CN105013250A - 一种具有脱硫功效的过滤材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有脱硫功效的过滤材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式制成PTFE基布层；(3)将基材与含有催化剂的PTFE短纤维混合后与PTFE基布层一起放入针刺机，制成PTFE复合针刺毡；(4)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE复合针刺毡进行整体浸渍处理后在280-350℃下烧结；(5)将烧结后的PTFE复合针刺毡与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。本发明能够显著提高过滤精度和脱硫效率。
Description
技术领域
本发明涉及环保除尘烟气净化领域，特别是涉及一种具有脱硫功效的过滤材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着经济的快速发展，工业废气的排放急剧增加。我国大气环境的污染日趋严重，并且逐步由煤烟型污染向混合型污染转变，烟尘、SOx、NOx、Hg排放总量已居世界第一。其中二氧化硫是大气中主要污染物之一，排放量超过环境自净能力，危害巨大，环境状况形势十分严峻。二氧化硫是影响大气质量的最主要的气态污染物，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。
二氧化硫的来源主要是人为来源：以煤和石油为燃料的火力发电厂、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼厂、造纸厂等。我国燃煤带来的大气污染，特别是二氧化硫污染，造成了巨大的经济损失，严重影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。
二氧化硫具有很强的毒性，会对人体造成巨大的伤害；同时二氧化硫是“酸雨”的主要成因，因此对于二氧化硫的防治工作尤为重要。目前烟气脱硫是降低二氧化硫排放最经济、有效的手段，烟气脱硫技术最常用的是根据操作过程的物相不同，脱硫方法可分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。各种各样的烟气脱硫技术在脱除二氧化硫的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益，但是还存在一些不足，那就是二氧化硫的脱除效率问题，烟气中的二氧化硫有一定的逃逸现象。
环境效益和经济效益综合考虑将成为今后二氧化硫防治技术的发展主流，投资和运行费用少、脱硫效率高、污染少、无二次污染的脱硫技术必将成为今后烟气脱硫技术发展的主要趋势。为了进一步提高二氧化硫的脱除效率，通过研发设计新型功能性环保除尘过滤材料，在滤料中植入活性催化剂，实现在高温烟气进行除尘同时，对高温烟气中含有的二氧化硫进行催化分解的目的。因此，在原有的环保除尘系统中，无需改变现有的工艺设备和工况条件，即可完成脱硫系统残余的二氧化硫等有害物质的催化分解。
发明内容
本发明的目的是解决现有脱硫滤料技术中存在的部分问题，提供一种具有脱硫功效的过滤材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有脱硫功效的过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；
(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造制成PTFE基布层；
(3)将基材与含有催化剂的PTFE短纤维混合后与PTFE基布层一起放入针刺机，在PTFE基布层的两侧形成催化PTFE纤维强度层，制成PTFE复合针刺毡；
(4)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE复合针刺毡进行整体浸渍处理，之后在280-350℃进行烧结；
(5)将烧结后的PTFE复合针刺毡与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。
优选地，所述步骤(1)中活性金属催化剂为V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2。
优选地，所述步骤(1)中活性金属催化剂粉末、PTFE树脂粉末的质量比为1～10:99～90。
优选地，所述步骤(3)中的基材选自PPS纤维、PTFE纤维、玻纤、P84、芳纶、芳砜纶中的一种或多种。
优选地，所述步骤(4)中活性金属催化剂乳液与PTFE乳液的有效成分的质量比为1-99:99-1。
优选地，所述活性金属催化剂乳液的有效成分为V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2
优选地，所述活性金属催化剂乳液的固含量为40～60％。
优选地，所述PTFE乳液的固含量为30～50％。
根据上述方法制备的具有脱硫功效的过滤材料，依次包括含有催化剂的PTFE微孔薄膜层、第一催化剂混合处理液浸渍层、PTFE复合针刺毡、第二催化剂混合处理液浸渍层；所述PTFE复合针刺毡包括依次连接的第一催化PTFE纤维强度层、PTFE基布层、第二催化PTFE纤维强度层；所述含有催化剂的PTFE微孔薄膜层与第一催化剂混合处理液浸渍层之间通过热压覆合。
本发明的有益效果：
(1)本发明的具有脱硫功效的过滤材料具有适用工况范围广，无需改变原有的工艺设备和工况条件，即可完成残余二氧化硫等有害物质的催化分解；系统运行安全平稳，低阻高效长寿命等显著特征，能源消耗和运行维护费用减低30％；
(2)本发明的具有脱硫功效的过滤材料同时具有表面过滤的功效，将粉尘截留在滤料的表面，可以实现粉尘量小于5mg/Nm3的近零排放；
(3)本发明的具有脱硫功效的过滤材料在烟尘过滤的同时，由于多层次的催化剂分布层的引入，成倍提升废气与催化剂的接触面积，大幅提高对二氧化硫等有害物质的催化分解效率；充分发挥滤料脱除有害物质的功能；
(4)采用超细玻纤与催化PTFE纤维制作基材，保证滤料整体具有较高的拉伸强度，同时具有二氧化硫等有害物质的催化分解功能；
(5)本发明的具有脱硫功效的过滤材料耐温性能优秀，能够连续工作温度200℃，瞬间耐温可达220℃。
附图说明
图1是本发明滤料的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种具有脱硫功效的过滤材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造制成PTFE基布层；(3)将基材与含有催化剂的PTFE短纤维混合后与PTFE基布层一起放入针刺机，在PTFE基布层的两侧形成催化PTFE纤维强度层，制成PTFE复合针刺毡；(4)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE复合针刺毡进行整体浸渍处理，之后在280-350℃进行烧结；(5)将烧结后的PTFE复合针刺毡与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。所述步骤(1)中活性金属催化剂为V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2。所述步骤(1)中活性金属催化剂粉末、PTFE树脂粉末的质量比为1～10:99～90。所述步骤(3)中的基材选自PPS纤维、PTFE纤维、玻纤、P84、芳纶、芳砜纶中的一种或多种。所述步骤(4)中活性金属催化剂乳液与PTFE乳液的有效成分的质量比为1-99:99-1。所述活性金属催化剂乳液的有效成分为V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2。所述活性金属催化剂乳液的固含量为40～60％。所述PTFE乳液的固含量为30～50％。
根据上述方法制备的具有脱硫功效的过滤材料，依次包括含有催化剂的PTFE微孔薄膜层、第一催化剂混合处理液浸渍层、PTFE复合针刺毡、第二催化剂混合处理液浸渍层；所述PTFE复合针刺毡包括依次连接的第一催化PTFE纤维强度层、PTFE基布层、第二催化PTFE纤维强度层；所述含有催化剂的PTFE微孔薄膜层与第一催化剂混合处理液浸渍层之间通过热压覆合。
实施例1
将活性催化剂V2O5/TiO2微粉与PTFE树脂按5:95的比例均匀的混合在一起，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；其中，助剂的种类及质量可以根据需要任意选择。含有催化剂的PTFE纤维主要用于制作机织过滤布，含有催化剂的PTFE微孔薄膜最终覆合在滤料的表面。通过在滤料中植入活性催化剂的方式，达到在过滤烟尘的同时脱除烟气中二氧化硫等有害物质的功效。具体步骤如下：
一是将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维在织布前的整经工序，采用1:1交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造成PTFE基布，得到PTFE基布层4；
二是将PPS纤维与含有催化剂的PTFE短纤维按50:50的比例混合后，与PTFE基布层一同进入针刺机，在PTFE基布层的两侧形成第一催化PTFE纤维强度层3和第二催化PTFE纤维强度层5，制成PTFE复合针刺毡。
三是固含量为45％的活性金属催化剂乳液与固含量为45％的PTFE乳液按有效成分的质量比为40:60制成催化剂混合处理液，对PTFE复合针刺毡进行整体浸渍处理，经过280℃高温烧结后，在PTFE复合针刺毡的上下表面形成第一催化剂混合处理液浸渍层2和第二催化剂混合处理液浸渍层6。
四是滤料整体浸渍处理后与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工，使含有催化剂的PTFE微孔薄膜与基材牢固的结合在一起，形成含有催化剂的PTFE微孔薄膜层1，最终制成PPS复合毡功能滤料。
具有脱硫功效的过滤材料整体分为六个层次：由迎尘面到净气面依次为含有催化剂的PTFE微孔薄膜层，第一催化剂混合乳液浸渍处理层，第一催化PTFE纤维强度层，PTFE基布层，第二催化PTFE纤维强度层，第二催化剂混合乳液浸渍处理层。
具有脱硫功效的过滤材料，显著提高滤料的过滤精度，滤料由外到内(迎尘面到净气面)形成多层次的活性催化剂分布层，当高温烟气经过时，粉尘被阻隔在滤料的表面；含有有害物质的气体通过时，二氧化硫等有害物质与活性催化剂发生反应，有害成份被分解为无害的物质与粉尘一并进行收集，从而实现烟气除尘和脱除有害物质的双重功效。
具有脱硫功效的过滤材料的参数
实施例2
将活性催化剂V2O5-WO3/TiO2微粉与PTFE树脂按8:92的比例均匀的混合在一起，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；其中，助剂的种类及质量可以根据需要任意选择。含有催化剂的PTFE纤维主要用于制作机织过滤布，含有催化剂的PTFE微孔薄膜最终覆合在滤料的表面。通过在滤料中植入活性催化剂的方式，达到在过滤烟尘的同时脱除烟气中二氧化硫等有害物质的功效。具体步骤如下：
一是将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维在织布前的整经工序，采用1:1交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造成PTFE基布，得到PTFE基布层4；
二是将芳纶、P84与含有催化剂的PTFE短纤维按30:70的比例混合后，与PTFE基布层一同进入针刺机，在PTFE基布层的两侧形成第一催化PTFE纤维强度层3和第二催化PTFE纤维强度层5，制成PTFE复合针刺毡。
三是固含量为50％的活性金属催化剂乳液与固含量为40％的PTFE乳液按有效成分的质量比为60:40制成催化剂混合处理液，，对PTFE复合针刺毡进行整体浸渍处理，经过310℃高温烧结后，在PTFE复合针刺毡的上下表面形成第一催化剂混合处理液浸渍层2和第二催化剂混合处理液浸渍层6。
四是滤料整体浸渍处理后与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工，使含有催化剂的PTFE微孔薄膜与基材牢固的结合在一起，形成含有催化剂的PTFE微孔薄膜层1，最终制成PPS复合毡功能滤料。
具有脱硫功效的过滤材料整体分为六个层次：由迎尘面到净气面依次为含有催化剂的PTFE微孔薄膜层，第一催化剂混合乳液浸渍处理层，第一催化PTFE纤维强度层，PTFE基布层，第二催化PTFE纤维强度层，第二催化剂混合乳液浸渍处理层。
具有脱硫功效的过滤材料，显著提高滤料的过滤精度，滤料由外到内(迎尘面到净气面)形成多层次的活性催化剂分布层，当高温烟气经过时，粉尘被阻隔在滤料的表面；含有有害物质的气体通过时，二氧化硫等有害物质与活性催化剂发生反应，有害成份被分解为无害的物质与粉尘一并进行收集，从而实现烟气除尘和脱除有害物质的双重功效。
具有脱硫功效的过滤材料
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种具有脱硫功效的过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；
(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造制成PTFE基布层；
(3)将基材与含有催化剂的PTFE短纤维混合后与PTFE基布层一起放入针刺机，在PTFE基布层的两侧形成催化PTFE纤维强度层，制成PTFE复合针刺毡；
(4)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE复合针刺毡进行整体浸渍处理，之后在280-350℃进行烧结；
(5)将烧结后的PTFE复合针刺毡与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的活性金属催化剂为V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的活性金属催化剂粉末、PTFE树脂粉末的质量比为1～10:99～90。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的基材选自PPS纤维、PTFE纤维、玻纤、P84、芳纶、芳砜纶中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的活性金属催化剂乳液与PTFE乳液的有效成分的质量比为1-99:99-1。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属催化剂乳液的有效成分为V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属催化剂乳液的固含量为40～60％。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述PTFE乳液的 固含量为30～50％。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法制备的具有脱硫功效的过滤材料，其特征在于，依次包括含有催化剂的PTFE微孔薄膜层、第一催化剂混合处理液浸渍层、PTFE复合针刺毡、第二催化剂混合处理液浸渍层；所述PTFE复合针刺毡包括依次连接的第一催化PTFE纤维强度层、PTFE基布层、第二催化PTFE纤维强度层；所述含有催化剂的PTFE微孔薄膜层与第一催化剂混合处理液浸渍层之间通过热压覆合。
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