[發明專利]一種一氧化碳過濾材料及其應用

有效

• 申請號: 201410445561.2
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104226305A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 趙世懷;趙曉明
• 申請（專利權）人: 趙世懷;趙曉明
• 主分類號: B01J23/42
• 分類號: B01J23/42;B01J20/10;B01J20/08;B01J20/28;B01J39/20;B01D53/86;B01D53/62
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技術領域

本發明屬于過濾材料技術領域，特別涉及一種用于去除一氧化碳的負載型催化劑過濾材料。

背景技術

CO是一種易燃、易爆的氣體污染物。烴類的不完全燃燒排放氣、礦井中的氣體和家用煤氣灶的排放氣等,均含有大量一氧化碳。當空氣中CO含量為2.0*10-5mol/L時,兩小時之內人就會出現頭暈和嘔吐現象；當含量達到1.2％時,會在1-3min內致人死亡。在一般條件下,CO氧化脫除需要的溫度高,能耗大,而且還會發生爆炸事故。

重工業大氣污染物以高溫煙氣為主要特征，作為控制總量法則，國家對工業領域的各類鍋爐、爐窯制定的排放值陸續進行修訂，嚴格要求降低排放量，而CO是其中的主要污染物。隨著高溫、腐蝕、結露、靜電等許多技術難題得到解決，袋式除塵技術得到廣泛應用，而高溫氣體介質過濾除塵技術的核心是高溫濾材，濾料是袋式除塵器的關鍵材料，其優劣直接關系到除塵器性能，目前經常使用的高溫濾材有以下幾種：玻璃纖維濾料可在260℃的溫度下長期使用，耐化學侵蝕性好，熱穩定性好，在300℃下玻璃纖維的收縮接近于零，抗結露，粉塵剝離性好，清灰能耗低；芳香族聚酰胺纖維濾料可用于260℃以下的煙氣凈化；PPS(聚苯硫醚)纖維濾料長期耐溫190℃，瞬間耐溫240℃；PTFE(聚四氟乙烯)纖維(商品名特氟隆)濾料長期耐溫260℃，瞬間耐溫300℃，可在-180～260℃的范圍內長期使用。可見現有濾材可耐受高溫一般在300℃以下，多孔陶瓷纖維濾材的工作溫度可高達1000℃并且在氧化、還原等高溫環境下具有很好的抗腐蝕性，但是陶瓷材料存在性脆、延展性和性很差的缺點，所以陶瓷材料很難單獨使用。

因此,研究低(常)溫至高溫環境下均能使用的CO催化氧化過濾材料對消除CO污染具有實際意義。

隨著社會的發展和人們生活水平的提高,CO低(常)溫氧化脫除技術的應用也越來越廣泛。在空氣凈化器、CO氣體傳感器、封閉式-循環CO2激光器、CO防毒面具以及密閉系統內CO的消除等方面都具有較高的實用價值。本申請人在2005年由美國化學會出版的《微反應器技術和過程強化》(Yong?Wang等主編)一書中報道了用以硅片為基材的微反應器進行富氫氣體中微量一氧化碳的優先選擇性氧化。與國際學術界其他研究機構相比，一氧化碳的去除效率較高。但是，微反應器的結構限制了它在空氣凈化領域的應用。

基于纖維材料在制造大孔隙率的獨特優勢：孔隙率和三維網狀結構的孔徑易于調控，美國專利(U.S.Patents?5,304,330；5,080,963；5,1022,745；5,096,663；和6,231,792)發明了具有三維網狀結構燒結纖維及其制造方法。本申請人在2007年美國化學會年會上報道了用Ni微纖維包結負載型催化劑進行氨分解制備氫氣，其分解率遠高于其它科研機構水平。

公開號為CN1836779A的發明專利申請公開了一種以有機聚合物微纖結構化功能材料的微米尺度顆粒的多孔復合材料，公開號為CN1762909A的發明專利申請公開了一種氧化物微纖結構化微米尺度顆粒的多孔復合材料，但在這兩篇專利申請中使用的有機聚合物微纖或玻璃、石英微纖濾材均只能在300℃以下使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有良好的去除一氧化碳效果的過濾材料的制備方法，可以實現從0℃到1000℃溫度范圍內有效消除一氧化碳。

本發明達到上述目的所采用的技術方案如下：一種一氧化碳過濾材料，包含微纖維、微米尺度顆粒和納米催化劑，所述微纖維的結合點交結在一起，形成三維網狀結構，所述微米尺度顆粒被均勻地束縛于三維網狀結構內形成多孔復合材料，所述納米催化劑以微米尺度顆粒為載體，被均勻地負載于多孔復合材料內；所述微米尺度顆粒具有納米級的孔狀結構，從而擴大對納米催化劑的吸附表面積和吸附量，擴大反應物與催化劑的接觸面積，提高反應物與催化劑吸附，產物與催化劑解吸過程的傳質與傳熱效率，提高反應效率。

所述多孔復合材料的孔隙率為50-90％；

所述微纖維占多孔復合材料總體積的3-10％；

所述微纖維是直徑為2-20μm的金屬鎳微纖維或不銹鋼微纖維；

所述催化劑為鉑催化劑；

所述微米尺度顆粒為直徑為100-1000μm的Si0₂顆粒或Al₂O₃顆粒；

所述過濾材料可以裁剪為任意尺寸、形狀、也可以直接打褶或直接多層疊加；

所述過濾材料可應用于個人防毒面具或密閉空間防護或工業高溫煙氣的過濾領域；