一种锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备方法，其特征在于：先将除尘滤料在有机硅改性聚氨酯黏结剂溶液中浸渍，获得粘性滤料；然后采用高锰酸钾溶液与硝酸锰溶液进行液相氧化还原反应，将获得的纳米级锰氧化物粉末配制成锰氧化物悬浮液；最后将粘性滤料在锰氧化物悬浮液中超声辅助浸渍、干燥、固化，即得目标产物。本发明专利技术制备工艺简单、设备要求低、可操作性强，并且能有效实现脱硝活性组分与滤料的紧密结合，为滤料实现脱硝功能提供了一个新的思路和方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备方法，属于大气污染治理

技术介绍
煤炭燃烧会产生大量氮氧化物、粉尘及硫氧化物等有害物质。氮氧化物是主要的大气污染物之一，它不仅会危害人体健康，而且会引起酸雨、光化学烟雾、温室效应等严重环境问题。粉尘也是大气污染物之一，尤其PM10以下的细微颗粒物，不仅会削弱太阳辐射和紫外线强度，也会降低大气能见度。此外，PM2.5以下颗粒物极易吸入人体肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，甚至会引起肺癌。单一脱除法去除NOx或粉尘已经无法满足日益严格的国家排放标准，燃煤烟气多种污染物一体化脱除则是必然发展趋势，该种方法即可简化烟气净化流程，也降低了运行费用。选择性催化还原(SCR)技术是当前商业应用最多、最有成效的一种烟气脱硝技术，而SCR技术核心是催化剂。目前，钒钛催化剂(V2O5/TiO2或V2O5-WO3/TiO2)是商业应用较为成熟的催化剂，其最佳反应温度是300-400℃，属于中高温SCR催化剂。近几年，锰基催化剂由于在低温SCR反应中表现出优良的脱硝活性而受到广泛关注，如MnOx/ACF、MnOx/TiO2、MnOx/CNTs等。我国锅炉构造紧凑，改造较为困难，催化反应器一般采用尾部布置，滤料处于系统的最尾端而且环境温度较低，开发负载锰基活性组分的滤料应用于除尘和脱除氮氧化物一体化技术具有重要的价值和现实意义。目前国内关于除尘脱硝一体化滤料，专利CN102698740A中用滤袋过滤脱硝活性组分悬浮液，抽滤、干燥制成；专利CN102120116A中活性组分悬浮液浸渍滤料，真空干燥制成；专利CN102145241A，用酸前处理的PPSN滤料浸渍可溶性过渡金属盐和柠檬酸的混合液，烘干、煅烧制成。这几种方法制备的催化剂活性组分与滤料粘结并不牢固，容易粉化脱落，不适宜工业化生产。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术的不足，提出一种简单、高效的除尘脱硝一体化功能滤料制备方法。该方法制备的锰基除尘脱硝功能滤料，在保证滤料除尘功能的基础上，实现活性组分与滤料的紧密结合进而达到脱除氮氧化物的目的。本专利技术对实现除尘脱硝一体化滤袋国产化及推广应用有重要意义。本专利技术解决技术问题，采用的技术方案为：本专利技术锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备方法，其特征在于：按如下步骤进行：(1)除尘滤料表面黏结剂预敷将除尘滤料浸入有机硅改性聚氨酯黏结剂溶液中，浸渍时间10-30min，取出浸渍后除尘滤料、沥干，于80℃-110℃干燥20min-30min，制得粘性滤料；(2)锰氧化物悬浮液制备采用高锰酸钾与硝酸锰溶液液相氧化还原反应，所得产物经洗涤、过滤、烘干、研磨，制得具有低温高SCR脱硝活性的纳米级锰氧化物粉末；将所制得的锰氧化物粉末与水按0.03g/mL-0.09g/mL的固液比配制成锰氧化物悬浮液；(3)锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备将步骤(1)制备的粘性滤料浸入步骤(2)制备的锰氧化物悬浮液中，在超声辅助条件下浸渍5-25min；取出浸渍后粘性滤料沥干、于80℃-110℃干燥2-3h、180℃-200℃干燥10h-20h，所制得的负载锰基脱硝活性组分的滤料，即为目标产物锰基除尘脱硝一体化功能滤料，其中锰氧化物颗粒均匀粘附于滤料表面。优选的，步骤(1)中的所述除尘滤料为PPS滤料、PPS和PTFE混合滤料、P84滤料或PE滤料。优选步骤(1)中所述的有机硅改性聚氨酯溶液固含量0.05-0.15，溶液干燥固化后附着力达到零级(按标准ISO 2409-1992)。所述的有机硅改性聚氨酯黏结剂溶液可以直接购买，也可按如下的方法进行制备：第一步：在装有磁力搅拌子、回流冷凝管、温度计的三口烧瓶中加入二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷(R/Si＝1.2，Me/Ph＝0.7)，水(理论所需的60％)，在70℃下回流3-5h，待混合液呈均一相后升温至90℃蒸出大部分乙醇，获得有机硅低聚物；第二步：向装有有机硅低聚物的三口烧瓶中加入聚酯多元醇(理论所需的5％-10％)，在130℃-160℃下反应3-5h，脱醇制得预聚体。第三步：向上一步制得的预聚物中加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(理论所需量)和少量甲酰胺，反应2-3h，充分搅拌至溶液均一透明。本专利技术有益效果体现在：本专利技术实现了锰基脱硝活性组分与滤料的紧密粘结，且脱硝活性组分锰氧化物颗粒均匀的粘附于滤料表面，因此负载锰基脱硝活性组分的滤料具有较高的脱硝活性。另外，有机硅改性聚氨酯黏结剂和活性组分是包覆在滤料纤维外表面，不改变滤料纤维的原始织构，因而对滤布的透气性影响较小。本专利可以通过改变黏结剂和催化剂的用量来满足不同工况对脱硝率的要求。本专利技术工艺简单，在原有布袋除尘器的设备基础上，将普通滤料换成本专利技术制备的负载锰基脱硝活性组分的功能滤料，即可达到除尘脱硝一体化的目的，因此本专利专利技术的锰基除尘脱硝一体化功能滤料特别适宜工业化生产。附图说明图1是粘性滤料载体和实例1～5中催化剂在100℃-220℃反应温度下脱硝率变化曲线。图2是滤料未负载脱硝活性组分(PPS滤料)SEM图。图3是滤料负载脱硝活性组分(实施例2所得目标产物)SEM图。具体实施方式以下结合具体实例来对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的保护范围不限如此。实施例11、剪取聚苯硫醚(PPS)滤料。2、有机硅改性聚氨酯溶液的制备：第一步，在装有磁力搅拌子、回流冷凝管、温度计的三口烧瓶中加入二甲基二乙氧基硅0.71g、苯基三乙氧基硅烷4.05g、甲基三乙氧基0.4g和水1g，在70℃下回流4h，待混合液呈均一相后升温至90℃，蒸出大部分乙醇，即合成出有机硅低聚物。第二步：向装有有机硅低聚物的三口烧瓶中加入聚酯多元醇0.5g(羟基值：400mgKOH/g)，在150℃下反应3h，脱醇制得预聚体。第三步：向上一步制得的预聚物中加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)0.3g和甲酰胺2mL，反应2h。然后加入20mL甲酰胺充分搅拌至溶液均一透明，即得有机硅改性聚氨酯黏结剂溶液。3、除尘滤料表面黏结剂预敷。量取一定量步骤2制得的有机硅改性聚氨酯溶液，加入甲酰胺配制成固含量为0.1的溶液，再将除尘滤料浸入溶液中，浸渍30min。取出浸渍后除尘滤料、沥干，干燥箱中90℃干燥30min，制得粘性滤料。4、纳米级锰氧化物活性组分颗粒悬浮液制备称取物质的量比为2:3的高锰酸钾与硝酸锰，分别配成溶液后混合，常温搅拌30min，经洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备方法，其特征在于：按如下步骤进行：(1)除尘滤料表面黏结剂预敷将除尘滤料浸入有机硅改性聚氨酯黏结剂溶液中，浸渍时间10‑30min，取出浸渍后除尘滤料、沥干，于80℃‑110℃干燥20min‑30min，制得粘性滤料；(2)锰氧化物悬浮液制备采用高锰酸钾溶液与硝酸锰溶液进行液相氧化还原反应，所得产物经洗涤、过滤、烘干、研磨，制得具有低温高SCR脱硝活性的纳米级锰氧化物粉末；将所制得的锰氧化物粉末与水按0.03g/mL‑0.09g/mL的固液比配制成锰氧化物悬浮液；(3)锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备将步骤(1)制备的粘性滤料浸入步骤(2)制备的锰氧化物悬浮液中，在超声辅助条件下浸渍5‑25min；取出浸渍后粘性滤料沥干、于80℃‑110℃干燥2‑3h、180℃‑200℃干燥10h‑20h，所制得的负载锰基脱硝活性组分的滤料，即为目标产物锰基除尘脱硝一体化功能滤料，其中锰氧化物颗粒均匀粘附于滤料表面。

【技术特征摘要】
1.一种锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备方法，其特征在于：按如下步骤进行：
(1)除尘滤料表面黏结剂预敷
将除尘滤料浸入有机硅改性聚氨酯黏结剂溶液中，浸渍时间10-30min，取出浸渍后除尘
滤料、沥干，于80℃-110℃干燥20min-30min，制得粘性滤料；
(2)锰氧化物悬浮液制备
采用高锰酸钾溶液与硝酸锰溶液进行液相氧化还原反应，所得产物经洗涤、过滤、烘干、
研磨，制得具有低温高SCR脱硝活性的纳米级锰氧化物粉末；将所制得的锰氧化物粉末与水
按0.03g/mL-0.09g/mL的固液比配制成锰氧化物悬浮液；
(3)锰基除尘脱硝一体化功能滤料的制备
将步骤(1)制备的粘性滤料浸入步骤(2)制备的锰氧化物悬浮液中，在超声辅助条件下浸渍
5-25min；取出浸渍后粘性滤料沥干、于80℃-110℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先龙，彭真，吴雪平，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34