CN108993613A - 一种复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用 - Google Patents

一种复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用，涉及烟气治理技术领域。主要采用的技术方案为：一种复合陶瓷纤维结构的制备原料包括：载体、溶剂、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂；其中，载体包括陶瓷纤维和陶瓷骨料；所述载体中陶瓷纤维、陶瓷骨料的质量比为(1:2)‑(3:5)；所述载体、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为(36‑42)：5：3：2；所述溶剂与陶瓷纤维的质量比为(8:1)‑(10:1)本发明主要用于实现烟气的除尘、脱硝一体化，进而能减小除尘、脱硝设备所需占用的空间，使得SCR技术在水泥、玻璃等行业能大规模应用。

Description

一种复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种烟气治理技术领域，特别是涉及一种复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用。
背景技术
氮氧化物(N0x)是大气环境的主要污染物之一，其排放来源主要有电力、热力生产和供应业，黑色金属冶炼及压延加工业，非金属矿物制品业以及有色金属冶炼及压延加工业等行业。氮氧化物的过度排放会引起诸如臭氧层减少、酸雨增多、森林植被破坏、地表水体富营养化以及大气中的细小颗粒的形成导致的能见度降低等各种环境问题。
当前，常用的脱除氮氧化物的技术主要有选择性催化还原技术(SCR)和选择性非催化还原技术(SNCR)。SCNR技术由于它的反应区接近燃烧区，而且工作温度区间较为狭窄，因此会存在混合不充分或工作温度波动等问题，使其脱硝效率受到一定程度的影响。SCR技术是在后部烟道设置反应器，并放置催化剂固定床层，且在床层之前喷入NH3，利用催化过程实现NH3对氮氧化物的还原。SCR技术由于其脱硝效率高、处理的烟气量大、二次污染小等优点，受到市场广泛的追捧和应用。
其中，SCR技术最为关键的步骤即为氮氧化物在脱硝催化剂的作用下与NH3发生还原反应生产N2。但是，通常脱硝催化剂会受高温烟气中的粉尘的影响，使得脱硝催化剂失活或者中毒，从而使整个SCR系统效率降低。因此，企业通常会在脱销装置的上游要安装除尘装备，以实现对烟气先除尘、后脱硝处理。但是，本发明的发明人发现在SCR反应器之前设置除尘器的技术至少存在如下问题：由于设备布局紧凑，根本没有足够的空间安装除尘器和SCR反应器，使得SCR技术在水泥、玻璃等行业无法大规模应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用，主要目的在于能实现烟气的尘硝一体化脱除。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种复合陶瓷纤维结构，其中，所述复合陶瓷纤维结构的制备原料包括：载体、溶剂、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂；其中，
所述载体包括陶瓷纤维和陶瓷骨料；所述载体中陶瓷纤维、陶瓷骨料的质量比为(1:2)-(3:5)；所述载体、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为(36-42)：5：3：2；所述溶剂与陶瓷纤维的质量比为(8:1)-(10:1)。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，所述载体还包括二氧化钛；其中，所述陶瓷纤维与所述二氧化钛的质量比为(1:1)-(1:1.5)；优选的，所述陶瓷纤维与所述二氧化钛的质量比为(1:1.2)-(1:1.5)；优选的，陶瓷纤维、陶瓷骨料、TiO2、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为2:4:2:1:0.6:0.4。。
优选的，所述陶瓷纤维选用含锆的硅酸铝陶瓷纤维；和/或所述陶瓷骨料包括陶瓷粒料；且陶瓷粒料的粒径为40-50μm。
优选的，所述脱硝催化活性组分包括V2O5、CuO、MoO3、Fe2O3、WO3、CeO2中的任一种或几种；和/或
所述表面活性剂包括季铵盐、甘油、硬脂酸中的任一种或几种；和/或
所述粘结剂包括聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素钠中的任一种或几种；和/或
所述溶剂选用水。
优选的，所述复合陶瓷纤维结构呈筒状；优选的，所述复合陶瓷纤维结构为两端敞口的筒状结构。
另一方面，本发明的实施例提供一种如上述任一项所述的复合陶瓷纤维结构的制备方法，其中，所述制备方法包括如下步骤：
预处理：对陶瓷纤维进行预处理，得到陶瓷纤维料浆；
混料：将所述陶瓷纤维料浆与组成复合陶瓷纤维结构的制备原料中的其他原料混合，得到可塑的泥料；
成型：将所述可塑的泥料成型为设定形状的半成品；
后处理：对所述半成品依次进行干燥、煅烧处理，得到复合陶瓷纤维结构。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，所述预处理的步骤包括：
对所述陶瓷纤维进行剪切处理，使陶瓷纤维的长度不超过20mm；
对剪切处理后的陶瓷纤维进行球磨处理；
对球磨处理后的陶瓷纤维进行松解处理，以将渣球、所需长径比范围之外的陶瓷纤维分离出去，得到所需长径比的陶瓷纤维；
优选的，所需长径比范围为10-400。
优选的，所述表面活性剂包括第一次加入的表面活性剂和第二次加入的表面活性剂；其中，
所述陶瓷纤维料浆的制备步骤具体为：将预处理后的陶瓷纤维、第一次加入的表面活性剂、溶剂混合得到陶瓷纤维料浆；
所述混料的步骤具体为：陶瓷纤维料浆中加入构成所述载体的除了陶瓷纤维之外的其他组分，充分融合后，再加入脱硝催化活性组分、第二次加入的表面活性剂、粘结剂，捏合后得到可塑的泥料；
优选的，在所述混料的步骤中，制备原料的混合一直处于搅拌状态；
优选的，第一次加入的表面活性剂与陶瓷纤维的质量比为(1:10)-(1:8)。
优选的，在所述成型的步骤之前，还包括对所述泥料进行进行陈化处理的步骤；其中，所述陈述处理具体为：将泥料置于陈化箱中，在密闭、氮气的环境下陈化120-150h；和/或
对所述半成品进行干燥处理的步骤具体为：先将半成品放置在40-80℃的环境下进行低温干燥、再将半成品放置在100-160℃的环境下进行高温干燥；优选的，低温干燥处理的时间为2-5h、高温干燥处理的时间为8-12h；优选的，对所述半成品进行低温干燥处理的步骤在微波真空低温干燥机中进行；和/或
对所述半成品进行煅烧处理的步骤具体为：将干燥处理后的半成品送入窑炉煅烧；其中煅烧温度450-520℃，煅烧时间8-16h。
再一方面，上述任一项所述的复合陶瓷纤维结构用于对烟气进行除尘处理和/或催化脱硝处理。
与现有技术相比，本发明的复合陶瓷纤维结构及其制备方法和应用至少具有下列有益效果：
一方面，本发明实施例提供的复合陶瓷纤维结构的制备原料包括陶瓷纤维和陶瓷骨料的载体、溶剂、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂；且上述原料的配比为：载体中陶瓷纤维、陶瓷骨料的质量比为(1:2)-(3:5)；载体、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为(38-42)：5：3：2；溶剂与陶瓷纤维的质量比为(8:1)-(10:1)。采用上述配方，能使得最终制成的复合陶瓷纤维结构同时具备除尘、催化脱硝功能，且性能较好。
进一步地，本发明实施例中的载体在包括陶瓷纤维和陶瓷骨料的基础上，还包括二氧化钛，二氧化钛能给脱硝催化活性组分提供一个很好的环境，有利于脱硝催化活性组分的催化脱硝。
综上，本发明实施例提供的复合陶瓷纤维结构用于对烟气除尘、催化脱硝时，高温烟气先通过复合陶瓷纤维结构的表面除尘后，再进入复合陶瓷纤维结构的内部，在复合陶瓷纤维结构的脱销催化活性组分的作用下将NOx转化成N2，实现尘、销一体化脱除。高温烟气在本发明实施例中的复合陶瓷纤维结构的表面除尘(复合陶瓷纤维结构的表面部分也具有脱硝催化活性组分，但是这部分可能中毒，因此，复合陶瓷纤维结构的表面部分仅仅用于除尘)，大大降低粉尘与复合陶瓷纤维结构的内部陶瓷纤维间脱销催化活性组分的接触，从而减少因粉尘造成的复合陶瓷纤维结构内部的脱销催化活性组分的“中毒”；最终实现尘、销一体化脱除，进一步实现除尘、脱硝设备的小型化，因地制宜节省空间。另外，复合陶瓷纤维结构的原料选用了陶瓷纤维、陶瓷骨料等，使得复合陶瓷纤维结构还具有耐高温、耐腐蚀、机械强度大、结构稳定不变形、易于清洗且反复清洗后过滤效果不变等有益效果。
另一方面，本发明实施例提供的复合陶瓷纤维结构的制备方法，先对陶瓷纤维进行预处理，以获得设定长径比的陶瓷纤维(合理的长径比是保证符合陶瓷纤维滤筒孔隙率至关重要的因素)，然后通过第一次加入的表面活性剂、溶剂将陶瓷纤维制成均匀分散、稳定的陶瓷纤维浆料、然后再向高速搅拌的陶瓷纤维浆料中依次剩余的原料得到泥料；进一步对泥料陈化以增强泥料的可塑性及粘接性，将泥料成型为设定形状的半成品，最后对半成品依次进行干燥、煅烧处理，得到复合陶瓷纤维结构。通过上述步骤能制备出具有除尘、催化脱硝功能的复合陶瓷纤维结构，且除尘、脱硝功能较好；另外，所制成的复合陶瓷纤维结构耐高温、耐腐蚀、机械强度大、结构稳定不变形、易于清洗且反复清洗后过滤效果不变。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种复合陶瓷纤维结构的制备方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
一方面，本发明实施例提供一种复合陶瓷纤维结构，其中，该复合陶瓷纤维结构由以下原料制备而成：载体、溶剂、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂。其中，载体包括陶瓷纤维和陶瓷骨料；在此，陶瓷纤维制成的产品可作为过滤器，具有过滤除尘作用；而在此的陶瓷骨料作为复合陶瓷纤维结构的骨架、支撑体，能提高复合陶瓷纤维结构的硬度、强度及耐高温性。表面活性剂主要起到分散、融合的作用，在上述原料的混合过程中，能使原料很好地分散和融合。而粘结剂主要是用于将多种物料粘接在一起，进一步起到融合的作用。脱硝催化活性组分主要是使制成的复合陶瓷纤维结构在具有除尘作用的基础行，还具有催化脱硝的作用，最终使得复合陶瓷纤维结构实现除尘、脱硝一起化。
另外，载体中陶瓷纤维、陶瓷骨料的质量比为(1:2)-(3:5)；优选为1:2。载体、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为(38-42)：5：3：2；优选为40：5：3：2。溶剂与陶瓷纤维的质量比为(8:1)-(10:1)；优选为(9:1)-(10:1)。在此，本发明实施例通过将制备原料的用量配比设置成上述比例，能使得最终制成的复合陶瓷纤维结构同时具备除尘、催化脱硝功能，且性能较好。
较佳地，本发明实施例中的陶瓷纤维选用含锆的硅酸铝陶瓷纤维，含锆的硅酸铝纤维，由于是采用高纯氧化铝、硅石粉和锆英砂原料经过高温熔融喷吹而成，其熔融温度达到1450℃，在1300℃下仍具有一定的纤维韧性和弹性，可满足生产工艺的需要。
较佳地，本发明实施例中的陶瓷骨料包括陶瓷粒料，且陶瓷粒料的粒径为40-50μm。
较佳地，载体还包括二氧化钛；其中，陶瓷纤维与二氧化钛的质量比为(1:7)-(1:3)；优选的，陶瓷纤维与二氧化钛的质量比为(1:1)-(1:1.5)；进一步优选的陶瓷纤维与二氧化钛的质量比为1:1。在此，本发明实施例中的载体在包括陶瓷纤维和陶瓷骨料的基础上，还包括二氧化钛，二氧化钛能给脱硝催化活性组分提供一个很好的环境，有利于脱硝催化活性组分的催化脱硝。优选的，陶瓷纤维、陶瓷骨料、TiO2、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为2:4:2:1:0.6:0.4。
较佳地，脱硝催化活性组分包括V2O5、CuO、MoO3、Fe2O3、WO3、CeO2中的任一种或几种。较佳地，表面活性剂包括季铵盐、甘油、硬脂酸中的任一种或几种。较佳地，粘结剂包括聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素钠中的任一种或几种。较佳地，溶剂选用水，如工业用水。
较佳地，本发明实施例中的复合陶瓷纤维结构可以呈设定形状(如，板状、筒状等)。优选的，本发明实施例中的复合陶瓷纤维结构为两端敞口的筒状结构。
综上，本发明实施例提供的复合陶瓷纤维结构用于对烟气除尘、催化脱硝时，高温烟气先通过复合陶瓷纤维结构的表面除尘后，再进入复合陶瓷纤维结构的内部，在复合陶瓷纤维结构的脱销催化活性组分的作用下将NOx转化成N2，实现尘、销一体化脱除。高温烟气在本发明实施例中的复合陶瓷纤维结构的表面除尘(复合陶瓷纤维结构的表面部分也具有脱硝催化活性组分，但是这部分可能中毒，因此，复合陶瓷纤维结构的表面部分仅仅用于除尘)，大大降低粉尘与复合陶瓷纤维结构的内部陶瓷纤维间脱销催化活性组分的接触，从而减少因粉尘造成的复合陶瓷纤维结构内部的脱销催化活性组分的“中毒”；最终实现尘、销一体化脱除，进一步实现除尘、脱硝设备的小型化，因地制宜节省空间。另外，复合陶瓷纤维结构的原料选用了陶瓷纤维、陶瓷骨料等，使得复合陶瓷纤维结构还具有耐高温、耐腐蚀、机械强度大、结构稳定不变形、易于清洗且反复清洗后过滤效果不变等有益效果。
另一方面，本发明实施例还提供一种复合陶瓷纤维结构的制备方法，具体地，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
1、预处理：对陶瓷纤维进行预处理。
较佳地，所述预处理的步骤包括：对所述陶瓷纤维进行剪切处理，使陶瓷纤维的长度不超过20mm；对剪切处理后的陶瓷纤维进行球磨处理；对球磨处理后的陶瓷纤维进行松解处理，以将渣球、所需长径比范围之外的陶瓷纤维分离出去，得到所需长径比的陶瓷纤维；优选的，所需长径比范围为10-400。
具体地，陶瓷纤维需经过剪切、松解、分散等预处理手段，从而使得具有合适长径比的陶瓷纤维均匀的分散在料浆中。所述的剪切采用干法短切工艺，先将陶瓷纤维机械剪切至20mm以下的短纤维，然后通过球磨的方式得到长径比10-400范围内的陶瓷纤维(合理的长径比是保证符合陶瓷纤维滤筒孔隙率至关重要的因素)；所述的松解工艺是将上一工序中含有的渣球和极细纤维通过分散、静置分离；所述的分散工艺采用高速机械搅拌法。
将预处理后的陶瓷纤维分散在溶剂中，得到陶瓷纤维料浆。在该步骤中，第一次加入表面活性剂是为了使陶瓷纤维均匀分散，以获得稳定、良好的陶瓷纤维料浆。
2、混料：将所述陶瓷纤维料浆与组成复合陶瓷纤维结构的制备原料中的其他原料混合，得到可塑的泥料。
较佳地，在高速搅拌的陶瓷纤维料浆中加入构成所述载体的除了陶瓷纤维之外的其他组分(如陶瓷骨料；或陶瓷骨料、二氧化钛)，充分融合后，再加入脱硝催化活性组分、第二次加入的表面活性剂、粘结剂，捏合后得到可塑的泥料。
3、陈化：将泥料置于陈化箱中，在密闭、氮气的环境下陈化120-150h。在此，通过陈化的步骤，能增强泥料的可塑性和粘结性。
4、成型：将泥料成型为设定形状的半成品。优选的，设定形状为筒状，进一步优选为两端敞口的筒状结构。
5、后处理：对半成品依次进行干燥、煅烧处理，得到复合陶瓷纤维结构。
较佳地，对半成品进行干燥处理的步骤具体为：先将半成品放置在40-80℃的环境下进行低温干燥、再将半成品放置在100-160℃的环境下进行高温干燥。优选的，低温干燥处理的时间为2-5h、高温干燥处理的时间为8-12h；优选的，对所述半成品进行低温干燥处理的步骤在微波真空低温干燥机中进行。
该步骤中，采用先低温、后高温的干燥方式，能使得干燥效率高、质量好，可实现连续生产。
较佳地，对半成品进行煅烧处理的步骤具体为：将干燥处理后的半成品送入窑炉煅烧；其中煅烧温度450-520℃，煅烧时间8-16h。
本发明实施例提供的复合陶瓷纤维结构的制备方法，先对陶瓷纤维进行预处理，以获得设定长径比的陶瓷纤维(合理的长径比是保证符合陶瓷纤维滤筒孔隙率至关重要的因素)，然后通过第一次加入的表面活性剂、溶剂将陶瓷纤维制成均匀分散、稳定的陶瓷纤维浆料、然后再向高速搅拌的陶瓷纤维浆料中依次剩余的原料得到泥料；进一步对泥料陈化以增强泥料的可塑性及粘接性，将泥料成型为设定形状的半成品，最后对半成品依次进行干燥、煅烧处理，得到复合陶瓷纤维结构。通过上述步骤能制备出具有除尘、催化脱硝功能的复合陶瓷纤维结构，且除尘、脱硝功能较好；另外，所制成的复合陶瓷纤维结构耐高温、耐腐蚀、机械强度大、结构稳定不变形、易于清洗且反复清洗后过滤效果不变。
再一方面，上述的复合陶瓷纤维结构用于对烟气进行除尘处理和/或催化脱硝处理；实现对烟气除尘、脱硝的一体化，进而能减少除尘、脱硝装置所占用的空间。
下面通过具体的实验实施例具体说明。
实施例1
将预处理后的含锆的硅酸铝陶瓷纤维500g、第一次加入的表面活性剂50g(季铵盐)、水5000g混合制成陶瓷纤维料浆。在高速搅拌的陶瓷纤维料浆中缓慢加入陶瓷骨料1000g，充分均化后加入脱硝催化活性组分250g(其中，本实施例中的脱硝催化活性组分均为V2O5)，再分别加入第二次加入的表面活性剂100g(其中，本实施例中的表面活性剂选用季铵盐)和粘结剂80g(其中，本实施例中的粘结剂选用聚乙烯醇)，充分捏合。将充分捏合均匀的泥料置于密闭、充满氮气的环境下陈化130h。将陈化后的泥料通过强力挤出机挤出筒状结构的半成品。将通过挤出机挤出的筒状结构的半成品分段干燥，第一段在微波真空低温干燥机进行，温度为60℃、干燥时间为3h；第二段采用高温干燥机干燥，温度控制在135℃，干燥时间10h。将干燥后的半成品送入窑炉煅烧，煅烧温度490℃，煅烧时间12h后，得到复合陶瓷纤维结构。
实施例2
将预处理后的含锆的硅酸铝陶瓷纤维500g、第一次加入的表面活性剂50g(季铵盐)、水5000g混合制成陶瓷纤维料浆。在高速搅拌的陶瓷纤维料浆中缓慢加入陶瓷骨料1000g和二氧化钛500g、充分均化后加入脱硝催化活性组分250g(其中，本实施例中的脱硝催化活性组分均为V2O5)，再分别加入第二次加入的表面活性剂100g(其中，本实施例中的表面活性剂选用季铵盐)和粘结剂100g(其中，本实施例中的粘结剂选用聚乙烯醇)，充分捏合。将充分捏合均匀的泥料置于密闭、充满氮气的环境下陈化130h。将陈化后的泥料通过强力挤出机挤出筒状结构的半成品。将通过挤出机挤出的筒状结构的半成品分段干燥，第一段在微波真空低温干燥机进行，温度为60℃、干燥时间为3h；第二段采用高温干燥机干燥，温度控制在135℃，干燥时间10h。将干燥后的半成品送入窑炉煅烧，煅烧温度490℃，煅烧时间12h后，得到复合陶瓷纤维结构。
实施例3
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的表面活性剂选用甘油、本实施例中的脱硝催化剂活性组分选用CuO、本实施例中的粘结剂选用羧甲基纤维素钠。
实施例4
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的表面活性剂选用硬脂酸、本实施例中的脱硝催化剂活性组分选用MoO3、本实施例中的粘结剂选用淀粉。
实施例5
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的脱硝催化剂活性组分选用Fe2O3。
实施例6
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的脱硝催化剂活性组分选用WO3。
实施例7
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的脱硝催化剂活性组分选用350gWO3、300gV2O5的混合物。
实施例8
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的脱硝催化剂活性组分选用350gWO3、200gV2O5、100g CuO混合物。
实施例9
将预处理后的含锆的硅酸铝陶瓷纤维500g、第一次加入的表面活性剂50g(季铵盐)、水5000g混合制成陶瓷纤维料浆。在高速搅拌的陶瓷纤维料浆中缓慢加入陶瓷骨料1000g和二氧化钛500g、充分均化后加入脱硝催化活性组分250g(其中，本实施例中的脱硝催化活性组分均为CuO)，再分别加入第二次加入的表面活性剂100g(其中，本实施例中的表面活性剂选用季铵盐)和粘结剂100g(其中，本实施例中的粘结剂选用聚乙烯醇)，充分捏合。将充分捏合均匀的泥料置于密闭、充满氮气的环境下陈化130h。将陈化后的泥料通过强力挤出机挤出筒状结构的半成品。将通过挤出机挤出的筒状结构的半成品分段干燥，第一段在微波真空低温干燥机进行，温度为40℃、干燥时间为5h；第二段采用高温干燥机干燥，温度控制在160℃，干燥时间8h。将干燥后的半成品送入窑炉煅烧，煅烧温度490℃，煅烧时间12h后，得到复合陶瓷纤维结构。
实施例10
本实施例与实施例2的主要区别在于：本实施例中的陶瓷纤维选用普通的硅酸铝陶瓷纤维。
对比例
采用现有工艺，制备出一种无脱硝催化活性组分的陶瓷纤维滤筒。
对将实施例1-实施例10所制备的筒状复合陶瓷纤维结构、对比例的陶瓷纤维滤筒的除尘、脱硝性能进行测试。具体如下：
以下将筒状复合陶瓷纤维结构简称为滤筒。将滤筒悬置在封闭的箱体中，箱体上开设有进风口、出风口，并设置相应的结构，组装成除尘、脱硝反应装置。在某玻璃企业生产厂中，根据现场工况安装上述的除尘、脱硝反应装置，并将玻璃厂高温烟气进行旁路改造，引一部分烟气进入上述的除尘、脱硝反应装置。高温含尘烟气在喷入氨气后，通过进风口进入箱体后，通过导流作用均匀地进入滤筒内，在烟气由滤筒内穿过滤筒壁到滤筒外的过程中，先进行除尘处理，后在脱销催化活性组分的作用下实现氮氧化物的脱除，最后在穿过滤筒后由排出风口排出洁净的高温气体。待设备运行正常后分别对进出口温度、及进出口气体进行测试。
采用上述测试方式对实施例1-实施例10所制备的复合陶瓷纤维结构、对比例的陶瓷纤维滤筒进行测试，测试完毕后发现：对比例的陶瓷纤维滤筒不具备脱硝功能。实施例1-实施例10的复合陶瓷纤维结构均具备催化脱硝功能，且实施例1-实施例10所制备的复合陶瓷纤维结构的除尘、脱硝效果较好。实施例2-实施例9所制备的复合陶瓷纤维结构的脱硝效果优于实施例1所制备的复合陶瓷纤维结构的脱硝效果。实施例2-实施例9所制备的复合陶瓷纤维结构的除尘、脱硝效果优于实施例10所制备的复合陶瓷纤维结构的除尘、脱硝效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种复合陶瓷纤维结构，其特征在于，所述复合陶瓷纤维结构的制备原料包括：载体、溶剂、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂；其中，
所述载体包括陶瓷纤维和陶瓷骨料；所述载体中陶瓷纤维、陶瓷骨料的质量比为(1:2)-(3:5)；所述载体、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为(36-42)：5：3：2；所述溶剂与陶瓷纤维的质量比为(8:1)-(10:1)。
2.根据权利要求1所述的复合陶瓷纤维结构，其特征在于，所述载体还包括TiO2；优选的，所述陶瓷纤维与所述TiO2的质量比为(1:1)-(1:1.5)；
优选的，陶瓷纤维、陶瓷骨料、TiO2、脱硝催化活性组分、表面活性剂、粘结剂的质量比为2:4:2:1:0.6:0.4。
3.根据权利要求1所述的复合陶瓷纤维结构，其特征在于，所述陶瓷纤维选用含锆的硅酸铝陶瓷纤维；和/或所述陶瓷骨料包括陶瓷粒料；且陶瓷粒料的粒径为40-50μm。
4.根据权利要求1所述的复合陶瓷纤维结构，其特征在于，所述脱硝催化活性组分包括V2O5、CuO、MoO3、Fe2O3、WO3、CeO2中的任一种或几种；和/或
所述表面活性剂包括季铵盐、甘油、硬脂酸中的任一种或几种；和/或
所述粘结剂包括聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素钠中的任一种或几种；和/或
所述溶剂选用水。
5.根据权利要求1所述的复合陶瓷纤维结构，其特征在于，所述复合陶瓷纤维结构呈筒状；优选的，所述复合陶瓷纤维结构为两端敞口的筒状结构。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的复合陶瓷纤维结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
预处理：对陶瓷纤维进行预处理，制备成陶瓷纤维料浆；
混料：将所述陶瓷纤维料浆与复合陶瓷纤维结构的制备原料中的其他原料混合，得到可塑的泥料；
成型：将所述可塑的泥料成型为设定形状的半成品；
后处理：对所述半成品依次进行干燥、煅烧处理，得到复合陶瓷纤维结构。
7.根据权利要求6所述的复合陶瓷纤维结构的制备方法，其特征在于，所述预处理的步骤包括：
对陶瓷纤维进行剪切处理，使陶瓷纤维的长度不超过20mm；
对剪切处理后的陶瓷纤维进行球磨处理；
对球磨处理后的陶瓷纤维进行松解处理，以将渣球、所需长径比范围之外的陶瓷纤维分离出去，得到所需长径比的陶瓷纤维；
优选的，所需长径比范围为10-400。
8.根据权利要求6所述的复合陶瓷纤维结构的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括第一次加入的表面活性剂和第二次加入的表面活性剂；其中，
所述陶瓷纤维料浆的制备步骤具体为：将预处理后的陶瓷纤维、第一次加入的表面活性剂、溶剂混合，得到陶瓷纤维料浆；
所述混料的步骤具体为：向陶瓷纤维料浆中加入构成所述载体的除了陶瓷纤维之外的其他组分，充分融合后，再加入脱硝催化活性组分、第二次加入的表面活性剂、粘结剂，捏合后得到可塑的泥料；
优选的，在所述混料的步骤中，制备原料的混合一直处于搅拌状态；
优选的，第一次加入的表面活性剂与陶瓷纤维的质量比为(1:10)-(1:8)。
9.根据权利要求6所述的复合陶瓷纤维结构的制备方法，其特征在于，在所述成型的步骤之前，还包括对所述泥料进行进行陈化处理的步骤；其中，所述陈化处理具体为：将泥料置于陈化箱中，在密闭、氮气的环境下陈化120-150h；和/或
对所述半成品进行干燥处理的步骤具体为：先将半成品放置在40-80℃的环境下进行低温干燥、再将半成品放置在100-160℃的环境下进行高温干燥；优选的，低温干燥处理的时间为2-5h、高温干燥处理的时间为8-12h；优选的，对所述半成品进行低温干燥处理的步骤在微波真空低温干燥机中进行；和/或
对所述半成品进行煅烧处理的步骤具体为：将干燥处理后的半成品送入窑炉煅烧；其中煅烧温度450-520℃，煅烧时间8-16h。
10.如权利要求1-5任一项所述的复合陶瓷纤维结构用于对烟气进行除尘处理和/或催化脱硝处理。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115121047A (zh) * 2022-03-18 2022-09-30 合肥丰德科技股份有限公司 改性陶瓷滤芯的制备方法
CN115779561A (zh) * 2022-11-17 2023-03-14 江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司 一种冶金焦化炉除尘脱硝用陶瓷纤维过滤管及其制备方法
CN116272933A (zh) * 2021-12-06 2023-06-23 陕西青朗万城环保科技有限公司 一种载体催化剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009141877A1 (ja) * 2008-05-20 2009-11-26 イビデン株式会社 ハニカム構造体
CN102886266A (zh) * 2012-09-24 2013-01-23 山东蓝天节能环保科技有限公司 一种用于scr烟气脱硝的整体挤压蜂窝催化剂及其制备工艺
CN107970917A (zh) * 2017-11-28 2018-05-01 国家电投集团远达环保催化剂有限公司 一种烟气脱硝除尘壁流式蜂窝陶瓷催化剂及其制备方法
CN107970905A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 中国石油化工股份有限公司 一种负载型载体及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009141877A1 (ja) * 2008-05-20 2009-11-26 イビデン株式会社 ハニカム構造体
CN102886266A (zh) * 2012-09-24 2013-01-23 山东蓝天节能环保科技有限公司 一种用于scr烟气脱硝的整体挤压蜂窝催化剂及其制备工艺
CN107970905A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 中国石油化工股份有限公司 一种负载型载体及其制备方法和应用
CN107970917A (zh) * 2017-11-28 2018-05-01 国家电投集团远达环保催化剂有限公司 一种烟气脱硝除尘壁流式蜂窝陶瓷催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨保祥等: "《钒钛清洁生产》", 31 January 2017, 北京：冶金工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116272933A (zh) * 2021-12-06 2023-06-23 陕西青朗万城环保科技有限公司 一种载体催化剂及其制备方法
CN115121047A (zh) * 2022-03-18 2022-09-30 合肥丰德科技股份有限公司 改性陶瓷滤芯的制备方法
CN115121047B (zh) * 2022-03-18 2024-02-02 合肥丰德科技股份有限公司 改性陶瓷滤芯的制备方法
CN115779561A (zh) * 2022-11-17 2023-03-14 江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司 一种冶金焦化炉除尘脱硝用陶瓷纤维过滤管及其制备方法
CN115779561B (zh) * 2022-11-17 2023-10-13 江苏省宜兴非金属化工机械厂有限公司 一种冶金焦化炉除尘脱硝用陶瓷纤维过滤管及其制备方法

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