【技术实现步骤摘要】
本申请涉及功能滤料，主要涉及一种金属膜催化滤袋及其制备方法。
技术介绍
1、工业燃烧过程中产生大量含nox和粉尘的气体，会引起酸雨、光化学烟雾、雾霾等严重的环境问题。与电力行业相对稳定、单一的烟气工况条件不同，非电行业由于涉及领域较广，因此普遍存在烟气成分复杂、治理难度大的现象。大型燃煤电厂普遍采用脱硝与除尘单元独立运行的传统串联烟气净化工艺，不仅占地空间大，且投资和运行成本较高。以往电力行业的大型工业燃烧烟气多污染物的脱除工艺和催化剂等产品不能直接应用在非电行业中。结合工业窑炉烟气治理的现状和难点，开发可实现尘硝一体化脱除的先进材料和技术，是当前中小型窑炉烟气净化的研究热点和重要发展方向。
2、所谓尘硝一体化脱除技术,是指在同一烟温区间、利用同一套技术装置或系统将烟气中的nox和粉尘同时脱除。尘硝一体化脱除技术的核心部件是同时具有过滤和脱硝作用的“催化过滤器”。根据除尘过滤器与脱硝催化剂耦合的不同方式以及不同的基材载体，催化过滤器中使用的材料主要分为两大类别：催化滤袋和催化滤芯。催化滤袋的温度窗口较窄，一般不能在长期高于250℃的烟气条件中使用，且在中低温(150-240℃)时容易受到水和二氧化硫的干扰而影响了催化活性。催化滤芯在中高温烟气条件下使用较多，但也存在长度尺寸受限、容易断管、阻力较大、二次污染等弊端。普通金属滤袋需要在滤袋上方单独设置催化剂层才能实现协同治理的功能，为此需增加一定的占地空间和建设成本，阻碍了金属滤袋的应用推广。
3、因此需要开发一种适用于工业窑炉烟气除尘兼脱硝需求的高精度、高
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本申请提出了一种金属膜催化滤袋及其制备方法。本申请采用金属膜作为除尘滤料，内置催化剂夹层，以实现尘硝一体化功能，同时，催化剂夹层以通过无纺布成型的泡沫镍为基底，具有轻质、高比表面积、高孔隙率、强导热性和吸收性能良好的特点，能够大大提高催化剂的催化效率和使用寿命。
2、根据本申请的一方面，提出了一种金属膜催化滤袋，包括金属滤袋内置泡沫镍负载催化剂夹层。泡沫镍具有高表面积和良好的传质性能，可以有效提高催化剂的利用率，降低成本；同时，泡沫镍的多孔结构不仅有利于催化剂与反应物质的接触，提高催化活性和选择性，还能够减少流体通过载体时的压降，降低反应系统的能耗；并且，泡沫镍具有较好的耐高温性和化学稳定性，可以增强催化剂在高温环境下的循环使用性和长期稳定性，是整体式催化剂的优良载体。
3、进一步地，所述泡沫镍成型基材为无纺布。无纺布是由纤维或纤维束交织而成的材料，具有一定的孔隙结构，可以提供泡沫镍成型所需的支撑和模板功能。通过选择不同的纤维密度、纺织方法或添加孔隙剂等手段来调控无纺布的孔隙结构，从而实现对泡沫镍孔隙结构的定制设计，保证后续催化剂活性组分的负载效果。
4、进一步地，所述无纺布包括涤纶无纺布、聚苯硫醚无纺布、聚四氟乙烯无纺布和芳纶无纺布中的一种或多种。涤纶无纺布是常见的合成纤维制成的非织造布，成本较低，是理想的泡沫镍成型基底材料。
5、进一步地，所述泡沫镍负载催化剂夹层可拆卸更换。金属滤袋和内置的催化剂夹层相对独立，在催化剂性能下降或失活后，可以将催化剂与金属滤袋分离，对催化剂进行再生或单独处置，对金属滤袋则可以进行二次利用。因此相对于催化滤袋和催化滤芯，金属膜催化滤袋回收利用程度更高。
6、进一步地，所述金属滤袋由内层、外层焊接而成。此结构能够使得泡沫镍催化剂夹层牢牢地固定在金属膜滤袋中。
7、具体地，所述外层为金属膜，内层为金属多孔板。金属膜起到过滤粉尘的作用，而金属多孔板在起到支撑作用的同时不会影响整个滤袋的透气性和压差。
8、具体地，所述金属膜为金属纤维和金属粉末经压制、烧结制成的金属间化合物多孔过滤材料。金属膜能够在有效过滤粉尘的同时对催化剂夹层起到保护作用，防止泡沫镍孔洞的堵塞，增加催化剂的使用寿命。
9、具体地，所述金属多孔板孔洞均匀分布，孔洞直径为6-10mm，孔间距为9-13mm。金属多孔板能够在不影响烟气通过的同时配合金属膜起到固定泡沫镍负载催化剂夹层的作用，还能减少因喷吹而造成的催化剂脱落问题。
10、根据本申请的第二方面，提出了一种金属膜催化滤袋的制备方法，具体步骤为：
11、s1：制备泡沫镍，形成催化剂载体；
12、s2：将催化剂负载在所述泡沫镍上；
13、s3：组装金属膜催化滤袋。
14、进一步地，所述s1中，泡沫镍的具体制备方法如下：使用添加表面活性剂的温水洗去无纺布上的油脂和杂质；使用5％硝酸溶液对无纺布进行活化处理并清洗、晾干；设置电沉积参数，将所述无纺布浸入电解液中作为阴极，连接阳极，施加直流电进行电沉积，镍离子在所述无纺布表面还原，形成镍层；将电沉积后的所述无纺布在特殊气氛中退火1-2h得到泡沫镍催化载体，退火温度为400-600℃。退火后所述无纺布烧尽，得到轻质、高比表面积、高孔隙率、强导热性和吸收性能良好的泡沫镍催化剂载体。
15、具体地，所述电沉积参数包括沉积温度25-35℃、电流密度1-5a/dm2和沉积时间30-60min。在此条件下沉积能够确保电沉积的效率和质量，保证泡沫镍沉积层的性能。
16、具体地，所述电解液包括硫酸镍100-200g/l、氯化镍40-50g/l和硼酸30-60g/l。此电解液配方能够使电流流畅通过，促进电沉积过程的顺利进行。
17、具体地，所述阳极包括不锈钢或钛金属。不锈钢和钛金属均具有良好的导电性和耐腐蚀性，使用寿命较长。
18、具体地，所述特殊气氛包括氮气或氢气。氮气或氢气能够使得无纺布充分燃烧，不会残留在泡沫镍当中。
19、进一步地，所述s2中，催化剂的具体负载方法如下：选择催化剂粉体催化剂浆液；将催化剂浆液粒径球磨为1-4μm；将催化剂浆液搅拌陈化12-48h；采用涂覆法或者浸渍法将催化剂负载在泡沫镍上，并进行干燥；将干燥后的样品进行煅烧活化，煅烧温度为300-450℃，煅烧时间为3-6h。煅烧完成后即可得到负载牢固、分散性均匀、透气性良好、耐高温、具有一定柔韧性和机械强度的整体式催化剂产品。
20、具体地，所述催化粉体选用钒系、锰系、铁系脱硝催化剂、脱硝分子筛和脱硝mofs中的一种或多种。
21、具体地，所述涂覆法需进行多次涂覆和干燥，首次涂覆采用微波干燥，余下涂覆采用热风干燥，催化剂负载量为150-1000g/m2时停止涂覆；所述浸渍法需进行多次浸渍和干燥，首次浸渍采用微波干燥，余下浸渍采用热风干燥，催化剂负载量为150-1000g/m2时停止浸渍。微波干燥时间较短，第一次涂覆或浸渍采用微波干燥能够让催化剂和泡沫镍快速结合，以此防止催化剂浆液分散不均匀而发生沉淀，避免对后续负载和最终催化性能产生不利影响。而热风干燥时间较长，更有利于催化剂分子在叠加负载过程中的电子传递和化学键本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属膜催化滤袋，其特征在于：金属滤袋内置泡沫镍负载催化剂夹层；所述泡沫镍成型基材为无纺布。
2.根据权利要求1所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述泡沫镍负载催化剂夹层可拆卸更换。
3.根据权利要求1所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述无纺布包括涤纶无纺布、聚苯硫醚无纺布、聚四氟乙烯无纺布和芳纶无纺布中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述金属滤袋由内层、外层焊接而成。
5.根据权利要求4所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述外层为金属膜，所述内层为金属多孔板。
6.根据权利要求5所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述金属膜为金属纤维和金属粉末经压制、烧结制成的金属间化合物多孔过滤材料。
7.根据权利要求5所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述金属多孔板孔洞均匀分布，孔洞直径为6-10mm，孔间距为9-13mm。
8.一种金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
9.根据权利要求8所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述S1中，泡沫镍的
10.根据权利要求9所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述电沉积参数包括沉积温度25-35℃、电流密度1-5A/dm2和沉积时间30-60min。
11.根据权利要求9所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述电解液包括以下组分：硫酸镍100-200g/L、氯化镍40-50g/L和硼酸30-60g/L。
12.根据权利要求9所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述阳极包括不锈钢或钛金属。
13.根据权利要求9所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述特殊气氛包括氮气或氢气。
14.根据权利要求8所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述S2中，催化剂的具体负载方法如下：选择催化剂粉体配制催化剂浆液；将所述催化剂浆液粒径球磨为1-4μm；将所述催化剂浆液搅拌陈化12-48h；采用涂覆法或者浸渍法将催化剂负载在泡沫镍上，并进行干燥；将所述干燥后的样品进行煅烧活化，煅烧温度为300-450℃，煅烧时间为3-6h。
15.根据权利要求14所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述催化粉体选用钒系、锰系、铁系脱硝催化剂、脱硝分子筛和脱硝MOFs中的一种或多种。
16.根据权利要求14所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述涂覆法需进行多次涂覆和干燥，首次涂覆采用微波干燥，余下涂覆采用热风干燥，催化剂负载量为150-1000g/m2时停止涂覆；所述浸渍法需进行多次浸渍和干燥，首次浸渍采用微波干燥，余下浸渍采用热风干燥，催化剂负载量为150-1000g/m2时停止浸渍。
...【技术特征摘要】
1.一种金属膜催化滤袋，其特征在于：金属滤袋内置泡沫镍负载催化剂夹层；所述泡沫镍成型基材为无纺布。
2.根据权利要求1所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述泡沫镍负载催化剂夹层可拆卸更换。
3.根据权利要求1所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述无纺布包括涤纶无纺布、聚苯硫醚无纺布、聚四氟乙烯无纺布和芳纶无纺布中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述金属滤袋由内层、外层焊接而成。
5.根据权利要求4所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述外层为金属膜，所述内层为金属多孔板。
6.根据权利要求5所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述金属膜为金属纤维和金属粉末经压制、烧结制成的金属间化合物多孔过滤材料。
7.根据权利要求5所述金属膜催化滤袋，其特征在于：所述金属多孔板孔洞均匀分布，孔洞直径为6-10mm，孔间距为9-13mm。
8.一种金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
9.根据权利要求8所述的金属膜催化滤袋的制备方法，其特征在于：所述s1中，泡沫镍的具体制备方法如下：使用添加表面活性剂的温水洗去无纺布上的油脂和杂质；使用5％硝酸溶液对无纺布进行活化处理并清洗、晾干；设置电沉积参数，将无纺布浸入电解液中作为阴极，连接阳极，施加直流电进行电沉积，镍离子在无纺布表面还原，形成镍层；将电沉积后的无纺布在特殊气氛中退火1-2h得到泡沫镍催化载体，退火温度为400-600℃。
10.根据权利要求9所述的金属膜催化...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄露凯，谢倩，罗祥波，刘忠良，王朝阳，陈建华，苏运，
申请(专利权)人：远富新厦门节能新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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