CN107158795A - 一种具有纳米吸附层的除尘滤料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有纳米吸附层的除尘滤料，属于高温烟气除尘技术领域，除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，除尘滤料为梯度滤料结构，由表面吸附层、致密层、增强层、支撑层和背面净化层组成，表面吸附层设置在致密层的表面，致密层设置在表面吸附层与增强层之间，增强层设置在致密层和支撑层之间，支撑层设置在增强层与背面净化层之间，背面净化层设置在支撑层的背面。本发明不仅具有极强的驻极性能，可以捕集细小的粉尘，提高粉尘过滤效率，而且可以提高粉尘剥离率，降低设备阻力。

Description

一种具有纳米吸附层的除尘滤料
技术领域
本发明涉及一种除尘滤料，特别是涉及一种具有纳米吸附层的除尘滤料，属于高温烟气除尘技术领域。
背景技术
随着中国经济进入重化工时代，环境污染越来越严重，尤其是工业排放的PM2.5可吸入微细颗粒物对人健康影响最大，它对人类的呼吸系统、免疫功能、心血管系统和中枢神经系统等造成严重的危害，因此，减少PM2.5微细粒子的排放，对保护环境、保障人们的身心健康至关重要。
通常情况下，常规滤料主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等物理机械阻挡作用来过滤空气中的微粒，因此其对粒径较小特别是粒径小于5μm的粒子过滤效果不理想，普通过滤材料为达到较高过滤效率，通常会降低过滤材料中的纤维直径、增加克重或者将织物织得更加紧密，但是材料的过滤阻力却大幅上升，增加了除尘器的设备阻力。
驻极处理使得过滤材料纤维带有电荷，过滤材料经驻极处理后，其过滤机理不仅包括除原有的普通拦截作用外，还包含静电吸附作用，使得在不增加通气阻力的情况下，过滤材料的过滤效率得到显著增强，目前，国内外虽然已有驻极体材料相关的专利报导，该驻极体材料主要采用熔喷材料经电晕放电等方式驻极而成，但是，这些驻极体材料只适用于空气净化、水处理等一次性用品，不适合反复使用，国内虽有将电气石负载在滤料上的专利报导，但是，该专利所用电气石没有经过处理，这样会使滤料在使用一段时间后，不易清灰，滤料阻力增加，从而使得设备阻力增大，影响滤袋的使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种具有纳米吸附层的除尘滤料，该电气石经过预处理，不仅具有极强的驻极性能，可以捕集细小粉尘，提高粉尘过滤效率，清灰更彻底，可以提高粉尘剥离率，降低设备阻力。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种具有纳米吸附层的除尘滤料，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料为梯度滤料结构，由表面吸附层、致密层、增强层、支撑层和背面净化层组成，所述表面吸附层设置在所述致密层的表面，所述致密层设置在所述表面吸附层与所述增强层之间，所述增强层设置在所述致密层和所述支撑层之间，所述支撑层设置在所述增强层与所述背面净化层之间，所述背面净化层设置在所述支撑层的背面。
优选的方案是，所述表面吸附层为含有纳米电气石杂化乳液的涂覆层，所述表面吸附层位于所述除尘滤料的迎尘面，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，所述纳米电气石杂化乳液在700-800℃下加热24-48h。
在上述任一方案中优选的是，按重量份数计，所述纳米电气石杂化乳液由以下成分组成：六偏磷酸钠1-5％、聚丙烯酸钠1-5％、PTFE乳液20-30％、增稠剂0.5-2％、水40-60％。
在上述任一方案中优选的是，所述表面吸附层采用刮涂的方式将纳米电气石杂化乳液覆在所述除尘滤料的表面，所述表面吸附层进行电晕充电驻极，电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为5-15min，电晕充电的针电极与所述表面吸附层的表面距离为5-10cm。
在上述任一方案中优选的是，所述致密层由聚四氟乙烯PTFE纤维和异形细纤维P84组成，所述聚四氟乙烯PTFE纤维与所述异形细纤维P84成网环绕抱合并水刺成毡，所述异形细纤维P84为不规则的叶片状截面，所述聚四氟乙烯PTFE纤维经梳理、预刺后，进入水刺经反射使所述聚四氟乙烯PTFE纤维相互缠绕成布，所述聚四氟乙烯PTFE纤维进入水刺后进行开纤。
在上述任一方案中优选的是，所述增强层为基布层，由高性能纤维通过经纬交织形成的机织物，所述增强层用于提高所述除尘滤料的纵横双向的力学性能。
在上述任一方案中优选的是，所述支撑层由纤维细度在2-7tex的纤维组成。
在上述任一方案中优选的是，所述除尘滤料内的微孔孔径由外到内依次增加，靠近所述表面吸附层的纤维分布细而密、靠近所述背面净化层纤维分布粗而疏。
在上述任一方案中优选的是，所述背面净化层为含有纳米电气石杂化乳液的涂覆层，位于所述除尘滤料的背尘面，用于对所述除尘滤料中泄露的微细粉尘实现再吸附。
在上述任一方案中优选的是，所述背面净化层中的纳米电气石杂化乳液与所述表面吸附层中的纳米电气石杂化乳液的成分相同。
本发明的有益技术效果：按照本发明的具有纳米吸附层的除尘滤料，本发明提供的具有纳米吸附层的除尘滤料，利用电气石自发电荷的特性，利用静电吸附作用，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，提高粉尘过滤效率，利用电气石的热释电性，对纳米电气石杂化乳液进行热处理，一方面热处理可以促进纳米电气石杂化乳液中的Fe2+的氧化，Fe3+含量增加，有利于电气石晶胞体积的收缩，可以提高电气石热释电系数，增强电极性，使电气石表面自由能也增加，从而有利于滤料的驻极，提高滤料的荷电量，在实际工况中可提高对微细粉尘的捕集；另一方面，由于滤料的长期使用温度是在150-260℃之间，当滤袋在脉冲清灰时，滤袋内的温度会急剧下降，由于我们对电气石进行过热处理，在温度下降时，电气石表面的极性会发生变化，恰好可以使滤袋表面的粉尘因同性电荷相斥而脱离滤袋表面，落入除尘器箱底，从而提高滤料粉尘剥离率，有利于清灰，延长所述除尘滤料的使用寿命，确保所述除尘滤料兼具高孔隙率和低微孔孔径的特点，实现对PM2.5等微细粉尘的高效截留，增加烟气经过滤后的流动性，降低滤料的过滤阻力，减少除尘器运行能耗。
附图说明
图1为按照本发明的具有纳米吸附层的除尘滤料的一优选实施例的整体结构示意图；
图2为按照本发明的具有纳米吸附层的除尘滤料的一优选实施例的PTFE纤维原样图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；
图3为按照本发明的具有纳米吸附层的除尘滤料的一优选实施例的开纤后的PTFE纤维图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例。
图中：1-表面吸附层，2-致密层，3-增强层，4-支撑层，5-背面净化层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料为梯度滤料结构，由表面吸附层1、致密层2、增强层3、支撑层4和背面净化层5组成，所述表面吸附层1设置在所述致密层2的表面，所述致密层2设置在所述表面吸附层1与所述增强层3之间，所述增强层3设置在所述致密层2和所述支撑层4之间，所述支撑层4设置在所述增强层3与所述背面净化层5之间，所述背面净化层5设置在所述支撑层4的背面。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述表面吸附层1为含有纳米电气石杂化乳液的涂覆层，所述表面吸附层1位于所述除尘滤料的迎尘面，主要利用电气石自发电荷的特性，利用静电吸附作用，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，提高粉尘过滤效率，所述纳米电气石杂化乳液在700-800℃下加热24-48h，按重量份数计，所述纳米电气石杂化乳液由以下成分组成：六偏磷酸钠1-5％、聚丙烯酸钠1-5％、PTFE乳液20-30％、增稠剂0.5-2％、水40-60％，所述表面吸附层1采用刮涂的方式将纳米电气石杂化乳液覆在所述除尘滤料的表面，所述表面吸附层1进行电晕充电驻极，电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为5-15min，电晕充电的针电极与所述表面吸附层1的表面距离为5-10cm。
进一步的，在本实施例中，利用电气石的热释电性，对纳米电气石杂化乳液进行热处理，一方面热处理可以促进纳米电气石杂化乳液中的Fe2+的氧化，Fe3+含量增加，有利于电气石晶胞体积的收缩，可以提高电气石热释电系数，增强电极性，使电气石表面自由能也增加，从而有利于滤料的驻极，提高滤料的荷电量，在实际工况中可提高对微细粉尘的捕集；另一方面，由于滤料的长期使用温度是在150-260℃之间，当滤袋在脉冲清灰时，滤袋内的温度会急剧下降，由于我们对电气石进行过热处理，在温度下降时，电气石表面的极性会发生变化，恰好可以使滤袋表面的粉尘因同性电荷相斥而脱离滤袋表面，落入除尘器箱底，从而提高滤料粉尘剥离率，有利于清灰。
进一步的，在本实施例中，如图1、图2和图3所示，所述致密层2由聚四氟乙烯PTFE纤维和异形细纤维P84组成，所述聚四氟乙烯PTFE纤维与所述异形细纤维P84成网环绕抱合并水刺成毡，所述异形细纤维P84为不规则的叶片状截面，因此比一般圆形截面增加了80％的表面积，所以过滤效率高，聚四氟乙烯PTFE纤维表面的静电较大，加入PTFE纤维可以提高滤料迎尘面微细粉尘的吸附作用，所述聚四氟乙烯PTFE纤维经梳理、预刺后，进入水刺经反射使所述聚四氟乙烯PTFE纤维相互缠绕成布，所述聚四氟乙烯PTFE纤维进入水刺后进行开纤，形成更加微细的PTFE纤维层，实现粉尘的表面过滤，提高了过滤精度，降低了滤料阻力，将PTFE纤维原样与经高压水刺开纤后的PTFE纤维，放大1000倍在电子显微镜进行观察。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述增强层3为基布层，由高性能纤维通过经纬交织形成的机织物，所述增强层3用于提高所述除尘滤料的纵横双向的力学性能，延长所述除尘滤料的使用寿命。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述支撑层4由纤维细度在2-7tex的纤维组成，所述除尘滤料内的微孔孔径由外到内依次增加，靠近所述表面吸附层1的纤维分布细而密、靠近所述背面净化层5纤维分布粗而疏，确保所述除尘滤料兼具高孔隙率和低微孔孔径的特点，实现对PM2.5等微细粉尘的高效截留，增加烟气经过滤后的流动性，降低滤料的过滤阻力，减少除尘器运行能耗。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述背面净化层5为含有纳米电气石杂化乳液的涂覆层，位于所述除尘滤料的背尘面，用于对所述除尘滤料中泄露的微细粉尘实现再吸附，所述背面净化层5中的纳米电气石杂化乳液与所述表面吸附层1中的纳米电气石杂化乳液的成分相同。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的具有纳米吸附层的除尘滤料，本实施例提供的具有纳米吸附层的除尘滤料，利用电气石自发电荷的特性，利用静电吸附作用，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，提高粉尘过滤效率，利用电气石的热释电性，对纳米电气石杂化乳液进行热处理，一方面热处理可以促进纳米电气石杂化乳液中的Fe2+的氧化，Fe3+含量增加，有利于电气石晶胞体积的收缩，可以提高电气石热释电系数，增强电极性，使电气石表面自由能也增加，从而有利于滤料的驻极，提高滤料的荷电量，在实际工况中可提高对微细粉尘的捕集；另一方面，由于滤料的长期使用温度是在150-260℃之间，当滤袋在脉冲清灰时，滤袋内的温度会急剧下降，由于我们对电气石进行过热处理，在温度下降时，电气石表面的极性会发生变化，恰好可以使滤袋表面的粉尘因同性电荷相斥而脱离滤袋表面，落入除尘器箱底，从而提高滤料粉尘剥离率，有利于清灰，延长所述除尘滤料的使用寿命，确保所述除尘滤料兼具高孔隙率和低微孔孔径的特点，实现对PM2.5等微细粉尘的高效截留，增加烟气经过滤后的流动性，降低滤料的过滤阻力，减少除尘器运行能耗。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料为梯度滤料结构，由表面吸附层(1)、致密层(2)、增强层(3)、支撑层(4)和背面净化层(5)组成，所述表面吸附层(1)设置在所述致密层(2)的表面，所述致密层(2)设置在所述表面吸附层(1)与所述增强层(3)之间，所述增强层(3)设置在所述致密层(2)和所述支撑层(4)之间，所述支撑层(4)设置在所述增强层(3)与所述背面净化层(5)之间，所述背面净化层(5)设置在所述支撑层(4)的背面。
2.根据权利要求1所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述表面吸附层(1)为含有纳米电气石杂化乳液的涂覆层，所述表面吸附层(1)位于所述除尘滤料的迎尘面，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，所述纳米电气石杂化乳液在700-800℃下加热24-48h。
3.根据权利要求2所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，按重量份数计，所述纳米电气石杂化乳液由以下成分组成：六偏磷酸钠1-5％、聚丙烯酸钠1-5％、PTFE乳液20-30％、增稠剂0.5-2％、水40-60％。
4.根据权利要求2所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述表面吸附层(1)采用刮涂的方式将纳米电气石杂化乳液覆在所述除尘滤料的表面，所述表面吸附层(1)进行电晕充电驻极，电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为5-15min，电晕充电的针电极与所述表面吸附层(1)的表面距离为5-10cm。
5.根据权利要求1所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述致密层(2)由聚四氟乙烯PTFE纤维和异形细纤维P84组成，所述聚四氟乙烯PTFE纤维与所述异形细纤维P84成网环绕抱合并水刺成毡，所述异形细纤维P84为不规则的叶片状截面，所述聚四氟乙烯PTFE纤维经梳理、预刺后，进入水刺经反射使所述聚四氟乙烯PTFE纤维相互缠绕成布，所述聚四氟乙烯PTFE纤维进入水刺后进行开纤。
6.根据权利要求1所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述增强层(3)为基布层，由高性能纤维通过经纬交织形成的机织物，所述增强层(3)用于提高所述除尘滤料的纵横双向的力学性能。
7.根据权利要求1所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述支撑层(4)由纤维细度在2-7tex的纤维组成。
8.根据权利要求7所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述除尘滤料内的微孔孔径由外到内依次增加，靠近所述表面吸附层(1)的纤维分布细而密、靠近所述背面净化层(5)纤维分布粗而疏。
9.根据权利要求1所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述背面净化层(5)为含有纳米电气石杂化乳液的涂覆层，位于所述除尘滤料的背尘面，用于对所述除尘滤料中泄露的微细粉尘实现再吸附。
10.根据权利要求9所述的一种具有纳米吸附层的除尘滤料，其特征在于，所述背面净化层(5)中的纳米电气石杂化乳液与所述表面吸附层(1)中的纳米电气石杂化乳液的成分相同。
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