本發(fā)明屬于工業(yè)煙氣凈化，特別提供了一種集成了耐高溫特性、高效除塵和脫硝功能的復(fù)合濾料制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化進程的加速，燃煤電廠、水泥制造、鋼鐵工業(yè)等領(lǐng)域所產(chǎn)生的煙氣成為空氣污染的主要來源之一。這些煙氣中含有大量的粉塵、氮氧化物以及二噁英等有害物質(zhì)，對人類健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。為了滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)煙氣處理技術(shù)不斷進步，其中除塵和脫硝技術(shù)尤為關(guān)鍵。

2、傳統(tǒng)的除塵技術(shù)，如布袋除塵和電除塵，雖然在去除粉塵方面取得了一定效果，但在脫除氮氧化物方面存在局限。同時，脫硝技術(shù)，如選擇性催化還原(scr)和選擇性非催化還原(sncr)，雖然能有效降低nox排放，但往往需要高昂的運行成本和復(fù)雜的設(shè)備維護。因此，開發(fā)一種集除塵和脫硝于一體的高效、低成本過濾材料，成為工業(yè)煙氣治理領(lǐng)域的迫切需求。

3、在工業(yè)燃煤煙氣凈化領(lǐng)域，中國專利號202011057270.8提出了一種創(chuàng)新的脫汞濾袋制備工藝。該技術(shù)通過浸漬法制備催化劑復(fù)合粉體，并與聚四氟乙烯ptfe粉體混合，經(jīng)過球磨、陳化、擠出、壓延和膜裂工藝，最終制成具有高效汞氧化能力、低過濾阻力和高強度結(jié)合的脫汞濾袋。然而，脫汞濾袋雖然在汞的去除方面表現(xiàn)出色，但在其他氮氧化物、硫化物等污染物的脫除和粉塵去除效率上有所限制。進一步，中國專利號202310199154.7則提出了一種改性分子篩催化劑的催化濾袋，這種濾袋通過在柔性濾袋基材表面固定改性分子篩催化劑，實現(xiàn)了對粉塵和氮氧化物的高效脫除。其在低溫條件下的脫硝性能良好，但在高溫環(huán)境或復(fù)雜環(huán)境中會影響其性能，且制備過程較為復(fù)雜，在實際應(yīng)用中需要進一步優(yōu)化以提高其穩(wěn)定性和耐久性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有工業(yè)煙氣凈化技術(shù)中存在的局限性，如污染物去除效率單一、對使用環(huán)境的適應(yīng)性有限、以及在成本、流程和空間占用方面的挑戰(zhàn)，提出了一種創(chuàng)新的ptfe泡沫涂層催化濾料制備技術(shù)。該技術(shù)通過在傳統(tǒng)濾料表面施加ptfe泡沫涂層，并巧妙融合催化劑浸漬工藝，不僅顯著提高了對工業(yè)煙氣中粉塵及氮氧化物的清除效率，而且實現(xiàn)了對多種污染物的同步高效去除。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，包括以下步驟：

4、(1)催化劑制備：混合六水合氯化鈷(cocl2·6h20)、七水合氯化鈰(cecl3·7h20)、四水合氯化錳(mncl2·4h20)、六水合三氯化鐵(fecl3·6h20)和1-甲基-2-吡咯烷酮(c5h9no)，形成具有一定濃度的催化活性金屬鹽溶液；

5、(2)針刺氈基布制備：將pps與高性能纖維混合，經(jīng)過開松梳理形成均勻纖網(wǎng)層，按照特定順序堆疊多層纖網(wǎng)和網(wǎng)格基布，通過針刺機進行預(yù)針刺和針刺，使纖維在縱向和橫向上連接，形成立體結(jié)構(gòu)的針刺氈；

6、(3)催化層制備：首先對步驟(2)針刺氈表面進行活化處理1-2小時，隨后浸漬于活性鹽溶液中，靜置攪拌4-6小時，浸漬后的濾料在60-100℃下干燥至恒重，以備后續(xù)使用；

7、(4)ptfe發(fā)泡液制備：按比例混合ptfe乳液和發(fā)泡劑，加入去離子水制成發(fā)泡液，隨后加入穩(wěn)泡劑、增稠劑和開孔劑，制備成待用的發(fā)泡涂層泡沫，待用；

8、(5)多功能除塵脫硝濾料的制備：在烘干的濾料表面均勻涂覆發(fā)泡涂層泡沫，經(jīng)過梯度化烘干和冷卻，最終得到ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料。

9、優(yōu)選的，所述步驟(1)涉及根據(jù)mn、ce、fe、co的摩爾比4:5:0.7:0.3精確稱量相應(yīng)的氯化鹽，并以此配制成特定濃度的催化活性鹽溶液。

10、優(yōu)選的，所述步驟(2)將pps與高性能纖維混合制成纖網(wǎng)層，依次堆疊pps和高性能纖維纖網(wǎng)層、玻璃纖維網(wǎng)格基布，重復(fù)此結(jié)構(gòu)，然后喂入針刺機，預(yù)針刺的針刺頻率為80刺/min；主針刺的針刺頻率為120刺/min，針刺道數(shù)為2，針刺深度為5mm。

11、優(yōu)選的，所述步驟(2)中高性能纖維為聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚酰亞胺纖維中的任意一種纖維。

12、優(yōu)選的，所述步驟(3)中針刺氈的活化處理包括將其浸入3-8％的稀硝酸溶液中，持續(xù)10-30min以進行活化。隨后，使用去離子水徹底清洗針刺氈以去除殘留的硝酸，最后烘干以備后續(xù)使用。

13、優(yōu)選的，所述步驟(4)中發(fā)泡液配方包括：60％固體含量為60％的ptfe乳液，1％-2％發(fā)泡劑，2％-4％穩(wěn)泡劑，4％-6％增稠劑，0.1％-1％開孔調(diào)節(jié)劑，余量為水。

14、優(yōu)選的，所述步驟(4)中發(fā)泡劑為甜菜堿、月桂酸甲皂、十二烷基硫酸鈉或者烷基糖苷發(fā)泡劑中的任意一種。

15、優(yōu)選的，所述步驟(4)中穩(wěn)泡劑為吐溫80、多元醇非離子表面活性劑中的一種。

16、優(yōu)選的，所述步驟(4)中增稠劑為甲基纖維素、丙烯酸樹脂、非離子型聚丙烯酰胺(npam)中的一種或多種。

17、優(yōu)選的，所述步驟(4)中開孔劑為聚氧乙烯(20e0)油醇醚、聚氧乙烯單油酸酯、聚氧乙烯十六烷基醇中的一種。

18、優(yōu)選的，所述步驟(4)發(fā)泡機的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在500-3000r/min，發(fā)泡過程持續(xù)時間設(shè)定在15-60min，以確保生成的泡沫達到細(xì)膩且均勻。

19、優(yōu)選的，所述步驟(5)刮刀刮ptfe泡沫厚度精確控制在0.1-5mm，經(jīng)過80℃-120℃的預(yù)烘干和140℃-260℃的焙燒固化，形成均勻發(fā)泡涂層，得到成品濾料。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

21、卓越的機械強度：相比于一般的除塵過濾袋，本發(fā)明的濾料采用雙基布增強，即使在高達250℃以上的高溫和腐蝕性煙氣環(huán)境中也能保持高強韌度和優(yōu)異的耐酸性能，確保長期使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。

22、精細(xì)的孔隙設(shè)計：通過精確調(diào)整發(fā)泡配方，ptfe泡沫涂層為濾料創(chuàng)造了優(yōu)化的孔隙結(jié)構(gòu)，這不僅提升了過濾效率，還有效降低了運行中的壓力降，提高了能源效率。

23、一體化多功能催化：通過將mn-ce-fe-co-ox催化劑浸漬于針刺氈內(nèi)外表面，并結(jié)合ptfe發(fā)泡涂層的涂覆技術(shù)，本發(fā)明實現(xiàn)了集除塵與脫硝于一體的高效催化功能，同時克服了傳統(tǒng)催化劑易脫落和催化活性不足的問題，解決了脫汞濾袋在其他污染物去除效率上的局限性，拓寬了濾料的應(yīng)用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，其特征在于：所述步驟(1)按mn、ce、fe、co摩爾比為4∶5∶0.7∶0.3稱取定量氯化鹽，配制一定濃度催化活性鹽溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，其特征在于：所述步驟(2)中將pps與高性能纖維混合制成纖網(wǎng)層，依次堆疊pps和高性能纖維纖網(wǎng)層、玻璃纖維網(wǎng)格基布，重復(fù)此結(jié)構(gòu)，然后喂入針刺機，預(yù)針刺的針刺頻率為80刺/min；主針刺的針刺頻率為120刺/min，針刺道數(shù)為2，針刺深度為5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，其特征在于：所述步驟(4)中發(fā)泡液配方包括：60％固體含量為60％的ptfe乳液，1％-2％發(fā)泡劑，2％-4％穩(wěn)泡劑，4％-6％增稠劑，0.1％-1％開孔調(diào)節(jié)劑，余量為水。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，其特征在于：所述步驟(4)中發(fā)泡機的轉(zhuǎn)速應(yīng)精確控制在500-3000r/min，發(fā)泡過程持續(xù)時間設(shè)定在15-60min，以確保生成的泡沫達到細(xì)膩且均勻的質(zhì)地。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種ptfe泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料的制備方法及其應(yīng)用，其特征在于：所述步驟(5)通過刮刀將催化針刺氈表面的ptfe泡沫厚度精確控制在1-5mm。經(jīng)過80℃-120℃的預(yù)烘干和140℃-260℃的焙燒固化，形成均勻發(fā)泡涂層，得到成品濾料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種PTFE泡沫涂層多功能除塵脫硝濾料及其制備方法，該技術(shù)通過一下步驟實現(xiàn)：首先制備高效的脫硝催化劑，然后制作以雙基布為基底的除塵過濾材料，并通過特殊工藝增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。接著，將催化劑粉末均勻浸漬于基底層并進行烘干，以確保催化活性的最大化。隨后，制備PTFE發(fā)泡涂層，并精確地涂覆于針刺氈表面，通過梯度化烘干工藝，確保涂層的均勻性和與基材的強粘附力，完成多功能除塵脫硝濾料的制備。本發(fā)明的濾料利用PTFE泡沫涂層和高效催化劑的結(jié)合，有效提升了工業(yè)煙氣中多種污染物的一體化去除效率，適合大規(guī)模生產(chǎn)，優(yōu)化了成本效益，并在經(jīng)濟性和市場應(yīng)用上具有明顯優(yōu)勢，為工業(yè)煙氣凈化提供了一種高效且經(jīng)濟的解決方案。

技術(shù)研發(fā)人員：邵瑞琪,李寬,徐志偉,時欣宇,常圓圓,王維,石海婷,裴曉園
受保護的技術(shù)使用者：天津工業(yè)大學(xué)紹興柯橋研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2