[發明專利]一種陶瓷纖維催化濾芯及其一體化制備方法

有效

• 申請號: 201910989348.0
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110694353B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 皇甫林;余劍;張霄玲;李長明;高士秋
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01D39/20
• 分類號: B01D39/20;B01D53/86;B01D53/72;B01D53/56;B01D46/00;B01J31/38
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種陶瓷纖維催化濾芯及其一體化制備方法。該一體化制備方法包括如下步驟：(1)將催化劑制備成催化劑漿料，將陶瓷短纖維制備成陶瓷短纖維漿料；(2)無機纖維布負載上步驟(1)制備得到的所述催化劑漿料，受熱固化后得到催化濾布；(3)將步驟(2)制備得到的所述催化濾布負載上步驟(1)制備得到的所述陶瓷短纖維漿料，在真空模具上纏繞成型，經脫模、干燥處理得到陶瓷纖維催化濾芯。該一體化制備方法流程簡單、占地空間小、成本較低、制備尺寸可調節。制備得到的陶瓷纖維催化濾芯具有催化劑分布均勻、氣孔率高、機械強度高、耐磨損性能優良的特點。

技術領域

本發明涉及煙氣凈化領域，具體地說，涉及一種陶瓷纖維催化濾芯及其一體化制備方法。

背景技術

隨著國家經濟快速發展，我國以氮氧化物和二噁英為特征的區域性大氣污染問題日益突出。氮氧化物是造成霧霾的重要原因，會引起酸雨、光化學煙霧等現象。二噁英是一種致癌物，會造成嚴重的生殖和發育問題，嚴重影響免疫系統。面對越來越嚴峻的環境問題，國家出臺了一系列的措施，制定了嚴格的大氣污染物排放標準，研究者也加緊了對煙氣凈化技術的研發。但是，目前煙氣凈化技術還存在一些薄弱點，比如煙氣的除塵、脫硝和脫二噁英等凈化技術都是單獨進行開發的，形成了各自的技術體系和工藝流程，導致現階段煙氣凈化系統占地面積大，工序繁雜，設備造價高，而且多套設備串聯容易出現互相影響造成故障，導致設備整體運行狀況不佳，增加維護運營成本。為此，開發除塵和脫硝脫二噁英的協同技術具有重要意義。

為了解決上述問題，研究者進行了相關研究，主要致力于將脫硝脫二噁英催化劑負載在除塵載體上。高溫陶瓷過濾材料作為常用的除塵載體，具有使用溫度高、孔隙率高、機械強度大、適用范圍廣、過濾效率高等優點，在煙氣凈化領域顯示出極大優勢。目前，將催化劑負載在高溫陶瓷過濾材料上的制備方法主要有如下兩種：

一種是在以碳化硅、剛玉、堇青石、鋁礬土或莫來石為原料整體擠壓制得的高密度顆粒堆積過濾元件上，采用浸漬法、溶膠凝膠法、涂覆法將催化劑負載上去的制備方法。例如CN107803113A公開了一種煙氣除塵脫硝脫二噁英一體化陶瓷過濾器的制備方法，該制備方法采用以鈦酸鋁、高鋁或剛玉為材質的除塵陶瓷過濾器為載體，超聲浸漬上可溶性催化活性組分，通過自蔓延燃燒反應在除塵陶瓷過濾器孔內負載上硝脫脫二噁英活性物質，制得煙氣除塵脫硝脫二噁英一體化陶瓷過濾器。該制備方法的缺陷在于，制備得到的一體化陶瓷過濾器氣孔率較低、過濾阻力大、韌性差，高溫易發生脆性斷裂，同時該一體化陶瓷過濾器的尺寸不易調節，大尺寸級別的制備困難、成本較高，不利于大規模應用。

另一種是采用陶瓷纖維為原料真空抽濾制得低密度陶瓷纖維過濾元件后，再將催化劑負載上去的制備方法。例如CN109091956A公開了一種基于陶瓷纖維的除塵脫硝一體化濾料的制備方法，該制備方法將陶瓷纖維布浸漬上催化劑漿料后，經干燥煅燒再覆上陶瓷纖維復合膜，制得除塵脫硝脫二噁英一體化濾料。該制備方法的缺陷在于，制備得到的一體化濾料的機械強度較低，抗磨損能力弱，并且因煙氣停留時間短而導致催化活性降低，只適用于煙氣流速低且含塵量較低的應用場合。

以上現有技術中的制備方法，均是先制備高溫陶瓷過濾材料，再負載上催化劑，使得制備的陶瓷催化過濾材料具備催化和除塵的雙重功能。但是，這些制備方法普遍存在過程復雜、成本較高、無法實現催化劑和陶瓷過濾材料的一體化制備等問題。制備得到的陶瓷催化過濾材料也存在氣孔率較低、機械強度較低，尺寸不易調節，大尺寸級別的制備困難、成本較高等問題。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明提出一種以無機纖維布為載體，先后涂覆上催化劑漿料、陶瓷短纖維漿料后，在真空模具上纏繞成型并進一步得到陶瓷纖維催化濾芯的一體化制備方法。由該方法制備得到的陶瓷纖維催化濾芯不僅具備除塵和脫硝脫二噁英的雙重功能，還可以調節尺寸來適應各種應用場合。

本發明的目的之一在于提供一種陶瓷纖維催化濾芯的一體化制備方法，包括如下步驟：

(1)將催化劑制備成催化劑漿料，將陶瓷短纖維制備成陶瓷短纖維漿料；