Ce催化颗粒过滤器。

图5 为Mn/La/Ce/Zr催化剂颗粒过滤器。

图6为 Ni/La/Ce催化剂颗粒过滤器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

1、在5L去离子水中，依次加入氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，上述无机粉末质量依次为10mol、10mol、25mol、0.5kg，随后加入成孔材料石墨0.05kg，稻壳粉0.051kg，具有氧化功能的镍及镍氧化物1.0kg；

2、加入凡士林0.1kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨机中球磨，转速为20Hz、料球比1:2，球磨20h；

3、取出产物，105℃脱水至形成浆料；

4、浆料烧结，温度550℃，时间4小时保温，随炉冷却；

5、研磨产物，粒径小于2μm。得到具备被动再生功能的颗粒过滤器载体材料混合物，如图1所示。

混合物采用美国麦克公司的AutoPore VI9510型号的压汞仪测试其样品的孔隙率65~75%。

实施例2

1、在6L去离子水中，依次加入氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，上述无机粉末质量依次为12mol、12mol、30mol、1kg，随后加入成孔材料石墨0.05kg，稻壳粉0.1kg，具有氧化功能的La/Ce复合氧化物2kg；

2、加入凡士林0.2kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨机中球磨，转速为20Hz、料球比1:2，球磨20h；

3、取出产物，105℃脱水至形成浆料；

4、浆料烧结，温度550℃，时间4小时保温，随炉冷却；

5、研磨产物，粒径小于2μm。得到具备被动再生功能的颗粒过滤器载体材料混合物，如图2所示。

混合物采用美国麦克公司的AutoPore VI9510型号的压汞仪测试其样品的孔隙率65~70%。

实施例3

1、在10L去离子水中，依次加入氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，上述无机粉末质量依次为15mol、15mol、37.5mol、1.2kg，随后加入成孔材料石墨0.01kg，稻壳粉0.1kg，具有氧化功能的Ni/Co复合氧化物1.5kg；

2、加入凡士林0.3kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨机中球磨，转速为20Hz、料球比1:2，球磨20h；

3、取出产物，105℃脱水至形成浆料；

4、浆料烧结，温度550℃，时间4小时保温，随炉冷却；

5、研磨产物，粒径小于2μm。得到具备被动再生功能的颗粒过滤器载体材料混合物，如图3所示。

混合物采用美国麦克公司的AutoPore VI9510型号的压汞仪测试其样品的孔隙率55~65%。

实施例4

1、在5L去离子水中，依次加入氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，上述无机粉末质量依次为12mol、12mol、30mol、0.5kg，随后加入成孔材料石墨0.02kg，稻壳粉0.15kg，具有氧化功能的Cu/Ni/Ce复合氧化物1.25kg；

2、加入凡士林0.1kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨机中球磨，转速为25Hz、料球比1:2，球磨18h；

3、取出产物，100℃脱水至形成可挤出泥浆；

4. 将上述泥浆挤出构成蜂窝结构，通过非对称交替制成流式载体生坯，静置，陈化，脱水干燥；

5. 850℃高温烧结1h，随炉冷却至室温得到具备被动再生功能的颗粒过滤器载体，如图4所示。

载体采用美国麦克公司的AutoPore VI9510型号的压汞仪测试其样品的孔隙率50~60%，孔径小于20微米。

实施例5

1、在3.5L去离子水中，依次加入氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，上述无机粉末质量依次为8mol、8mol、20mol、0.2kg，随后加入成孔材料石墨0.01kg，稻壳粉0.05kg，具有氧化功能的Mn/La/Ce/Zr复合氧化物材料1.8kg；

2、加入凡士林0.1kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨机中球磨，转速为30Hz、料球比1:2，球磨28h；

3、取出产物，105℃脱水至形成可挤出泥浆；

5. 950℃高温烧结1h，随炉冷却至室温得到具备被动再生功能的颗粒过滤器载体，如图5所示。

载体采用美国麦克公司的AutoPore VI9510型号的压汞仪测试其样品的孔隙率50~55%，孔径小于20微米。

实施例6

1、在10L去离子水中，依次加入氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，上述无机粉末质量依次为15mol、15mol、37.5mol、1.2kg，随后加入成孔材料石墨0.01kg，稻壳粉0.1kg，具有氧化功能的Ni/La/Ce复合氧化物材料1.5kg；

2、加入凡士林0.2kg，聚乙二醇0.05kg，放入球磨机中球磨，转速为20Hz、料球比1:2，球磨22h；

3、取出产物，110℃脱水至形成可挤出泥浆；

5. 1000℃高温烧结1h，随炉冷却至室温得到具备被动再生功能的颗粒过滤器载体，如图6所示。

载体采用美国麦克公司的AutoPore VI9510型号的压汞仪测试其样品的孔隙率51~55%，孔径小于20微米。

Claims

1.一种被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物的制备方法，其特征在于：颗粒过滤器载体材料混合物由无机粉末、有机材料、具有氧化功能的金属氧化物和成孔材料组成；其中无机粉末由氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化钛、石墨组成，有机材料由凡士林和聚乙二醇组成，成孔材料为稻壳粉，具有氧化功能的金属氧化物由镍、锰、钴、镧、铈元素的金属氧化物中的一种或多种组成；

该混合物的制备方法包括：

1）在去离子水中，依次氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛，搅拌至均匀，随后加入石墨、稻壳粉和具有氧化功能的金属氧化物；

2）加入凡士林、聚乙二醇，放入球磨机中球磨；

3）取出产物，脱水至形成浆料；

4）浆料烧结，烧结温度为550℃，保温时间4小时，烧结后随炉冷却；

5）研磨产物，粒径小于2μm，得到被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物。

2.一种被动再生的颗粒过滤器载体的制备方法，其特征在于：颗粒过滤器载体的原料由无机粉末、有机材料、具有氧化功能的金属氧化物和成孔材料组成；其中无机粉末由氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化钛、石墨组成，有机材料由凡士林和聚乙二醇组成，成孔材料为稻壳粉，具有氧化功能的金属氧化物由镍、锰、钴、镧、铈元素的金属氧化物中的一种或多种组成；

该载体的制备方法包括：

2）加入凡士林、聚乙二醇，放入球磨机中球磨；

3）取出产物，脱水至形成可挤出的泥浆；

4）挤出成蜂窝结构，制成生坯，静置，陈化，脱水干燥；

5）烧结，烧结温度为850℃-1000℃，保温时间1小时，随炉冷却。

3.根据权利要求 1 中所述的一种被动再生的颗粒过滤器载体材料混合物的制备方法，其特征在于所述的无机粉末配比为：氧化铝30%~80%、二氧化硅10%~50%、氧化镁10%~20%、二氧化钛5~35%，石墨10-50%。

4.根据权利要求2 中所述的一种被动再生的颗粒过滤器载体的制备方法，其特征在于所述的无机粉末配比为：氧化铝30%~80%、二氧化硅10%~50%、氧化镁10%~20%、二氧化钛5~35%，石墨10-50%。