CN111285702A - 陶瓷纤维过滤膜材料及制备方法 - Google Patents

陶瓷纤维过滤膜材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷纤维过滤膜材料及制备方法，陶瓷纤维膜材料制备方法，包括以下步骤：a)选择N种不同长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，M种不同长径比范围为50～20:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，N、M≥1；b)按重量份计，选取1～2份步骤a)所述莫来石纤维和/或硅酸铝纤维与5～58份无机结合剂及50～90份水混合，搅拌20～40min得纤维浆料A；c)按重量份计，向纤维浆料添加0.5～3.5份有机结合剂、0.05～0.1份聚丙烯酰胺、3～5份骨料，搅拌100～140min得纤维浆料B；d)将所述纤维浆料B依次采用真空抽滤成型、经热风20～28h烘干后，600～1200℃热处理制得陶瓷纤维膜材料，产品的抗压的强度明显提高，抗含尘气体的风蚀能力强，使用寿命长。

Description

陶瓷纤维过滤膜材料及制备方法
技术领域
本发明涉及本发明涉及高温气体净化领域，尤其涉及一种陶瓷纤维过滤膜材料及制备方法。
背景技术
陶瓷纤维复合膜材料具有过滤阻力小、热稳定性优、制造成本相对较低等优点，可广泛应用在各种工业锅炉排放的高温烟尘净化、煤化工领域高温煤气净化、冶炼、电石炉、垃圾焚烧炉等产生高温气体(烟尘)净化等领域，具有较大的应用市场。
目前纤维膜材料主要是由莫来石纤维，硅酸铝纤维等无机纤维抽滤成型制备，孔隙率高，过滤阻力小，导致纤维膜材料强度差，在使用过程中，固体颗粒沉积在外表面，形成滤饼层后，管内外压差导致孔道减小，过滤阻力大幅增加，降低了工作效率，增加能耗和成本，并且抗剥落及耐冲刷性能差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种陶瓷纤维过滤膜材料及制备方法，产品的抗压的强度明显提高，抗含尘气体的风蚀能力强，使用寿命长，产品的气孔率为78～85％，抗压强度为4～8MPa，透气阻力小于100Pa。
根据本发明的一个方面，提供一种陶瓷纤维膜材料制备方法，包括以下步骤：
a)选择N种不同长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，M种不同长径比范围为50～20:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，N、M≥1；
b)按重量份计，选取1～2份步骤a)所述莫来石纤维和/或硅酸铝纤维与5～58份无机结合剂及50～90份水混合，搅拌20～40min得纤维浆料A；
c)按重量份计，向纤维浆料添加0.5～3.5份有机结合剂、0.05～0.1份聚丙烯酰胺、3～5份骨料，搅拌100～140min得纤维浆料B；
d)将所述纤维浆料B依次采用真空抽滤成型、经热风20～28h烘干后，600～1200℃热处理制得陶瓷纤维膜材料。
进一步的，所述无机结合剂为硼酸、硅溶胶、铝溶胶、低熔点硼玻璃粉的一种或多种。
添加硅溶胶、铝溶胶、硼酸、低熔点硼玻璃粉可有效降低烧成温度，降低能耗、减少排放，得到的陶瓷纤维膜材料产品的强度较优。
进一步的，所述有机结合剂为阳离子淀粉(α-淀粉)或活羧甲基纤维素。
用阳离子淀粉使得硅溶胶、硼酸凝结化，防止硅溶胶和硼酸在烘干过程中逃逸，造成组织结构不均匀，羧甲基纤维素能够调整纤维浆料的黏度，黏度的控制有利于纤维的分散和浆料的稳定。
进一步的，所述骨料为堇青石骨料或莫来石骨料。
添加堇青石骨料和/或莫来石骨料，一是可增加结点，即骨料和纤维之间可作为桥梁，连接多个纤维；二是减小孔道，增加纤维膜材料的刚性，纤维膜材料刚性提高可有效减小在过滤过程中孔道变小，透气阻力增大等现象，保证运行过程中，气体快速通过孔道，对纤维结点破坏较小，提高纤维膜材料的抗冲涮性能。
进一步的，所述硅溶胶为酸性，固含量为30％。
进一步的，所述铝溶胶为酸性、固含量为25％
进一步的，所述低熔点硼玻璃粉的粒度为100～200目。
进一步的，步骤a)中，所述长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维占65～85％。
根据本发明的另一个方面，提供一种陶瓷纤维膜材料，由上述任意一项所述的陶瓷纤维膜材料制备方法制备而成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：制备方法简单易行，性能优异，相比于其它产品，产品的抗压强度显著提高，抗含尘气体的风蚀能力强，使用寿命长，产品的气孔率为78～85％，抗压强度为4～8MPa，透气阻力小于100Pa。
附图说明
图1为陶瓷纤维膜材料结构示意图一。
图2为陶瓷纤维膜材料结构示意图二。
图3为实施例1陶瓷纤维膜材料结构的显微照片。
图4为实施例2陶瓷纤维膜材料结构的显微照片。
图5为实施例3陶瓷纤维膜材料结构的显微照片。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种陶瓷纤维膜材料，其制备方法包括以下步骤：
a)选择N种不同长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，M种不同长径比范围为50～20:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，N＝1、M＝1，所述长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维占65～85％；
b)按重量份计，选取1～2份步骤a)所述莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，然后称取硼酸5～8份、酸性硅溶胶10～15份、粒度为100～200目的低熔点硼玻璃粉10～20份，加入水50～90份，搅拌30min后得纤维浆料A；
c)按重量份计，向纤维浆料添加α-淀粉1～2份、羧甲基纤维素0.5～1.5份、0.05～0.1份聚丙烯酰胺、3～5份骨料，骨料为堇青石骨料和/或莫来石骨料，搅拌120min得纤维浆料B；
d)将所述纤维浆料B依次采用真空抽滤成型、经热风24h烘干后，900℃热处理，保温3～5h制得陶瓷纤维膜材料。产品的抗压强度6MPa，透气阻力90Pa、气孔率83％。
实施例2：
一种陶瓷纤维膜材料，其制备方法包括以下步骤：
a)选择N种不同长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，M种不同长径比范围为50～20:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，N＝3、M＝4，所述长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维占80％。
b)按重量份计，选取1～2份步骤a)所述莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，然后称取硼酸5份、酸性硅溶胶10份(固含量为30％)，加入水60份，搅拌30min后得纤维浆料A；
c)按重量份计，向纤维浆料添加α-淀粉2份、羧甲基纤维素0.8份、0.05份聚丙烯酰胺、3份骨料，骨料为堇青石骨料和/或莫来石骨料，搅拌120min得纤维浆料B；
d)将所述纤维浆料B依次采用真空抽滤成型、经热风24h烘干后，850℃热处理，保温5h制得陶瓷纤维膜材料，产品的抗压强度5MPa，透气阻力50Pa、气孔率85％。
实施例3：
一种陶瓷纤维膜材料，其制备方法包括以下步骤：
a)选择N种不同长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，M种不同长径比范围为50～20:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，N＝2、M＝5，所述长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维占70％。
b)按重量份计，选取1～2份步骤a)所述莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，然后称取硼酸5份、酸性铝溶胶10份(固含量为25％)，加入水90份，搅拌30min后得纤维浆料A；
c)按重量份计，向纤维浆料添加α-淀粉2份、羧甲基纤维素0.5份、0.05份聚丙烯酰胺、3份骨料，骨料为堇青石骨料，搅拌120min得纤维浆料B；
d)将所述纤维浆料B依次采用真空抽滤成型、经热风24h烘干后，850℃热处理，保温3h制得陶瓷纤维膜材料，产品的抗压强度4Mpa，透气阻力80Pa、气孔率80％。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)选择N种不同长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，M种不同长径比范围为50～20:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维，N、M≥1；
b)按重量份计，选取1～2份步骤a)所述莫来石纤维和/或硅酸铝纤维与5～58份无机结合剂及50～90份水混合，搅拌20～40min得纤维浆料A；
c)按重量份计，向纤维浆料添加0.5～3.5份有机结合剂、0.05～0.1份聚丙烯酰胺、3～5份骨料，搅拌100～140min得纤维浆料B；
d)将所述纤维浆料B依次采用真空抽滤成型、经热风20～28h烘干后，600～1200℃热处理制得陶瓷纤维膜材料。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，所述无机结合剂为硼酸、硅溶胶、铝溶胶、低熔点硼玻璃粉的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，所述有机结合剂为阳离子淀粉和/或活羧甲基纤维素。
4.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，所述骨料为堇青石骨料和/或莫来石骨料。
5.根据权利要求2所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，所述硅溶胶为酸性，固含量为30％。
6.根据权利要求2所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，所述铝溶胶为酸性、固含量为25％。
7.根据权利要求2所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，所述低熔点硼玻璃粉的粒度为100～200目。
8.根据权利要求1所述的陶瓷纤维膜材料制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述长径比范围为100～200:1的莫来石纤维和/或硅酸铝纤维占65～85％。
9.一种陶瓷纤维膜材料，其特征在于，由权利要求1-8任意一项所述的陶瓷纤维膜材料制备方法制备而成。
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