一种用于光伏行业气体净化的纤维材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及气体净化技术领域，尤其涉及一种用于光伏行业气体净化的纤维材料及其制备方法，该纤维材料按质量份计包括以下原料：碳纤维20

【技术实现步骤摘要】
一种用于光伏行业气体净化的纤维材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及气体净化
，尤其涉及一种用于光伏行业气体净化的纤维材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]利用光伏效应，使太阳光射到硅材料上产生电流，直接发电，以硅材料的应用开发形成的产业链，称之为“光伏产业”。在光伏产业中，工艺废气产生的主要阶段为硅切片生产、太阳能电池生产和太阳能电池组件生产。
[0003]光伏工艺废气的种类主要包括氮氧化物、酸碱废气、有机废气、热排和普通气体、含粉尘气体和易燃易爆气体，氮氧化物的产生主要是因为在制绒工序和湿法刻蚀工序过程中，会用到硝酸等原料，这些原料与多晶硅片反应，会出现腐蚀现象，而在该腐蚀过程中就会产生氮氧化物；酸碱废气主要产生于硅切片清洗、切片阶段，电池片制绒、扩散和去PSG阶段，是由于这些阶段使用的化学药剂挥发、雾化生成，主要成分有盐酸、硫酸、氢氟酸等；有机废气主要产生于硅切片废线切割阶段，电池片丝网印刷、烧结阶段，是由于这些阶段高温高热使有机物挥发生成，主要成分为挥发性有机气体；热排和普通气体产生于电池片丝网印刷、烧结阶段，组件层压、单焊和串焊阶段，以及更衣室的排风，是由于这些阶段热排风和普通排风造成，主要成分为热空气和异味气体；含粉尘气体产生于硅切片砂浆搅拌阶段，是由于搅拌过程中的粉尘造成，主要成分为可吸入颗粒物；易燃易爆气体产生于电池片PECVD阶段，是生产过程中残余的气体，主要成分为硅烷气体和等易燃易爆气体。
[0004]碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，主要应用于交通运输、风电叶片、医药卫生、纺织、机电等工业领域，但是，碳纤维一般不单独使用，通常用于复合材料的增强体，以使产品具备优异的性能。
[0005]常用于气体捕集的吸附剂主要是多孔材料，如活性炭、活性炭纤维、硅藻土、介孔二氧化硅、金属有机骨架(MOFs)和分子筛等。活性炭是一种多孔物质，具有很大的比表面积以及较强的吸附性能，孔隙结构发达，耐热，耐酸碱，并具有一定的机械强度和耐磨性，因此广泛应用于气相或液相吸附剂以及催化剂的载体。但是，就目前应用于光伏行业废气的净化纤维材料而言，存在着以下问题：
[0006]1、由于活性炭的强吸附性，常常被用作吸附净化的添加成分，如专利技术专利CN110142030B中用于甲醛的吸收，又如专利技术专利CN102049240A中用于工业尾气的吸收，故而，我们将活性炭应用于纤维材料中以吸附光伏行业生产过程中产生的废气，但是，目前市场上普通的活性炭对废气仅有物理吸附作用，并且对有害气体的吸附无选择性，净化效果低；
[0007]2、将纤维材料应用于臭气净化处理的过程中必然需要将纤维材料制作成相应的规格大小、形状，如果纤维材料在弯曲、拉伸过程中存在着断裂因素，那么也会影响到纤维材料局部的吸附效果；
[0008]3、在低温环境下，纤维材料的一些性能例如断裂性能、拉伸性能等会出现性能下
降的问题。
[0009]因此，我们提出了一种用于光伏行业气体净化的纤维材料及其制备方法来解决所述问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种用于光伏行业气体净化的纤维材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种用于光伏行业气体净化的纤维材料，按质量份计包括以下原料：
[0012]碳纤维20
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40份，负载催化剂5
‑
15份，纺丝助剂12
‑
36份，海泡石复合材料7
‑
15份，改性纳米高岭土6
‑
10份，纳米二氧化硅3
‑
7份，纳米氧化锌3
‑
7份；其中，纺丝助剂包括光稳定剂，偶联剂，润滑剂，表面活性剂和去离子水。
[0013]在一个实施例中，单质量份的所述负载催化剂的制备方法如下：
[0014]步骤一、活性炭的预处理：
[0015]将20克的活性炭用盐酸、蒸馏水洗净后加蒸馏水煮沸，沸腾20
‑
30分钟，然后冷却至室温，置于干燥箱中，在100
‑
110℃下恒温干燥24
‑
30小时。
[0016]步骤二、活性炭载体的改性：
[0017]将2g预处理后的活性炭加入到50mL 5mol/L的氨水溶液中，于70
‑
75℃水浴回流搅拌6
‑
7小时，抽滤并用蒸馏水反复洗涤至滤液pH值为中性，然后放入烘箱中110
‑
120℃干燥12
‑
15小时，取出后即得改性活性炭载体，备用；
[0018]步骤三、负载催化剂的制备：
[0019]取2g上述改性活性炭载体浸渍于50mL 0.12mol/L的醋酸铜溶液中，室温下搅拌4
‑
5小时后，在80
‑
90℃水浴中搅拌至溶剂蒸干，即得负载催化剂。
[0020]在一个实施例中，单质量份的所述海泡石复合材料的制备方法如下：
[0021]步骤一、海泡石的有机改性：
[0022]在烧杯中加入100g的海泡石和500mL的蒸馏水，搅拌均匀，得悬浮液A，再将十六烷基溴化铵溶于水后加入到悬浮液A中，在78
‑
82℃的温度下加热搅拌2
‑
2.6小时，用真空抽滤法使固液分离，并用蒸馏水反复洗涤，直至用硝酸银溶液检查不出溴离子为止，自然风干，粉碎后放入45
‑
50℃干燥箱内干燥至恒重，即得有机改性海泡石；
[0023]步骤二、海泡石复合材料的制备：
[0024]在三口烧瓶中加入6g有机改性海泡石和100mL无水乙醇，搅拌至改性海泡石分散均匀，得悬浮液B，称取3g的月桂酸完全溶解于50mL无水乙醇，加入到上述悬浮液B中，搅拌分散2
‑
3小时，再将悬浮液B体系升温至80℃，恒温，不断搅拌，并冷凝回收蒸出的乙醇，直至乙醇蒸发完全后，将产物取出，放入40
‑
45℃的干燥箱中干燥至恒重，即得海泡石复合材料。
[0025]在一个实施例中，所述十六烷基溴化铵与海泡石的质量比为1：(8
‑
25)。
[0026]在一个实施例中，所述纺丝助剂的具体成分及其各自所占纺丝助剂的质量百分比计如下：光稳定剂包括抗氧剂1010和紫外线吸收剂UV 234，分别占比1.2％
‑
1.5％和1.6％
‑
1.8％，偶联剂为KH550和KH570等比例的组合试剂，占比1.2％
‑
2.0％，润滑剂为聚乙二醇400单油酸酯，占比0.5％
‑
1.5％，表面活性剂为十二烷基硫酸钠，占比0.75％，余量即为去
离子水。
[0027]在一个实施例中，单质量份的所述改性纳米高岭土的制备方法如下：
[0028]首先将硅烷偶联剂置于pH值为3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光伏行业气体净化的纤维材料，其特征在于，按质量份计包括以下原料：碳纤维20
‑
40份，负载催化剂5
‑
15份，纺丝助剂12
‑
36份，海泡石复合材料7
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15份，改性纳米高岭土6
‑
10份，纳米二氧化硅3
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7份，纳米氧化锌3
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7份；其中，纺丝助剂包括光稳定剂，偶联剂，润滑剂，表面活性剂和去离子水。2.根据权利要求1所述的一种用于光伏行业气体净化的纤维材料，其特征在于，单质量份的所述负载催化剂的制备方法如下：步骤一、活性炭的预处理：将20克的活性炭用盐酸、蒸馏水洗净后加蒸馏水煮沸，沸腾20
‑
30分钟，然后冷却至室温，置于干燥箱中，在100
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110℃下恒温干燥24
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30小时。步骤二、活性炭载体的改性：将2g预处理后的活性炭加入到50mL5mol/L的氨水溶液中，于70
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75℃水浴回流搅拌6
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7小时，抽滤并用蒸馏水反复洗涤至滤液pH值为中性，然后放入烘箱中110
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120℃干燥12
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15小时，取出后即得改性活性炭载体，备用；步骤三、负载催化剂的制备：取2g上述改性活性炭载体浸渍于50mL0.12mol/L的醋酸铜溶液中，室温下搅拌4
‑
5小时后，在80
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90℃水浴中搅拌至溶剂蒸干，即得负载催化剂。3.根据权利要求2所述的一种用于光伏行业气体净化的纤维材料，其特征在于，单质量份的所述海泡石复合材料的制备方法如下：步骤一、海泡石的有机改性：在烧杯中加入100g的海泡石和500mL的蒸馏水，搅拌均匀，得悬浮液A，再将十六烷基溴化铵溶于水后加入到悬浮液A中，在78
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82℃的温度下加热搅拌2
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2.6小时，用真空抽滤法使固液分离，并用蒸馏水反复洗涤，直至用硝酸银溶液检查不出溴离子为止，自然风干，粉碎后放入45
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50℃干燥箱内干燥至恒重，即得有机改性海泡石；步骤二、海泡石复合材料的制备：在三口烧瓶中加入6g有机改性海泡石和100mL无水乙醇，搅拌至改性海泡石分散均匀，得悬浮液B，称取3g的月桂酸完全溶解于50mL无水乙醇，加入到上述悬浮液B中，搅拌分散2
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3小时，再将悬浮液B体系升温至80℃，恒温，不断搅拌，并冷凝回收蒸出的乙醇，直至乙醇蒸发完全后，将产物取出，放入40
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45...

【专利技术属性】
技术研发人员：段显英，孙红旗，王卫伟，田振邦，王俊，黄做华，
申请(专利权)人：常州瑞峰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：