一種廢棄除塵濾料的回收利用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廢棄除塵濾料的回收利用方法，該方法以工業(yè)廢棄除塵濾料為前驅(qū)體，經(jīng)碳化、活化，制備出比表面積較高的濾料基活性炭纖維（ACF）后，負載錳氧化物催化劑，使其可運用于低溫脫硝催化領(lǐng)域，同時將其與PPS除塵濾料相結(jié)合，所制備的MnOx/ACF@PPS濾料不僅具備除塵功能，還有一定的脫硝效果，而且對所得的復合濾料的力學性能影響不大。該方法為解決工業(yè)廢料的處理問題提供了一個很好的思路，資源回收再利用。
【專利說明】一種廢棄除塵濾料的回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢棄除塵濾料的回收利用方法，屬于濾料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是燃煤大國，煤的燃燒要排放大量的污染物(有毒氣體和粉塵)。目前我國用來控制燃煤火電廠燃燒排放煙塵顆粒的是以濾料為核心的袋式除塵器，由于長時間的高溫作業(yè)，這些濾料因破損將逐漸失去除塵的效果，從而成為了工業(yè)廢棄物。工業(yè)上處理這些廢棄物的方式主要有兩種:一種是通過垃圾焚燒的方式將其變?yōu)闅怏w和固體殘渣，以便縮小這些廢棄物的占有空間；另一種就是利用類似于城市垃圾填埋的方式將其集中填埋。但這兩種方式都不能有效地利用這些資源，還容易造成二次污染。
[0003]而且，濾料基本由纖維組成，制備活性炭纖維的可行性很高，還可以大大降低成本。另外，活性炭纖維由于其高的比表面積和好的吸附性能，被廣泛應用于氣體凈化，催化載體等領(lǐng)域。近年來，低溫SCR催化劑的研究已成為熱點。因此，將廢棄的除塵濾料制備成活性炭纖維，并使其作為低溫脫硝催化劑載體，同時將這種負載型脫硝催化劑與PPS除塵濾料相結(jié)合，以期達到除塵和脫硝的雙重效果，這無疑是一個很好的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種廢棄除塵濾料的回收利用方法，以廢棄除塵濾料為前驅(qū)體，制成復合濾料；這樣大大降低了復合濾料的成本，且實現(xiàn)了廢棄除塵濾料的資源再利用，為工業(yè)廢棄除塵濾料的處理提供了一個很好的思路。
[0005]本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為:
一種廢棄除塵濾料的回收利用方法，以工業(yè)上廢棄的除塵濾料為前驅(qū)體，經(jīng)預處理、活化后制得濾料基活性炭纖維(ACF);然后負載錳氧化物，制得負載型脫硝催化劑；最后將其涂覆、粘接在PPS除塵濾料上，制得兼具除塵和脫硝功能的復合濾料。
[0006]所述的廢棄的除塵濾料為工業(yè)上除塵所用的芳綸針刺氈濾料的老化品，所述的PPS除塵濾料是以聚苯硫醚纖維為原料，經(jīng)開松、復合混料、梳理、鋪網(wǎng)、針刺、熱定型和燒毛壓光制備而成的，平均孔徑為37 μ m。
[0007]所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，具體步驟為:
(1)廢棄的除塵濾料的預處理與活化:將廢棄的除塵濾料去污并清洗干凈、烘干后，在惰性氣體保護下依次進行碳化、活化后，得到濾料基活性炭纖維；
(2)負載型脫硝催化劑的制備:濾料基活性炭纖維經(jīng)硝酸溶液處理后，抽濾，用去離子水清洗至PH值為中性，在烘箱中干燥12-24 h;取酸化后的濾料基活性炭纖維，采用初濕浸潰法使濾料基活性炭纖維浸潰吸附醋酸錳乙醇溶液；然后將濾料基活性炭纖維在250-350°C下煅燒30-120 min，得到負載型脫硝催化劑；
(3)復合濾料的制備:用乙醇將負載型脫硝催化劑配制成粘稠狀流體，然后將其均勻地涂覆在PPS濾料表面，接著在其表面滴加乙醇，然后用模具施加壓力使負載型脫硝催化劑隨乙醇進入PPS濾料內(nèi)部，在烘箱中80-1IO0C下蒸發(fā)掉乙醇，通過涂覆次數(shù)來控制負載型脫硝催化劑在PPS濾料上的負載量；然后在復合濾料表面滴加飽和量的粘接劑溶液，晾干12-24 h，最后在烘箱中110°C下烘干12-24 h ;
步驟(I)所述的碳化為在700-900°C碳化30-120 min ；
步驟(I)中所述的活化為化學活化法，活化劑與碳化后的濾料中碳的質(zhì)量比為4:1，在700-900°C活化30-120 min，其中活化劑為KOH ；
步驟(2)中采用30-60 wt%硝酸溶液對濾料基活性炭纖維處理60-120 min ；
步驟(2)中的浸潰為在室溫下浸潰12-24 h ;浸潰后在烘箱中干燥12-24 h ；
步驟(2)中醋酸錳乙醇溶液的質(zhì)量濃度為1-20%;通過醋酸錳乙醇溶液的濃度控制濾料中錳的負載量；
步驟(3)中所述的粘接劑溶液為聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液，其質(zhì)量濃度為1-5
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[0008]本發(fā)明所制得的MnOx/ACFOPPS復合濾料是利用工業(yè)上除塵所用的芳綸廢料經(jīng)碳化活化后得到的ACF，再經(jīng)酸化、負載金屬氧化物，最終與PPS濾料相結(jié)合，得到有效的兼具除塵和脫硝兩重功能的復合濾料；以PPS針刺濾料為基體，高比表面積的ACF為載體，錳氧化物為活性組分，很大程度上改善了工業(yè)尾氣中的粉塵和NOx的污染排放量。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果為:
(O原料易得，成本低，為工業(yè)廢棄的芳綸濾料，有利于工業(yè)化的生產(chǎn)；
(2)活性炭纖維及負載催化劑的制備方法技術(shù)成熟；
(3)所得中間產(chǎn)品ACF可用于環(huán)保、化工、醫(yī)用和催化等方面，有廣泛的應用前景；
(4)所得的復合濾料應用于工業(yè)尾氣處理時，既可以除塵，又可以脫硝；
(5)所得產(chǎn)品的制備思路為工業(yè)廢棄物的處理提供了一個很好的思路，有利于環(huán)境的保護。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1原始聚苯硫醚針刺氈濾料的SEM圖；
圖2實施例1制得的MnOx/ACF的SEM圖；
圖3實施例1制得的MnOx/ACFOPPS復合濾料的SEM圖；
圖4自制管式SCR反應器裝置圖；1 一氣源；2—減壓閥；3—質(zhì)量流量計；4一混合器；5—預熱器；6—催化床；7—催化床；8—煙氣分析儀；
圖5 PPS濾料負載MnOx/ACF催化劑前后緯向和經(jīng)向的斷裂強力柱狀圖。
【具體實施方式】
[0011]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0012]本發(fā)明采用PPS濾料其掃描電鏡圖如圖1所示。
[0013]實施例1
(I)將廢棄除塵芳綸濾料去污并清洗干凈，烘干后，先在惰性氣體N2保護下800 °C碳化60 min、再用KOH按照堿碳質(zhì)量比為4:1的比例在N2保護下800 °C活化60 min,得到比表面積高達2493.049 m2/g的芳綸濾料基活性炭纖維(ACF)；
(2)將(I)中ACF用30wt%硝酸溶液進行處理120 min，抽濾，用去離子水清洗使其pH值至中性，在烘箱中干燥12 h ；
(3)取(2)中0.3 g酸化后的ACF，同時配制3.0 g質(zhì)量濃度為2.86 %的醋酸錳乙醇溶液，采用初濕浸潰法使ACF浸潰吸附飽和的醋酸錳乙醇溶液(?0.66 g)，在室溫下浸潰12-24h后，在烘箱中干燥12-24 h，錳的摩爾負載量計算方法為:0.66X2.86%+245.09 + 0.3X12=3.08 %0 ；
(4)將(3)中已干燥好的浸潰有醋酸錳的ACF在300°C下煅燒30 min,即可得到負載量為3.08 %。的MnOx/ACF低溫脫硝催化劑；圖2為MnOx/ACF的SEM圖；
(5)取(4)中MnOx/ACF低溫脫硝催化劑，用少量乙醇將其配制成粘稠狀流體，然后用涂覆的方法每次將25 mg的催化劑均勻地涂覆在直徑為3.8 cm的圓形PPS濾料表面，接著在其表面滴加乙醇，用模具施加壓力使負載催化劑隨乙醇進入PPS濾料內(nèi)部，在烘箱中80°C下蒸發(fā)掉乙醇，重復上述操作四次使100 mg的催化劑完全進入PPS濾料內(nèi)部，催化劑在PPS濾料上的負載量為8.8 mg/cm2 ；
(6)配制質(zhì)量濃度為lwt%聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液，在(5)中的復合濾料表面上滴加飽和量的該粘接劑溶液，然后晾干12h，最后在烘箱中110°C下烘干12 h，即可得粘接性MnOx/ACF@PPS復合濾料；圖3為MnOx/ACF@PPS復合濾料的SEM圖；
MnOx/ACFiPPS復合濾料的脫硝性能在實驗室自制的SCR反應器(如圖4所示)中進行評價。氣體總流量為700 ml/min，其中NO和NH3的體積分數(shù)均為0.05%, O2的體積分數(shù)為5%，其余為平衡氣體N2。經(jīng)活性測試，所制得的MnOx/ACFOPPS復合濾料在180°C時的脫硝效率可達38.8% ;且該復合濾料具有除塵功能。
[0014]實施例2
(1)將廢棄除塵芳綸濾料去污并清洗干凈，烘干后，先在惰性氣體N2保護下700°C碳化120 min、再用KOH按照堿碳質(zhì)量比為4:1的比例在N2保護下800 °C活化60 min，得到比表面積高達2493.049 m2/g的芳綸濾料基活性炭纖維(ACF)；
(2)將(I)中ACF用60wt%硝酸溶液進行處理60 min，抽濾，用去離子水清洗使其pH值接近中性，在烘箱中干燥18 h ;
(3)取(2)中0.3 g酸化后的ACF，同時配制3.0 g質(zhì)量濃度為8.38%的醋酸錳乙醇溶液，采用初濕浸潰法使ACF浸潰吸附飽和的醋酸錳乙醇溶液(?0.66 g)，在室溫下浸潰18 h后，在烘箱中干燥18 h，錳的摩爾負載量計算方法為:0.66X83.8 %。+245.09 + 0.3X12 =9.02 %0 ；
(4)將(3)中已干燥好的浸潰有醋酸錳的ACF在300°C下煅燒30 min,即可得到負載量為9.02 %。的MnOx/ACF低溫脫硝催化劑；
(5)取(4)中MnOx/ACF低溫脫硝催化劑，用少量乙醇將其配制成粘稠狀流體，然后用涂覆的方法每次將25 mg的催化劑均勻地涂覆在直徑為3.8 cm的圓形PPS濾料表面，接著在其表面滴加乙醇，用模具施加壓力使負載催化劑隨乙醇進入PPS濾料內(nèi)部，在烘箱中95°C下蒸發(fā)掉乙醇，重復上述操作四次使100 mg的催化劑完全進入PPS濾料內(nèi)部，催化劑在PPS濾料上的負載量為8.8 mg/cm2 ；
(6)配制質(zhì)量濃度為3wt%聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液，在(5)中的復合濾料表面上滴加飽和量的該粘接劑溶液，然后晾干18 h，最后在烘箱中110°C下烘干18 h，即可得粘接性MnOx/ACF@PPS復合濾料；
MnOx/ACFiPPS復合濾料的脫硝性能在實驗室自制的SCR反應器中進行評價；氣體總流量為700 ml/min，其中NO和NH3的體積分數(shù)均為0.05%, O2的體積分數(shù)為5%，其余為平衡氣體N2。經(jīng)活性測試，所制得的MnOx/ACFOPPS復合濾料在180°C時的脫硝效率可達51.9% ;且該復合濾料具有除塵功能。
[0015]實施例3
(1)將廢棄除塵芳綸濾料去污并清洗干凈，烘干后，先在惰性氣體N2保護下880°C碳化60 min、再用KOH按照堿碳質(zhì)量比為4:1的比例在N2保護下900 °C活化30 min，得到比表面積高達2493.049 m2/g的芳綸濾料基活性炭纖維(ACF)；
(2)將(I)中ACF用30wt%硝酸溶液進行處理120 min，抽濾，用去離子水清洗使其pH值接近中性，在烘箱中干燥24 h ；
(3)取(2)中0.3 g酸化后的ACF，同時配制3.0 g質(zhì)量濃度為16.6%的醋酸錳乙醇溶液，采用初濕浸潰法使ACF浸潰吸附飽和的醋酸錳乙醇溶液(?0.66 g)，在室溫下浸潰24h后，在烘箱中干燥24 h，錳的摩爾負載量計算方法為:0.66X166.9 %。+245.09 + 0.3X12=17.97 %0 ；
(4)將(3)中已干燥好的浸潰有醋酸錳的ACF在300°C下煅燒30 min,即可得到負載量為17.97 %。的MnOx/ACF低溫脫硝催化劑；
(5)取(4)中MnOx/ACF低溫脫硝催化劑，用少量乙醇將其配制成粘稠狀流體，然后用涂覆的方法每次將25 mg的催化劑均勻地涂覆在直徑為3.8 cm的圓形PPS濾料表面，接著在其表面滴加乙醇，用模具施加壓力使負載催化劑隨乙醇進入PPS濾料內(nèi)部，在烘箱中110°C下蒸發(fā)掉乙醇，重復上述操作四次使100 mg的催化劑完全進入PPS濾料內(nèi)部，催化劑在PPS濾料上的負載量為8.8 mg/cm2 ；
(6)配制質(zhì)量濃度為5wt%聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液，在(5)中的復合濾料表面上滴加飽和量的該粘接劑溶液，然后晾干24 h，最后在烘箱中110°C下烘干24 h，即可得粘接性Mn0x/ACF@PPS復合濾料；
MnOx/ACFiPPS復合濾料的脫硝性能在實驗室自制的SCR反應器中進行評價。氣體總流量為700 ml/min，其中NO和NH3的體積分數(shù)均為0.05%, O2的體積分數(shù)為5%，其余為平衡氣體N2。經(jīng)活性測試，所制得的Mn0x/ACF@PPS復合濾料在180°C時的脫硝效率可達69.5%。
[0016]實施例4
(1)將廢棄除塵芳綸濾料去污并清洗干凈，烘干后，先在惰性氣體N2保護下880°C碳化60 min、再用KOH按照堿碳質(zhì)量比為4:1的比例在N2保護下800 °C活化60 min,得到比表面積高達2493.049 m2/g的芳綸濾料基活性炭纖維(ACF)；
(2)將(I)中ACF用30wt%硝酸溶液進行處理120 min，抽濾，用去離子水清洗使其pH值接近中性，在烘箱中干燥18 h ;
(3)取(2)中0.3g酸化后的ACF，同時配制3.0 g質(zhì)量濃度為166 %。的醋酸錳乙醇溶液，采用初濕浸潰法使ACF浸潰吸附飽和的醋酸錳乙醇溶液(?0.66 g)，在室溫下浸潰12-24h后，在烘箱中干燥20 h，錳的摩爾負載量計算方法為:0.66X166.9 %。+245.09 + 0.3X12=17.97 %0 ； (4)將(3)中已干燥好的浸潰有醋酸錳的ACF在300°C下煅燒30 min,即可得到負載量為17.97 %。的MnOx/ACF低溫脫硝催化劑；
(5)取(4)中MnOx/ACF低溫脫硝催化劑，用少量乙醇將其配制成粘稠狀流體，然后用涂覆的方法每次將25 mg的催化劑均勻地涂覆在直徑為3.8 cm的圓形PPS濾料表面，接著在其表面滴加乙醇，用模具施加壓力使負載催化劑隨乙醇進入PPS濾料內(nèi)部，在烘箱中100°C下蒸發(fā)掉乙醇，重復上述操作八次使200 mg的催化劑完全進入PPS濾料內(nèi)部，催化劑在PPS濾料上的負載量為17.6 mg/cm2 ；
(6)配制質(zhì)量濃度為3wt%聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液，在(5)中的復合濾料表面上滴加飽和量的該粘接劑溶液，然后晾干20 h，最后在烘箱中110°C下烘干20 h，即可得粘接性MnOx/ACF@PPS復合濾料；
MnOx/ACFiPPS復合濾料的脫硝性能在實驗室自制的SCR反應器中(如圖4所示)進行評價。氣體總流量為700 ml/min，其中NO和NH3的體積分數(shù)均為0.05%, O2的體積分數(shù)為5%，其余為平衡氣體N2。經(jīng)活性測試，所制得的MnOx/ACFOPPS復合濾料在180°C時的脫硝效率可達85.8% ；
通過實驗對比，我們發(fā)現(xiàn)在錳氧化物與活性炭纖維的摩爾比例比較低時，相同負載量的MnOx/ACFOPPS復合濾料僅有一定的脫硝性能，隨著錳碳摩爾比例的增大，復合濾料的NO轉(zhuǎn)化率呈上升趨勢。而且，在其他條件相同的情況下，隨著負載量的增大，MnOx/ACFOPPS復合濾料的脫硝效率變得更大。另外，從樣品的SEM圖中可以看出，MnOx/ACF與PPS濾料之間有一定的結(jié)合，說明用本實驗中的方法可以使得PPS濾料內(nèi)部中的催化劑不易脫落，有利于增強復合濾料的脫硝穩(wěn)定性。圖5顯示本實驗中所使用的負載方法對PPS濾料本身斷裂強力的影響不大，在負載MnOx/ACF催化劑后，PPS濾料的緯向和經(jīng)向斷裂強力均有所增大。
[0017]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:以工業(yè)上廢棄的除塵濾料為前驅(qū)體，經(jīng)預處理、活化后制得濾料基活性炭纖維；然后負載錳氧化物，制得負載型脫硝催化劑；最后將其涂覆、粘接在PPS除塵濾料上，制得兼具除塵和脫硝功能的復合濾料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:所述的廢棄的除塵濾料為工業(yè)上除塵所用的芳綸針刺氈濾料的老化品，所述的PPS除塵濾料是以聚苯硫醚纖維為原料，經(jīng)開松、復合混料、梳理、鋪網(wǎng)、針刺、熱定型和燒毛壓光制備而成的，平均孔徑為37 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:具體步驟為: (1)廢棄的除塵濾料的預處理與活化:將廢棄的除塵濾料去污并清洗干凈、烘干后，在惰性氣體保護下依次進行碳化、活化后，得到濾料基活性炭纖維； (2)負載型脫硝催化劑的制備:濾料基活性炭纖維經(jīng)硝酸溶液處理后，抽濾，用去離子水清洗至PH值為中性，在烘箱中干燥12-24 h;取酸化后的濾料基活性炭纖維，采用初濕浸潰法使濾料基活性炭纖維浸潰吸附醋酸錳乙醇溶液；然后將濾料基活性炭纖維在250-350°C下煅燒30-120 min，得到負載型脫硝催化劑； (3)復合濾料的制備:用乙醇將負載型脫硝催化劑配制成粘稠狀流體，然后將其均勻地涂覆在PPS濾料表面，接著在其表面滴加乙醇，然后施加壓力使負載型脫硝催化劑隨乙醇進入PPS濾料內(nèi)部，在烘箱中80-110°C下蒸發(fā)掉乙醇；然后在復合濾料表面滴加飽和量的粘接劑溶液，晾干12-24 h，最后在烘箱中110°C下烘干12-24 h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:步驟(I)所述的碳化為在700-900°C碳化30-120 min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:步驟(I)中所述的活化為化學活化法，活化劑與碳化后的濾料中碳的質(zhì)量比為4:1，在700-900°C活化30-120 min，其中活化劑為KOH。
6.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:步驟(2)中采用30-60 wt%硝酸溶液對濾料基活性炭纖維處理60-120 min。
7.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:步驟(2)中的浸潰為在室溫下浸潰12-24 h ;浸潰后在烘箱中干燥12-24 h。
8.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:步驟(2)中醋酸錳乙醇溶液的質(zhì)量濃度為1_20%。
9.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的廢棄除塵濾料的回收利用方法，其特征在于:步驟(3)中所述的粘接劑溶液為聚偏氟乙烯的二甲基甲酰胺溶液，其質(zhì)量濃度為1-5 wt%。
【文檔編號】B01J23/34GK104001371SQ201410234898
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】鄭玉嬰, 徐哲 申請人:福州大學