專利名稱：一種煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈及其制備、應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，所提供的煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈及 其應(yīng)用方法在除塵的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)煙氣的脫硫或脫硝，或者同時(shí)脫硫脫硝。
技術(shù)背景工業(yè)煙氣中含有大量的對環(huán)境和人類有害的物質(zhì)如粉塵、硫氧化物(S0x)和氮 氧化物(N0x)， 一旦排入大氣將成為主要的空氣污染源和光化學(xué)污染源。隨著我國 環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，控制粉塵、硫氧化物和氮氧化物污染物的排放對我國國民經(jīng) 濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的意義?，F(xiàn)有專利中，中國公開專利CN1451462A提供一種煙氣有害成分的凈化方法和裝 置，其特點(diǎn)是采用袋式除塵器凈化單元實(shí)現(xiàn)煙氣除塵和吸附脫除微量重金屬和有機(jī) 污染物等成分。但上述已有的技術(shù)，在除塵的同時(shí)對煙氣中大量有害的硫氧化物、氮氧化物的 去除能力有限，必須與其它現(xiàn)有煙氣脫硫、脫硝技術(shù)結(jié)合才能夠有效地減少硫氧化 物(S0x)、氮氧化物(N0x)排入大氣，如申請?zhí)枮?00610012526的中國專利，提供 了一種煙氣光催化氧化同時(shí)脫硫脫硝的方法及裝置，其技術(shù)方案是將燃煤煙氣引 入反應(yīng)器內(nèi)，在反應(yīng)器內(nèi)充填光催化劑，并用光照射催化氧化，所述光催化劑由載 體、0.5%質(zhì)量比的二氧化鈦和添加劑組成，所述載體為石英砂，其粒徑為4 6mm， 所述光催化劑為二氧化鈦和添加劑的混合物。該發(fā)明可以同時(shí)完成脫硫和脫硝；申 請?zhí)枮?9104245的中國專利，提供了一種煙氣脫硫催化劑及其應(yīng)用方法，催化劑各 組分的重量百分比為"炭材料80—95%,銅5_20%，炭材料載體包括活性炭、活性 焦或活性炭纖維。用于工業(yè)鍋爐煙氣脫硫，將催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)溫 度控制在120—300。C，通入常壓煙氣，空速為500 — 80000h、Ar為平衡氣。申請?zhí)枮?200610044991.9的中國專利，提供了一種高塵復(fù)合SCR煙氣脫硝工藝，將含有NOx的 煙氣經(jīng)可控阻流裝置進(jìn)圓盤環(huán)形氨氣噴射格柵并與通過圓盤環(huán)形氨氣噴射格柵噴嘴 噴出的氨氣混合，經(jīng)雙螺旋混合裝置使氨氮?dú)怏w在湍流和螺旋板的共同作用下，充 分而均勻混合，然后經(jīng)氨氮混合氣導(dǎo)流板進(jìn)入設(shè)有超聲波振動(dòng)除塵裝置的催化劑反 應(yīng)器上部氣室，而后再向下進(jìn)入金屬氧化催化劑層中還原成N2和H20，由催化劑反應(yīng)器出來的經(jīng)脫硝后的煙氣通過熱交換、除塵和脫硫，最后從煙囪排出，吸附在催化劑表面的灰塵在超聲波振動(dòng)除塵裝置的作用下落入催化劑反應(yīng)器底部的灰斗中，待排。
以上工藝都是將除塵和脫硫和/或脫硝分為兩個(gè)步驟，在不同的裝置中實(shí)現(xiàn)，隨之帶來了煙氣凈化裝置投資大、工藝復(fù)雜、操作繁瑣和運(yùn)行成本大的缺點(diǎn)，而且除塵和脫硫和/或脫硝難以協(xié)調(diào)進(jìn)行。申請?zhí)枮?1144578的中國專利提供了一種煙氣除塵脫硫一體化的方法和裝置，使用混合造粒器將催化劑、脫硫劑和持水劑混合造粒形成復(fù)合顆粒，并用高溫蒸汽增濕活化后隨煙氣一起進(jìn)入袋式除塵器，復(fù)合顆粒通過在煙氣、預(yù)反應(yīng)倉的反應(yīng)和吸附，最后進(jìn)入袋式除塵器；使濾料表面形成顆粒層，并再次對二氧化硫和細(xì)顆粒進(jìn)行脫除和吸附反應(yīng)，將濾料表面脫落并自行進(jìn)入灰倉的粉塵回送至循環(huán)灰倉，使循環(huán)灰倉和混合造粒器通過控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交替運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)復(fù)合顆粒的循環(huán)使用，可應(yīng)用于煙氣和二氧化硫的同時(shí)脫落。但該工藝仍然顯復(fù)雜，催化劑消耗量過大，而且催化劑需要經(jīng)過袋式除塵器的吸附在濾料表面形成顆粒層，必然造成催化劑分布的不均衡，造成了脫硫反應(yīng)的不均衡，弱化了脫硫效果。
此外，中國授權(quán)專利CN2669958Y提供了一種耐高溫吸附過濾氈，是由玻璃纖維、聚苯硫醚(PPS)纖維和活性碳纖維復(fù)合、經(jīng)過PTFE化學(xué)處理的針刺過濾材料，具有除塵和脫除氣體中的含酸腐蝕性氣體(主要指S02)的功能。但是其脫除原理是通過活性炭纖維的吸附作用，因此存在脫硫深度不夠，活性炭的硫容量較低，使用周期短，且再生性能不好等問題，大大限制了其工業(yè)應(yīng)用。
有鑒于此，特提出本發(fā)明，所提供的煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈，是集除塵、脫硫和/或脫氮一體化的功能材料，可以減少煙氣凈化處理工序，簡化了煙氣凈化工序，提高處理效率，可以有效地節(jié)約費(fèi)用，非常適合對現(xiàn)有的煙氣除塵裝置進(jìn)行改造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述過濾氈的制備方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述過濾氈的應(yīng)用方法。
本發(fā)明提供的一種煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈，其特征在于，所述的過
5濾氈由纖維材料和具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的功能性催化劑組成。
其中，所述功能性催化劑以粘接、附著或通過濕、熱、擠壓等物理作用或化學(xué)
反應(yīng)與纖維材料復(fù)合。
所述的纖維材料至少為一層，所述的功能性催化劑為單獨(dú)的一層或分散在纖維
材料中。
所述的過濾氈由兩層纖維材料層和一層功能性催化劑層構(gòu)成，功能性催化劑層置于兩層纖維材料層之間，
或所述的過濾氈由兩層纖維材料層和功能性催化劑構(gòu)成，功能性催化劑分散在纖維材料層中，
或所述的過濾氈由一層纖維材料層和一層功能性催化劑層構(gòu)成。
所述的纖維材料具備耐高溫特性。
所述的纖維材料為
a、 聚苯硫醚、經(jīng)過等離子體表面改性的聚苯硫醚、芳綸、玻璃纖維中的一種或
兩種以上復(fù)合紡絲或混紡所得的纖維，或
b、 將a中的纖維與其它纖維材料的復(fù)合紡絲或混紡所得的纖維^或
c、 將a或b中的纖維與其它聚合物或非金屬材料共混或復(fù)合紡絲所得的纖維，所述的其它纖維材料優(yōu)選聚亞酰胺纖維、聚酯纖維、聚四氟乙烯纖維的一種或
兩種以上，所述的其它聚合物優(yōu)選聚亞酰胺、聚酯、聚四氟乙烯的一種或兩種以上，所述的非金屬材料優(yōu)選陶瓷纖維或玄武巖纖維的一種或兩種。
所述的纖維材料的形式為通過針刺、水刺技術(shù)或者是熔噴法、紡粘法制備的非織造布。
所述的纖維材料厚度為O. l—8.0腿，優(yōu)選為0.5-6mm;克重為30—1500g/m2，優(yōu)選為100-1000g/m2 。
以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)，所述的功能催化劑含量為O. l_98wt%，優(yōu)選為2-80wt呢。
所述的功能性催化劑是由浸漬法、沉淀法、化學(xué)沉積、共混法和涂敷法中的一種或多種方法，將具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的活性組分與催化劑載體結(jié)合。；
所述的活性組分由貴金屬、金屬氧化物一種或多種構(gòu)成；所述的催化劑載體為沸石類、Ti02、 Zr02、 A1203、 Si02、 Ge02、活性碳纖維、活性炭載體、玻璃纖維、陶瓷纖維和多孔支撐材料中的一種或多種，所述的多孔支撐材料是加工成的多孔、板式、蜂窩狀或者波紋狀的玻璃鋼、燒結(jié)金屬、陶瓷材料中的一種或者兩種以上制成。
所述的貴金屬為金、銀或鉑族金屬中的一種或幾種，所述的鉑族金屬為釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑；
所述的金屬氧化物為過渡金屬氧化物，所述的過渡金屬為Fe、 Cu、 Mn、 Co、 V、Mo、 W或Ce，所述的過渡金屬氧化物為一種或多種上述過渡金屬的一種或多種氧化物，優(yōu)選CuO、 Cu20、 V205、 CoO、 Co203、 Mn02、 Mn203、 Mn304、 Fe203、 FeO、 Fe304、 Mo03、 W03、Ce02中的一種或多種。
本發(fā)明提供了上述的過濾氈的制備方法，其特征在于，將纖維材料和具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的功能性催化劑復(fù)合，然后成氈即得到過濾氈。
其中，所述的纖維材料和具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的功能性催化劑復(fù)合方式為在纖維材料的制備過程中纖維材料與催化劑通過粘接或附著的方式進(jìn)行復(fù)合；
或在過濾氈制造過程中將功能催化劑置于纖維材料夾層中；
或?qū)⒗w維材料與以多孔支撐材料為催化劑載體的功能催化劑通過粘接方式復(fù)合。
本發(fā)明還提供了上述的過濾氈的應(yīng)用方法，其特征在于，將煙氣通過功能性過濾氈或由其制成的煙氣袋式過濾器，煙氣中的粉塵通過纖維材料過濾掉，氮氧化物和/或硫氧化物利用功能性催化劑的催化反應(yīng)脫除，這兩個(gè)過程可同時(shí)或順序發(fā)生。
以下是本發(fā)明的詳細(xì)論述。
針對現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀和存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在煙氣除塵處理的同時(shí)，通過催化反應(yīng)脫除煙氣中的硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)，提供一種耐高溫、抗腐蝕的集除塵、脫硫和/或脫氮一體化的煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈，適用于電廠、煉廠、化工廠的煙氣除塵、脫硫和脫硝裝置，特別適用于煙氣袋式過濾器的制造。該過濾氈由纖維材料和功能性催化劑組成，其工作原理是通過纖維材料過濾掉煙氣中的粉塵，利用功能性催化劑的催化反應(yīng)脫除煙氣中的氮氧化物和/或硫氧化物。
為了達(dá)到以上目的，纖維材料至少需要一層，以達(dá)到除塵的目的。當(dāng)選擇兩層以上纖維材料層時(shí)，可以選擇同一種纖維材料，也可以選擇不同的纖維材料進(jìn)行組合。功能性催化劑可以為單獨(dú)的一層，以粘接方式、附著或通過濕、熱、擠壓等物理作用或現(xiàn)有技術(shù)其它方式與纖維材料復(fù)合，也可以在纖維材料的制備過程中，以粒狀、粉末狀或其它形式分散在纖維材料中。以下介紹幾種優(yōu)選結(jié)構(gòu)
1、 過濾氈由二層纖維材料層和一層功能性催化劑層構(gòu)成，功能性催化劑層置于二層纖維材料層之間，可參見附l，這樣其中之一纖維材料層可以起過濾除塵作用，另一纖維材料層具有阻擋功能催化劑顆粒穿透的作用，可以使過濾氈具有更高的使用壽命。
2、 過濾氈由二層纖維材料層和功能性催化劑構(gòu)成，功能性催化劑在纖維材料的制備過程中，以粒狀、粉末狀或其它形式分散在其中至少一層纖維材料層中，二層纖維材料層作用與結(jié)構(gòu)l中纖維材料層相同，可參見附2，這樣的優(yōu)點(diǎn)是催化劑分布均勻，表面積大，催化效率更高。
3、 過濾氈由一層纖維材料層和一層功能性催化劑層構(gòu)成，可參見附4，這
樣的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
除了以上優(yōu)選結(jié)構(gòu)外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也可視情況需要，增加纖維材料層數(shù)，或增加功能性催化劑層數(shù)，或?qū)⒐δ苄源呋瘎訑?shù)根據(jù)脫硫脫硝的不同分為兩層以至更多層，如其中之一層脫硫，另一層脫硝等等，這些都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
此外，由于工業(yè)煙氣溫度較高，普通纖維難以承受，因此本發(fā)明過濾氈中的纖維材料必須具備耐高溫特性，只要具備這一特性，即可用于本發(fā)明過濾氈，優(yōu)選的
纖維材料為
a、 聚苯硫醚、經(jīng)過等離子體表面改性的聚苯硫醚、芳綸、玻璃纖維中的一種或
兩種以上復(fù)合紡絲或混紡所得的纖維，或
b、 將a中的纖維與其它纖維材料的復(fù)合紡絲或混紡所得的纖維^或
c、 將a或b中的纖維與其它聚合物或非金屬材料共混或復(fù)合紡絲所得的纖維，其它纖維材料優(yōu)選聚亞酰胺纖維、聚酯纖維、聚四氟乙烯纖維的一種或兩種以
上，其它聚合物優(yōu)選聚亞酰胺、聚酯、聚四氟乙烯的一種或兩種以上，非金屬材料優(yōu)選陶瓷纖維或玄武巖纖維的一種或兩種。
本發(fā)明纖維材料包括但不限于以上幾種纖維材料。
其中玻璃纖維價(jià)格低廉，但室溫下的強(qiáng)堿及高溫下的中等堿性能夠侵蝕玻璃。而且玻璃纖維性脆，在曲撓磨損上的抗性極差，如果有脈沖或清灰劇烈，容易損壞；
芳綸纖維具有超高強(qiáng)度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能，其強(qiáng)度是
鋼絲的5 6倍，模量為鋼絲或玻璃纖維的2 3倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的l/5左右，在560度的溫度下，不分解，不融化。它具有良好的絕緣性和抗老化性能，具有很長的生命周期，但是價(jià)格比較高；聚苯硫醚PPS具有極高的熔點(diǎn)和優(yōu)異的耐熱性。此外其阻燃性、耐化學(xué)藥品性、尺寸穩(wěn)定性等也極為出眾，是一種高性能纖維，并能抵抗許多酸、堿和氧化劑的化學(xué)腐蝕，而且價(jià)格適中，因此以性價(jià)比而言，優(yōu)選聚苯硫醚(PPS)。聚苯硫醚可以經(jīng)過等離子體表面改性，能夠改變材料表面的物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)組分，使材料的性能得以顯著改善和提高；此外，可以將以上纖維與其它纖維材料混合，或是將其與其它聚合物或非金屬材料共混或復(fù)合紡絲，以滿足各種不同行業(yè)煙氣的具體特殊要求，在此毋庸一一贅述。
還可以通過現(xiàn)有的針刺、水刺技術(shù)或者熔噴法、紡粘法，將以上纖維材料制備成非織造布，也可以用于本發(fā)明。本發(fā)明中的纖維材料，厚度可以根據(jù)煙氣含塵量具體調(diào)整， 一般而言，厚度為O. l — 8.0mm，優(yōu)選O. 5_6腿；克重為30—1500g/m2，優(yōu)選為100-1000g/m2。
除了纖維材料，本發(fā)明的另一組成成分為功能性催化劑，其作用是催化脫除煙氣中的氮氧化物和/或硫氧化物。以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)，功能催化劑含量為0.1 —98wt%，優(yōu)選為2-8(kt%。功能性催化劑是由浸漬法、沉淀法、化學(xué)沉積、共混法和涂敷法中的一種或多種方法，將具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的活性組分與催化劑載體結(jié)合。
其中，活性組分能夠催化脫硫或脫氮反應(yīng)，或者二者兼有，只要具有這一功能，即可用于本發(fā)明。如貴金屬、金屬氧化物等，也可以是以上幾種的混合物。下面簡述其中幾種，但本發(fā)明活性成分包括但不限于以下所述
貴金屬為金、銀或鉑族金屬中的一種或幾種，鉑族金屬包括釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑，可用于催化脫硝反應(yīng)，金屬氧化物一般為過渡金屬氧化物，過渡金屬為Cu、Fe、 Mn、 Co、 V、 Mo、 W、 Ce等等，過渡金屬氧化物為一種或多種上述過渡金屬的一種或多種氧化物，優(yōu)選CuO、 Cu20、 V205、 CoO、 Co203、 Mn02、 Mn203、 MnA、 Fe203、 FeO、Fe304、 Mo03、 W03、 &02等中的一種或多種，都具有催化脫硝反應(yīng)的能力，其中上述貴金屬、金屬氧化物中一些還兼具催化脫硫功能，如CuO脫硫脫硝的原理如下
CuO與煙氣中的S02、 S03和02反應(yīng)生成CuS04，方程式為
2Cu0+2S02+02— 2CuS04
Cu0+S03— CuS。4
而CuO和CuS(X又同時(shí)是N0x催化還原的催化劑，在02及還原劑朋3存在下會(huì)發(fā)生以下脫硝反應(yīng)
4NH3 + 4N0 + 02—4N2 + 6H20 2麗3 + NO + N02 — 2N2 + 3H20
當(dāng)催化劑吸收S02接近飽和時(shí)，可利用一定濃度的NaOH溶液浸泡CuS04，生成不 溶性的Cu(OH)2和可溶性的Na2S04，再經(jīng)水洗滌除去^》04得到01 (OH)2， Cu(OH)2經(jīng)溫度 大于8(TC的煙道氣加熱，即生成CuO重新使用。
此外，熱能動(dòng)力工程，16(4) :444-446報(bào)道了活性炭可用于煙氣同時(shí)脫硫脫硝； Carbon, 2003(41) : 1079-1085報(bào)道了銅炭催化劑、鐵炭催化劑、釩炭催化劑均可用 于煙氣同時(shí)脫除S02、N0以及HC1，并且都具有較高的活性。染料化學(xué)學(xué)報(bào)，33(1) :6-11 報(bào)道了釩炭催化劑(V205/AC)用于煙氣同時(shí)脫硫脫硝，以上幾種催化劑均可做為本發(fā) 明中的活性組分。
具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的活性組分與催化劑載體結(jié)合，即可制備功能性催 化劑。制備方法包括但不限于浸漬法、共混法和涂敷法中的一種或多種方法，催化 劑載體包括但不限于沸石類、Ti02、 Zr02、 A1203、 Si02、 Ge02、活性碳纖維、活性炭 載體、玻璃纖維、陶瓷纖維和多孔支撐材料等，也可以是其中幾種的組合，其中多 孔支撐材料是加工成的多孔、板式、蜂窩狀或者波紋狀的玻璃鋼、燒結(jié)金屬、陶瓷 等材料中的一種或者多種制成。催化劑載體具有較大比表面積，用于支持和固定活 性組分，可使活性組分高度分散在載體表面上，從而提高單位質(zhì)量活性組分的催化效 率。
將纖維材料與功能性催化劑復(fù)合，然后成氈，即可得本發(fā)明煙氣有害成分凈化 用功能性過濾氈。復(fù)合方式可以是在纖維材料的制備過程中纖維材料與催化劑通過 粘接或附著的方式進(jìn)行復(fù)合(如說明書附2即是其中一種體現(xiàn))；或在過濾氈制 造過程中將功能催化劑置于纖維材料夾層中(如圖l即是其中一種體現(xiàn))；或?qū)⒗w維 材料與以多孔支撐材料為催化劑載體的功能催化劑通過粘接方式復(fù)合(如圖4即是其 中一種體現(xiàn))。
本發(fā)明還提供了上述煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈的應(yīng)用方法，將煙氣通 過功能性過濾氈或由其制成的煙氣袋式過濾器，煙氣中的粉塵通過纖維材料過濾掉， 功能性催化劑催化發(fā)生脫硝和/或脫硫反應(yīng)，除去氮氧化物和/或硫氧化物，根據(jù)過 濾氈結(jié)構(gòu)的不同，這兩個(gè)過程可同時(shí)或順序發(fā)生，但是總之，煙氣通過功能性過濾 氈或由其制成的煙氣袋式過濾器后，粉塵、氮氧化物和/或硫氧化物會(huì)被一步除去，
10凈化后的清潔氣體進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)。處理工序比較簡單。
本發(fā)明的有益效果在于，提供了一種是集除塵、脫硫和/或脫氮一體化的煙氣有 害成分凈化用功能性過濾氈，以之處理煙氣，可以簡化了煙氣凈化工序，提高處理 效率，適用于電廠、煉廠、化工廠的煙氣除塵、脫硫和脫硝裝置，特別適用于制造 煙氣袋式過濾器，可以有效地節(jié)約費(fèi)用，非常適合對現(xiàn)有的煙氣除塵裝置進(jìn)行改造。


圖l是本發(fā)明中的功能性過濾氈的一種結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)施例l。 圖2是本發(fā)明中的功能性過濾氈的一種結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)施例2、 3、 4、 5、 6。 圖3是本發(fā)明中的纖維材料與功能性催化劑顆粒的一種復(fù)合方式的示意圖，實(shí)施例2。
圖4是本發(fā)明中的功能性過濾氈的一種結(jié)構(gòu)示意圖，實(shí)施例7、 8、 9。
具體實(shí)施例方式
以下是本發(fā)明實(shí)施的幾種具體方式，但本發(fā)明不限于下述實(shí)施例，對于本領(lǐng)域 一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理的前提下對它所做的任何顯而易見的改動(dòng)， 都屬于本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
實(shí)施例l
如圖l的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維層1、
功能性催化劑層2、 PPS纖維層3， 4是待過煙氣流動(dòng)方向。過濾氈可采用現(xiàn)有技術(shù)如 聚合物擠壓成網(wǎng)法制備。PPS聚合物經(jīng)過熔噴紡絲后成一層松散的纖維層，將催化劑 顆粒均勻噴濺在這層松散纖維層上形成一層具有一定厚度的催化劑層，在其上蓋 一層松散的PPS纖維層，經(jīng)碾壓處理形成PPS纖維網(wǎng)，再經(jīng)針刺處理加固過濾氈的整 體結(jié)構(gòu)。PPS纖維層l和PPS纖維層3厚度都為0.8mm，克重為250g/m2。功能性催化劑層 2由貴金屬、金屬氧化物中的一種或多種負(fù)載于沸石類、Ti02、 Zr02、 A1203、 Si02、 Ge02、 活性碳纖維、活性炭載體、玻纖維、陶瓷纖維上的一種或多種制成。催化劑含量 以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為50wty。。煙氣在80。C溫度下，通過PPS纖維層1、功能性催 化劑層2，依次發(fā)生除塵、脫硫和/或脫硝反應(yīng)。PPS纖維層3具有阻擋功能催化劑顆 粒穿透的作用。凈化后的清潔氣體進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)。實(shí)施例2
如圖2的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維復(fù) 合層l、 PPS纖維層3， PPS纖維復(fù)合層1是由PPS纖維與功能催化劑2復(fù)合而成，4是待 過煙氣流動(dòng)方向。PPS聚合物經(jīng)過加溫熔化，經(jīng)擠壓熔噴紡絲，在聚合物纖維冷卻成 纖和鋪展的同時(shí)，將催化劑顆粒均勻噴濺到聚合物纖維上，并保證催化劑顆粒分散 均勻不聚集成團(tuán)。冷卻成纖后在其上覆蓋一層松散的PPS纖維層，經(jīng)碾壓處理形成PPS 纖維網(wǎng)，再經(jīng)針刺處理加固過濾氈的整體結(jié)構(gòu)。PPS纖維復(fù)合層l厚度為2.5mm，克重 為850g/m2 ，PPS纖維層3厚度為lmm，克重為300g/m2。功能性催化劑2由貴金屬、金屬 氧化物中的一種或多種負(fù)載于沸石類、Ti02、 Zr02、 A1A、 Si02、 Ge02、活性碳纖維、 活性炭載體、玻璃纖維、陶瓷纖維上的一種或多種制成。功能性催化劑含量以過濾 氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為15wt。/。。煙氣在190。C溫度下，通過PPS纖維復(fù)合層1時(shí)，同時(shí)發(fā) 生煙氣的除塵和脫硫和/或脫硝反應(yīng)。PPS纖維層3具有阻擋功能催化劑顆粒穿透的作 用。凈化后的清潔氣體進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)。
如圖3是PPS纖維與功能催化劑顆粒結(jié)合的示意圖，功能催化劑粒子l以膠粘或附 著的方式與PPS纖維2復(fù)合。
實(shí)施例3
如圖2的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維復(fù) 合層l、 PPS纖維層3。 PPS纖維復(fù)合層1和PPS纖維層中所使用的PPS纖維是通過等離子 體表面改性處理的改性PPS纖維，過濾氈的制備方法如實(shí)施例2，功能性催化劑含量 以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為O. 5wt%。其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí) 施例2相同。
實(shí)施例4
如圖2的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維復(fù) 合層l、 PPS纖維層3。 PPS纖維復(fù)合層1中所使用的PPS纖維是通過PPS與錦掄PA共混改 性后經(jīng)紡絲制得的改性PPS纖維，克重為770g/m2。過濾氈的制備方法如實(shí)施例2，功 能性催化劑含量以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為40wty。。其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣 凈化方法與實(shí)施例2相同。
實(shí)施例5
如圖2的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是纖維復(fù)合層1、纖維層3。纖維復(fù)合層1所使用的纖維是由PPS與玻璃纖維混合加工而成，克重為 1000g/m2。過濾氈的制備方法、其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí)施例2 相同。
實(shí)施例6
如圖2的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維復(fù) 合層l、 PPS纖維層3。 PPS纖維復(fù)合層1和PPS纖維層中所使用的PPS纖維是通過紡粘法 制得。功能性催化劑含量以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為2wt。/。。 PPS非織造布，過濾氈的 制備方法、其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí)施例2相同。 實(shí)施例7
如圖4的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維層 1、功能性催化劑層2， PPS纖維層1和功能性催化劑層2以粘接方式復(fù)合，3是待過煙 氣流動(dòng)方向。PPS纖維層l厚度為1.6mra,克重為450g/m2。功能性催化劑層2由貴金屬、 金屬氧化物中的一種或多種負(fù)載于沸石類、Ti02、 Zr02、 A1203、 Si02、 Ge02、活性碳 纖維、活性炭載體、玻璃纖維、陶瓷纖維上的一種或多種構(gòu)成，并涂敷在多孔支撐 材料上制得。功能性催化劑含量以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為80wty。。煙氣在20(TC溫 度下，通過PPS纖維層1、功能性催化劑層2，依次發(fā)生除塵、脫硫和/或脫硝反應(yīng)。 凈化后的清潔氣體進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)。 實(shí)施例8
如圖4的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維層1、 功能性催化劑層2， PPS纖維層l厚度為O. lmra，克重為30g/m2。功能性催化劑含量以過 濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為O. lwt%。其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí)施例7 相同。
實(shí)施例9
如圖4的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維層1、 功能性催化劑層2， PPS纖維層l厚度為8.0mm，克重為1500g/m2。功能性催化劑含量以 過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為98w"/。。其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí)施例 7相同。
實(shí)施例IO
如圖4的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維層1、 功能性催化劑層2， PPS纖維層l厚度為0.5mra，克重為100g/m2。催化劑含量以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)算為65wty。，其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí)施例7相同。 實(shí)施例ll
如圖4的材料截面示意圖所示，功能性過濾氈結(jié)構(gòu)自表向里依次是PPS纖維層1、
功能性催化劑層2， PPS纖維層l厚度為6.0mm，克重為1000g/m2。催化劑含量以過濾氈 重量為基準(zhǔn)計(jì)算為53wty。，其它的過濾氈結(jié)構(gòu)參數(shù)及其煙氣凈化方法與實(shí)施例7相同。 比較例l:
本比較例的目的在于研究本發(fā)明和專利CN2669958Y除塵和脫硫脫硝效果。 對于含有S0^500ppm、 NOx^000ppm的煙氣，NH3濃度為1500卯m,煙氣溫度200。C， 空速40000h—'下，將實(shí)施例l一ll的產(chǎn)品用于除塵脫硫和/或脫硝，過濾氈除塵后的煙 塵排放濃度為小于50mg/m3,如果采用的是具有同時(shí)脫硫脫硝作用的催化劑，脫硫脫硝 效果為脫硫率為80_92%，脫硝率為80 — 89%;如果采用的是只具有脫硫或脫硝功 能的催化劑，則脫硫或脫硝率可達(dá)85 — 93%.
在同樣的煙氣條件和空速下，將專利CN2669958Y的實(shí)施例1一3制得的過濾氈用 于除塵脫硫，過濾氈除塵后的煙塵排放濃度為小于60mg/m3，脫硫率為16_35%。
權(quán)利要求
1、一種煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈，其特征在于，所述的過濾氈由纖維材料和具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的功能性催化劑組成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的過濾氈，其特征在于，所述功能性催化劑以粘接、附著或 通過濕、熱、擠壓等物理作用或化學(xué)反應(yīng)與纖維材料復(fù)合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的過濾氈，其特征在于，所述的纖維材料至少為一層，所述 的功能性催化劑為單獨(dú)的一層或分散在纖維材料中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的過濾氈，其特征在于，所述的過濾氈由兩層纖維材料層和 一層功能性催化劑層構(gòu)成，功能性催化劑層置于兩層纖維材料層之間； 或所述的過濾氈由兩層纖維材料層和功能性催化劑構(gòu)成，功能性催化劑分散在纖維 材料層中；或所述的過濾氈由一層纖維材料層和一層功能性催化劑層構(gòu)成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 —4任意一項(xiàng)所述的過濾氈，其特征在于，所述的纖維材料具備耐 高溫特性。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的過濾氈，其特征在于，所述的纖維材料為a、 聚苯硫醚、經(jīng)過等離子體表面改性的聚苯硫醚、芳綸、玻璃纖維中的一種或兩種 以上復(fù)合紡絲或混紡所得的纖維；或b、 將a中的纖維與其它纖維材料復(fù)合紡絲或混紡所得的纖維；或c、 將a或b中的纖維與其它聚合物或非金屬材料共混或復(fù)合紡絲所得的纖維； 所述的其它纖維材料優(yōu)選聚亞酰胺纖維、聚酯纖維、聚四氟乙烯纖維的一種或兩種 以上，所述的其它聚合物優(yōu)選聚亞酰胺、聚酯、聚四氟乙烯的一種或兩種以上，所 述的非金屬材料優(yōu)選陶瓷纖維或玄武巖纖維的一種或兩種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1一6任意一項(xiàng)所述的過濾氈，其特征在于，所述的纖維材料的形式 為通過針剌、水刺技術(shù)或者是熔噴法、紡粘法制備的非織造布。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1一7任意一項(xiàng)所述的過濾氈，其特征在于，所述的纖維材料厚度為 0. 1 —8. 0腿，優(yōu)選為O. 5-6mm;克重為30—1500g/m2，優(yōu)選為100-1000g/m2 。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的過濾氈，其特征在于，以過濾氈重量為基準(zhǔn)計(jì)，所述的 功能催化劑含量為O. l_98wt%，優(yōu)選為2-80wt0/0。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1一4任意一項(xiàng)或權(quán)利要求8所述的過濾氈，其特征在于，所述的功 能性催化劑是由浸漬法、沉淀法、化學(xué)沉積、共混法和涂敷法中的一種或多種方法， 將具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的活性組分與催化劑載體結(jié)合。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的過濾氈，其特征在于，所述的活性組分由貴金屬、金屬 氧化物一種或多種構(gòu)成；所述的催化劑載體為沸石類、Ti02、 Zr02、 A1203、 Si02、 Ge02、活性碳纖維、活性炭 載體、玻璃纖維、陶瓷纖維和多孔支撐材料中的一種或多種；所述的多孔支撐材料是加工成的多孔、板式、蜂窩狀或者波紋狀的玻璃鋼、燒結(jié)金 屬、陶瓷材料中的一種或者兩種以上制成。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的過濾氈，其特征在于，所述的貴金屬為金、銀或鉑族金 屬中的一種或幾種，所述的鉑族金屬為釕、銠、鈀、鋨、銥或鉑； 所述的金屬氧化物為過渡金屬氧化物，所述的過渡金屬為Fe、 Cu、 Mn、 Co、 V、 Mo、 W或Ce，所述的過渡金屬氧化物為一種或多種上述過渡金屬的一種或多種氧化物； 優(yōu)選CuO、 Cu20、 VA、 CoO、 Co203、 Mn02、 Mn203、 Mn304、 Fe203、 Fe0、 Fe:A、 MoO:,、 W03、 Ce02中的一種或多種。
13、 權(quán)利要求1一12任意一項(xiàng)所述的過濾氈的制備方法，其特征在于，將纖維材料和 具有催化脫硫和/或脫氮反應(yīng)的功能性催化劑復(fù)合，然后成氈即得到過濾氈。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于，所述的纖維材料和具有催化脫 硫和/或脫氮反應(yīng)的功能性催化劑復(fù)合方式為在纖維材料的制備過程中纖維材料與 催化劑通過粘接或附著的方式進(jìn)行復(fù)合； 或在過濾氈制造過程中將功能催化劑置于纖維材料夾層中；或?qū)⒗w維材料與以多孔支撐材料為催化劑載體的功能催化劑通過粘接方式復(fù)合。
15、 權(quán)利要求1 —14任意一項(xiàng)所述的過濾氈的應(yīng)用方法，其特征在于，將煙氣通過功 能性過濾氈或由其制成的煙氣袋式過濾器，煙氣中的粉塵通過纖維材料過濾掉，氮 氧化物和/或硫氧化物利用功能性催化劑的催化反應(yīng)脫除，這兩個(gè)過程可同時(shí)或順序 發(fā)生。
全文摘要
本發(fā)明屬于煙氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，所提供的煙氣有害成分凈化用功能性過濾氈在除塵的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的脫硫或脫硝，或者同時(shí)脫硫脫硝。該過濾氈由纖維材料和功能催化劑復(fù)合制成，在煙氣有害成分凈化過程中，通過耐高溫纖維材料制造的非織造布過濾煙氣中的粉塵，以過濾氈中含有的功能催化劑實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)脫除煙氣中的氮氧化物(NO_X)和/或硫氧化物(SO_X)。所提供的過濾氈適用于電廠、煉廠、化工廠的煙氣除塵、脫硫和脫硝裝置，特別適用于制造煙氣袋式過濾器。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明簡化了煙氣凈化工序，提高處理效率，并有效地節(jié)省投資和降低運(yùn)營費(fèi)用，非常適合對現(xiàn)有的煙氣除塵裝置進(jìn)行改造。
文檔編號B01D39/14GK101518718SQ20081010115
公開日2009年9月2日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者鋒 姜, 鑫 李 申請人:中國紡織科學(xué)研究院