一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法，其步骤如下：以聚偏氟乙烯为粘结剂，N‑甲基吡咯烷酮为溶剂，首先将聚偏氟乙烯与二氧化锰/纳米碳纤维催化剂研磨混合均匀，然后滴加N‑甲基吡咯烷酮，将催化剂制成浆液并磨压涂覆于聚苯硫醚滤料表面上，使滤料表面的催化剂能够随着N‑甲基吡咯烷酮充分渗进滤料内部，最后通过干燥制得催化过滤滤料。本发明专利技术所包覆的催化剂含有纳米碳纤维，使得滤料的强度和耐腐性都得到较大的提高。本发明专利技术的制备工艺具有简单、快速、环境友好、对仪器设备要求低和适用于任何温度等优点，为脱硝功能复合滤料的制备和应用提供新的思路和方法。

Preparation method of denitration functional polyphenylene sulfide composite filter material

The invention discloses a method for preparing a denitrification function of polyphenylene sulfide composite material, which comprises the following steps: using polyvinylidene fluoride as binder, N methyl pyrrolidone as the solvent, the polyvinylidene fluoride and manganese dioxide / carbon nanofiber catalyst grinding mixing, then adding N methylpyrrole pyrrolidone, the catalyst can be made into slurry and grinding pressure applied to PPS on the surface of the filter media, the catalyst surface can filter with internal N methylpyrrolidone fully into the filter, finally drying catalytic filter filter. The catalyst coated by the invention contains nano carbon fiber, so that the strength and the corrosion resistance of the filter material are greatly improved. The preparation process of the invention has the advantages of simple, fast, friendly environment, low requirement for equipment and equipment and any temperature, etc., and provides a new idea and method for the preparation and application of the denitration functional composite filter material.

【技术实现步骤摘要】
一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法
本专利技术属于功能滤料
，尤其涉及一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法。
技术介绍
煤炭是我国最主要的一次能源，占中国能源组成70%以上，目前中国的煤炭需求量占全世界需求量的43%左右，在以后相当长时期内难以改变以煤为主要能源的事实。而我国以煤炭为主题的能源结构，也决定了我国电力以火力火电为主，电厂大部分为燃煤电厂。众所周知，煤炭燃烧会产生大量的污染物，包括粉尘、重金属、硫氧化物和氮氧化物等，电力生产所带来的环境污染问题已经越来越受到人们关注。滤袋除尘器是目前公认的在治理工业粉尘和烟尘方面最有效的技术设备之一，在治理大气污染实际工程应用中，除尘效率高达99.99%，其中聚苯硫醚滤料是电厂燃煤锅炉和垃圾焚烧炉滤袋主要采用的除尘滤料。但是，作为大气的主要污染物氮氧化物（NOx）还没有有效的控制方法，它能引起雾霾、光化学烟雾、臭氧层破坏及一系列人体健康问题。当前应用最广泛、技术最成熟的治理工业源NOx的技术是以氨气(NH3)为还原剂的选择性催化还原法(SCR)，由于其具有实用性和高效性，现已成为脱氮领域的特点。已商业化的钒钛催化剂V2O5/TiO2的起活温度在中温段(300～400℃)，该温度段是将脱硝设备置于脱硫除尘装置之前，因此该催化剂在高灰量和高SO2环境下容易失活，因此经济性高且适用于末端处理的低温（＜200℃）SCR技术成为研究人员关注的热点。国外对同时除尘和脱硝技术的研究进行的比较早，但也只有少数的相关报道，而国内在这方面的研究几乎还是空白。一方面，由于复合滤料在使用过程中不断的受到气流的作用，因此要求制备的脱硝功能复合滤料具有很强的牢固性。但另一方面，聚苯硫醚滤料表面非常光滑且极具惰性，因此要将无机粉末状的催化剂牢固地附着在滤料纤维表面是非常困难的。因此，研究一种能够均匀且牢固地负载脱硝催化剂的方法，具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法，该法制备的催化功能复合滤料以聚偏氟乙烯为粘结剂，使得催化剂与滤料结合更加牢固，延长了脱硝复合滤料的使用寿命。由于加入了纳米碳纤维，使得滤料的强度和耐腐性都得到较大的提高。为了解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法，以聚偏氟乙烯为粘结剂，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，首先将聚偏氟乙烯与二氧化锰/纳米碳纤维催化剂研磨混合均匀，然后滴加N-甲基吡咯烷酮，制成浆液后磨压涂覆于聚苯硫醚滤料表面上，使聚苯硫醚滤料表面的二氧化锰/纳米碳纤维催化剂能够随着N-甲基吡咯烷酮充分渗进滤料内部，最后通过干燥制得功能复合滤料；所述二氧化锰/纳米碳纤维催化剂为将经表面活性剂改性过的纳米碳纤维悬浮液，与高锰酸钾溶液混合，通过液相共沉淀法制得。所述聚苯硫醚滤料为聚苯硫醚针刺毡滤料，它是以聚苯硫醚纤维为原料，经开松、复合混料、梳理、铺网、针刺、热定型和烧毛压光制备而成的，平均孔径为37μm。所述聚偏氟乙烯的质量占二氧化锰/纳米碳纤维催化剂质量的5%。所述脱硝功能聚苯硫醚复合滤料负载有20-60g/m2的二氧化锰，所述二氧化锰/纳米碳纤维催化剂中，Mn的摩尔数和与纳米碳纤维中C的摩尔数之比在2%~10%。如上所述的脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的的制备方法，具体步骤包括：步骤一、将纳米碳纤维加入到0.1-0.8g/L的十二烷基硫酸钠溶液搅拌混合均匀，并置于超声波清洗器进行超声分散1-3h，使十二烷基硫酸钠充分吸附在纳米碳纤维表面；步骤二、将反应体系升温至50-90℃并缓慢滴加高锰酸钾溶液，使高锰酸钾与滤料表面吸附的十二烷基硫酸钠反应，生成无定形二氧化锰；其中高锰酸钾与十二烷基硫酸钠的质量比为0.1-1:1，反应时间为1-4h；步骤三、将步骤二所得物质经过滤、洗涤，放入100-120℃真空干燥箱中烘干得到二氧化锰/纳米碳纤维催化剂，并将其研磨至粉末状，过筛备用；步骤四、将步骤三制得的催化剂与聚偏氟乙烯固体研磨至粉末状并滴加N-甲基吡咯烷酮，制成浆液后磨压涂覆于聚苯硫醚滤料表面上，磨压过程中不断滴加N-甲基吡咯烷酮，使聚苯硫醚滤料表面的二氧化锰/纳米碳纤维催化剂能够随着N-甲基吡咯烷酮充分渗进滤料内部，然后烘干N-甲基吡咯烷酮；步骤五、重复步骤四1~4次，获得二氧化锰负载量为20-60g/m2脱硝功能聚苯硫醚复合滤料。所述催化过滤滤料可用于同时除尘和脱硝脱除，并且具有优异的脱硝率，180℃可达85%。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术制备的催化功能聚苯硫醚复合滤料以聚偏氟乙烯为粘结剂，使得催化剂与滤料结合更加牢固，延长了脱硝复合滤料的使用寿命；由于加入了纳米碳纤维，使得滤料的强度和耐腐性都得到较大的提高；（2）本专利技术制备工艺具有简单、快速、环境友好、对仪器设备要求低和适用于任何温度等优点，为脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备和应用提供新的思路和方法。附图说明图1脱硝功能聚苯硫醚复合滤料（A，B，C，D）的SEM图；图2脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的NO转化率图；图3脱硝功能聚苯硫醚复合滤料纤维表面元素成分分析图；图4脱硝性能测试的实验装置图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图及具体实施例对本专利技术的应用原理作进一步描述。实施例1将0.3g纳米碳纤维加入到50mL去离子水中搅拌溶解，并加入0.0237g的十二烷基硫酸钠，配置成浓度为0.47g/L的十二烷基硫酸钠溶液，并置于超声波清洗器进行超声分散1h，使十二烷基硫酸钠充分吸附在纳米碳纤维表面。将反应体系升温至70℃并缓慢滴加高锰酸钾溶液，使高锰酸钾与滤料表面吸附的十二烷基硫酸钠反应，生成无定形二氧化锰；其中高锰酸钾与十二烷基硫酸钠的质量比为0.05:1，反应时间为3h；最后将获得的催化剂经过滤、洗涤、放入100℃真空干燥箱中烘干得到二氧化锰/纳米碳纤维催化剂，并将其研磨至粉末状，过筛备用；将上述制备的0.3g催化剂与0.015g聚偏氟乙烯固体研磨至粉末状并滴加N-甲基吡咯烷酮，将催化剂制成浆液并磨压涂覆于直径为3.8cm的圆形聚苯硫醚滤料表面上，边磨边压滴加N-甲基吡咯烷酮，使催化剂渗进滤料内部，然后烘干N-甲基吡咯烷酮。重复上述步骤2次，获得二氧化锰负载量为35g/m2脱硝功能复合滤料。该复合滤料的脱硝性能在自制管式SCR反应器中进行评价。测试条件：[NO]=[NH3]=400ppm，[O2]=5%，N2为平衡气，气体流速为700mL•min-1，温度设置为180oC，用英国KM940烟气分析仪测得脱硝效率为75%。实施例2将0.3g纳米碳纤维加入到50mL去离子水中搅拌溶解，并加入0.0316g的十二烷基硫酸钠，配置成浓度为0.72g/L的十二烷基硫酸钠溶液，并置于超声波清洗器进行超声分散1.5h，使十二烷基硫酸钠充分吸附在纳米碳纤维表面。将反应体系升温至80℃并缓慢滴加高锰酸钾溶液，使高锰酸钾与滤料表面吸附的十二烷基硫酸钠反应，生成无定形二氧化锰；其中高锰酸钾与十二烷基硫酸钠的质量比为0.1:1，反应时间为2h；最后将获得的催化剂经过滤、洗涤、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法，其特征在于：以聚偏氟乙烯为粘结剂，N‑甲基吡咯烷酮为溶剂，在聚苯硫醚滤料上负载纳米级脱硝催化剂；首先将聚偏氟乙烯与二氧化锰/纳米碳纤维催化剂研磨混合均匀，然后滴加N‑甲基吡咯烷酮，制成浆液后磨压涂覆于聚苯硫醚滤料表面上，使聚苯硫醚滤料表面的二氧化锰/纳米碳纤维催化剂能够随着N‑甲基吡咯烷酮充分渗进滤料内部，最后通过干燥制得功能复合滤料；所述二氧化锰/纳米碳纤维催化剂为将经表面活性剂改性过的纳米碳纤维悬浮液，与高锰酸钾溶液混合，通过液相共沉淀法制得。

【技术特征摘要】
1.一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备方法，其特征在于：以聚偏氟乙烯为粘结剂，N-甲基吡咯烷酮为溶剂，在聚苯硫醚滤料上负载纳米级脱硝催化剂；首先将聚偏氟乙烯与二氧化锰/纳米碳纤维催化剂研磨混合均匀，然后滴加N-甲基吡咯烷酮，制成浆液后磨压涂覆于聚苯硫醚滤料表面上，使聚苯硫醚滤料表面的二氧化锰/纳米碳纤维催化剂能够随着N-甲基吡咯烷酮充分渗进滤料内部，最后通过干燥制得功能复合滤料；所述二氧化锰/纳米碳纤维催化剂为将经表面活性剂改性过的纳米碳纤维悬浮液，与高锰酸钾溶液混合，通过液相共沉淀法制得。2.如权利要求1所述的一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的的制备方法，其特征在于：所述的聚苯硫醚滤料是聚苯硫醚针刺毡滤料，以聚苯硫醚纤维为原料，经开松、复合混料、梳理、铺网、针刺、热定型和烧毛压光制备而成的，平均孔径为37μm。3.如权利要求1所述的一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的的制备方法，其特征在于：聚偏氟乙烯的质量占二氧化锰/纳米碳纤维催化剂质量的5%。4.如权利要求1所述的一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的的制备方法，其特征在于：所述脱硝功能聚苯硫醚复合滤料负载有20-60g/m2的二氧化锰。5.如权利要求1所述的一种脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的的制备方法，其特征在于：所述二氧化锰/纳米碳纤维催化剂中，M...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35