CN110124390A - 一种脱硝滤料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硝滤料的制备方法。该方法首先利用溶胶凝胶法制备低温SCR催化剂粉末，然后以该粉末为稳定剂，利用Pickering乳液聚合技术制备聚四氟乙烯/水乳液，最后用所得乳液浸渍滤布后干燥煅烧，即可得到一种脱硝滤料。与常见方法相比，该方法显著提高了催化剂活性组分的分散性及其与滤布纤维的结合强度，以致所得滤料低温脱硝性能优异(可高达98％)，在工业锅(窑)炉烟气脱硝领域具有广阔的应用前景。

Description

一种脱硝滤料的制备方法
技术领域
本发明属于工业锅(窑)炉烟气净化技术领域，具体涉及一种脱硝滤料的制备方法。
背景技术
非电行业的烟气净化是近年来大气污染物治理的重点，尤其是，工业锅(窑)炉烟气脱硝更是治理技术的难点。由于烟温偏低、烟气组分复杂，电力行业常用的脱硝技术不适用于工业锅(窑)炉。滤袋脱硝是一种新型的烟气脱硝技术，借助一种具有催化功能的滤袋，利用袋式除尘工艺，在低温下实现烟气脱硝。该技术在国外工业锅(窑)炉上获得了广泛应用。滤袋脱硝的关键在于脱硝滤袋的研制。目前，脱硝滤袋的制备方法有涂覆法(CN108970269A， CN104607015A，CN108479218A，CN104524886A，CN108635983A)和浸渍法(CN108816220A， CN105435534A，CN105442305B，CN105521659A)。其中，浸渍法研究最多，是将脱硝活性物质的前驱体制成浸渍液，浸渍滤料，然后在一定条件下干燥煅烧，前驱物在滤料纤维表面原位热解生成脱硝活性物质，从而形成兼具脱硝与除尘功能的滤料。由于活性物质在载体上的分散性及其与载体的结合强度是影响滤袋脱硝性能的主要因素，而在浸渍法中，活性物质(金属氧化物)在载体(滤料纤维)上的分散性通常较差，其与载体的结合强度也较弱，因此，浸渍法所得脱硝滤袋的实际应用效果并不理想，以致国内还没有成功的工程应用案例，开发新型的脱硝滤料制备工艺显得尤为必要与重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硝滤料的制备方法。
本发明通过如下技术方案来实现的：
一种脱硝滤料的制备方法，包括如下步骤：
(1)低温SCR催化剂粉末的制备；
(2)催化剂粉末稳定的Pickering乳液制备；
(3)滤料的浸渍液与干燥。
本发明进一步的改进在于，所述低温SCR催化剂粉末是通过溶胶凝胶法制备，即以钛酸四丁酯、硝酸铈、偏钒酸铵和水为原料，无水乙醇为溶剂，硝酸为水解抑制剂，在室温下反应制得；按摩尔比，原料配比是钛酸四丁酯：无水乙醇：水：硝酸：偏钒酸铵：硝酸铈＝1：8：6：1：(0.04～0.09)：(0.1～0.2)，反应时间以体系粘度不再增加为止，得到凝胶；将所得凝胶在100℃干燥24h，然后在400℃煅烧2小时，即可得到低温SCR催化剂粉末Ce-V/Ti。
本发明进一步的改进在于，所述Pickering乳液是以Ce-V/Ti粉末为乳化剂，在水中将四氟乙烯进行乳液聚合而得到；
首先将Ce-V/Ti催化剂粉末研磨成纳米粒子，然后超声分散在水中，以过硫酸铵为引发剂，在70～80℃，压力1～2MPa，引发四氟乙烯聚合，至体系粘度不再增加为止，即可得到低温SCR催化剂粉末稳定的聚四氟乙烯/水乳液；其中在聚合体系中，四氟乙烯与引发剂用量的摩尔比为10000：1，所述催化剂粉末用量为1～2(w/w)％，所述引发剂用量在0.01～0.03 (w/w)％。
本发明进一步的改进在于，Ce-V/Ti催化剂粉末纳米粒子的粒径为80～100nm。
本发明进一步的改进在于，所述浸渍液为低温SCR催化剂粉末稳定的聚四氟乙烯/水乳液，所述滤料是指通过“开松-混合-梳理-铺网-针刺-压光-烧毛”工艺处理后的滤布，包括聚四氟乙烯布和聚四氟乙烯/聚酰亚胺混纺布中的一种或两种；浸渍温度为常温，浸渍时间为30 分钟，干燥温度为100℃，干燥时间为2h，煅烧温度为230℃煅烧时间为2h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
(1)先将活性组分负载在载体上，形成催化剂粉末，然后将催化剂粉末再负载在纤维上，这种制备方法可以有效克服“直接将活性组分负载在纤维上”引起的活性组分分散不均的问题，有助于提高滤袋脱硝性能。
(2)将催化剂粉末作为稳定剂或乳化剂，利用Pickering聚合法制备浸渍液，可在分子水平上保证催化剂在浸渍液中分散的均匀性以及催化剂与聚四氟涂层的结合牢度，这不但能提高滤袋的脱硝性能而且可提高其使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做出进一步的说明。
实施例1
本发明提供的一种脱硝滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)低温SCR催化剂粉末的制备
以钛酸四丁酯(1mol)、硝酸铈、偏钒酸铵和水(6mol)为原料，无水乙醇(8mol)为溶剂，硝酸(1mol)为水解抑制剂，在室温下反应至体系粘度不再增加为止。将所得凝胶在100℃干燥24h，然后在400℃煅烧2小时，即可得到低温SCR催化剂粉末Ce-V/Ti。
(2)催化剂粉末稳定的Pickering乳液制备
将催化剂粉末Ce-V/TiO2研磨成纳米粒子，然后超声分散在水和四氟乙烯单体中，再加入引发剂过硫酸铵，于70～80℃，1～2MPa压力下，聚合反应至体系粘度不再增加为止，即可得到催化剂粉末Ce-V/TiO2稳定的聚四氟乙烯/水乳液。在聚合体系中，四氟乙烯与引发剂用量的摩尔比为10000：1。
(3)滤料的浸渍与干燥
将通过“开松-混合-梳理-铺网-针刺-压光-烧毛”工艺处理后的滤布于常温下在催化剂粉末 Ce-V/Ti稳定的聚四氟乙烯/水乳液中浸渍30分钟，然后再干燥(100℃/2h)煅烧(230℃/2h)。
将所得脱硝滤料在SCR脱硝试验台上利用模拟烟气进行低温脱硝性能评价，脱硝效率由烟气分析仪测试。
实施例结果如表1所示。
表1实施例结果
*PTFE/P84表示PTFE纤维与P84纤维混纺。

Claims (5)

1.一种脱硝滤料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)低温SCR催化剂粉末的制备；
(2)催化剂粉末稳定的Pickering乳液制备；
(3)滤料的浸渍液与干燥。
2.根据权利要求1所述一种脱硝滤料的制备方法，其特征在于，所述低温SCR催化剂粉末是通过溶胶凝胶法制备，即以钛酸四丁酯、硝酸铈、偏钒酸铵和水为原料，无水乙醇为溶剂，硝酸为水解抑制剂，在室温下反应制得；按摩尔比，原料配比是钛酸四丁酯：无水乙醇：水：硝酸：偏钒酸铵：硝酸铈＝1：8：6：1：(0.04～0.09)：(0.1～0.2)，反应时间以体系粘度不再增加为止，得到凝胶；将所得凝胶在100℃干燥24h，然后在400℃煅烧2小时，即可得到低温SCR催化剂粉末Ce-V/Ti。
3.根据权利要求2所述一种脱硝滤料的制备方法，其特征在于，所述Pickering乳液是以Ce-V/Ti粉末为乳化剂，在水中将四氟乙烯进行乳液聚合而得到；
首先将Ce-V/Ti催化剂粉末研磨成纳米粒子，然后超声分散在水中，以过硫酸铵为引发剂，在70～80℃，压力1～2MPa，引发四氟乙烯聚合，至体系粘度不再增加为止，即可得到低温SCR催化剂粉末稳定的聚四氟乙烯/水乳液；其中在聚合体系中，四氟乙烯与引发剂用量的摩尔比为10000：1，所述催化剂粉末用量为1～2(w/w)％，所述引发剂用量在0.01～0.03(w/w)％。
4.根据权利要求3所述一种脱硝滤料的制备方法，其特征在于，Ce-V/Ti催化剂粉末纳米粒子的粒径为80～100nm。
5.根据权利要求1所述一种脱硝滤料的制备方法，其特征在于，所述浸渍液为低温SCR催化剂粉末稳定的聚四氟乙烯/水乳液，所述滤料是指通过“开松-混合-梳理-铺网-针刺-压光-烧毛”工艺处理后的滤布，包括聚四氟乙烯布和聚四氟乙烯/聚酰亚胺混纺布中的一种或两种；浸渍温度为常温，浸渍时间为30分钟，干燥温度为100℃，干燥时间为2h，煅烧温度为230℃煅烧时间为2h。
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