專利名稱：一種負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料制備方法
技術領域：
本發(fā)明 屬于材料制備技術領域，具體涉及到一種用脫硝催化劑負載到聚苯硫醚濾 料上制備負載聚苯硫醚濾料。
背景技術：
在煙氣除塵領域，袋式除塵器已成為煙氣除塵的首選，而濾料濾料具有工藝流程 簡單、生產速度快、產量與勞動生產率高、成本低、可用的纖維來源廣、工藝容易掌握、產品 品種多等優(yōu)點，近年來在全世界范圍內產量增長很快。聚苯硫醚(PPS)濾料是一種耐高溫、耐酸堿、抗水解性能極好的濾料，具備了作為 高性能纖維的各種特點，特別適合在高濕的煙氣中使用。然而，煙氣尾氣中含有大量污染大 氣的NOx，而PPS濾料雖然有很高的除塵率，但是對于NOx只具有很低的吸附脫除率。

發(fā)明內容
為了改進PPS濾料，使之兼具除塵和脫硝的性能，本發(fā)明提供一種聚苯硫醚(PPS) 濾料負載脫硝催化劑的制備方法，獲得了高脫硝率的功能PPS濾料。本發(fā)明采用的技術方案是
一種負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料，所述負載聚苯硫醚濾料為負載有脫硝催化劑的 聚苯硫醚濾料，所述脫硝催化劑為可溶性過渡金屬鹽于300°C飛00°C溫度下煅燒得到的過 渡金屬氧化物，所述過渡金屬鹽為錳鹽、鈰鹽、鑭鹽、釹鹽、鐠鹽、鐵鹽、銅鹽、鈷鹽或鎳鹽中 的一種。所述負載聚苯硫醚濾料可按以下方法制備得到
(1)將聚苯硫醚濾料完全浸沒于159Γ45%質量分數的硝酸中，在60°C 10(TC溫度下 酸化，然后用去離子水洗滌至中性，再于90°C 120°C空氣中充分干燥，得到酸化的PPSN濾 料；
(2)取可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸溶于溶劑中，攪拌均勻配成總質量濃度0.2^10%的 浸漬液，所述可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸的物質的量比為1 :0. 75^1. 25 ；所述可溶性過渡 金屬鹽與步驟(1)中聚苯硫醚濾料的質量比為0.0廣0.5 :1 ；所述浸漬液的體積與步驟(1) 中酸化的PPSN濾料的總體積相等；
(3 )取步驟(1)制得的酸化的PPSN濾料浸入步驟(2 )得到的浸漬液中，充分浸漬后，水 浴焙干，55°C 120°C空氣干燥后，在300°C飛00°C氮氣氛圍下煅燒5 7小時，制得所述負載 聚苯硫醚濾料。所述可溶性過渡金屬鹽可能與結晶水結合，在計量其質量時，是指不含有結晶水 的純金屬鹽的質量。更具體的，所述負載聚苯硫醚濾料可按以下方法制備得到
(1)將聚苯硫醚濾料完全浸沒于159Γ45%質量分數的硝酸中，在60°C 100°C溫度下(優(yōu) 選6(T80°C)酸化0. 5^1. 5小時，然后用去離子水洗滌至中性，再于90°C 120°C空氣中干燥3^7小時，得到酸化的PPSN濾料；
(2)取可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸溶于溶劑中，攪拌均勻配成總質量濃度0.2^10%的 浸漬液，所述可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸的物質的量比為1 :0. 75^1. 25 ；所述可溶性過渡 金屬鹽與步驟(1)中聚苯硫醚濾料的質量比為0. 0Γ0. 5 1 ；所述浸漬液的體積與步驟(1) 中酸化的PPSN濾料的總體積相等；
(3)取步驟(1)制得的酸化的PPSN濾料浸入步驟(2)得到的浸漬液中，充分浸漬后， 5(T70°C水浴焙干，55°C 75°C空氣干燥4 6小時，再在100°C 120°C空氣中干燥10 14小 時，最后在300°C飛00°C氮氣氛圍下煅燒5 7小時，制得所述負載聚苯硫醚濾料。本發(fā)明還提供所述的負載聚苯硫醚濾料的制備方法，所述方法為
(1)將聚苯硫醚濾料完全浸沒于159Γ45%質量分數的硝酸中，在60°C 100°C溫度下酸 化0. 5 1.5小時，然后用去離子水洗滌至中性，再于90Π20 空氣中干燥;Γ7小時，得到 酸化的PPSN濾料；
(2)取可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸溶于溶劑中，攪拌均勻配成總質量濃度0.2^10%的 浸漬液，所述可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸的物質的量比為1 :0. 75^1. 25 ；所述可溶性過渡 金屬鹽與步驟(1)中聚苯硫醚濾料的質量比為0.0廣0.3 :1 ；所述浸漬液的體積與步驟(1) 中酸化的PPSN濾料的總體積相等；
(3)取步驟(1)制得的酸化的PPSN濾料浸入步驟(2)得到的浸漬液中，充分浸漬后， 5(T70°C水浴焙干，55°C 75°C空氣干燥4 6小時，再在100°C 120°C空氣中干燥10 14小 時，最后在300°C飛00°C氮氣氛圍下煅燒5 7小時，制得所述負載聚苯硫醚濾料。本發(fā)明所述聚苯硫醚濾料是由聚苯硫醚纖維依次經過開松、混合、梳理、鋪網、預 針刺、主刺、熱定型、燒毛、軋光工藝制成的聚苯硫醚濾料。所述步驟(2)中，所述可溶性過渡金屬鹽優(yōu)選為醋酸錳、硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸釹、 硝酸鐠、硝酸鐵、硝酸銅、硝酸鈷、硝酸鎳中的一種，最優(yōu)選為醋酸錳或硝酸鈰。所述步驟(2)中，所述溶劑為水、乙醇、聚丙烯酰胺、丙酮或甲醇中的一種，優(yōu)選水 或丙酮。所述步驟(2)中，通常攪拌0.5 1.5小時。所述步驟(3)中，浸漬時間通常為1. 5^2. 5小時。本發(fā)明所述的負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料可應用同時作為除塵劑和脫硝劑。本發(fā)明提供的負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料具有如下優(yōu)點
(1)制備工藝簡單可行，成本低，可工業(yè)化；
(2)產品兼具脫硝和除塵的功能，脫硝率高，耐酸堿，耐高溫，抗水性極好，使用壽命長， 易清灰，阻力小。


圖1脫硝率測試實驗裝置示意圖
圖中1-氣源；
2-質量流量計；
3-混合器；
4-預熱器；5-加熱爐；
6-催化床；
7-煙氣分析儀。
具體實施例方式下面以具體實施例來對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。將PPS纖維(日本東麗)經過開松、混合、梳理、鋪網、預針刺、主刺、熱定型、燒毛、軋 光工藝制成PPS濾料，用于下列實施例中。實施例1
取2gPPS濾料浸入80°C質量分數為30%硝酸中酸化1小時，并用500ml去離子水洗劑至 中性，即得PPSN，體積為15mL ；在105°C空氣中干燥5小時；將0. 049g四水乙酸錳和0. 042g 檸檬酸配成15mL的水溶液，室溫下磁力攪拌1小時；將PPSN浸入乙酸錳和檸檬酸溶液中浸 漬2小時；在60°C水浴焙干，然后在65°C空氣中干燥5小時，最后在105攝氏度空氣中干燥 12小時；在350°C氮氣氛圍下煅燒6小時，即得負載MnOx的聚苯硫醚(PPS)濾料。實施例2
取2gPPS濾料浸入80°C質量分數為30%硝酸中酸化1小時，并用500ml去離子水洗劑至 中性，即得PPSN，體積為15mL ；在105°C空氣中干燥5小時；將0. 245g四水乙酸錳和0. 210g 檸檬酸配成15mL的水溶液，室溫下磁力攪拌1小時；將PPSN浸入乙酸錳和檸檬酸溶液中浸 漬2小時；在60°C水浴焙干，然后在65°C空氣中干燥5小時，最后在105攝氏度空氣中干燥 12小時；在350°C氮氣氛圍下煅燒6小時，即得負載MnOx的聚苯硫醚(PPS)濾料。實施例3
取2gPPS濾料浸入80°C質量分數為30%硝酸中酸化1小時，并用500ml去離子水洗劑 至中性，即得PPSN，體積為15mL ；在105°C空氣中干燥5小時；將0. 49g四水乙酸錳和0. 42g 檸檬酸配成15mL的水溶液，室溫下磁力攪拌1小時；將PPSN浸入乙酸錳和檸檬酸溶液中浸 漬2小時；在60°C水浴焙干，然后在65°C空氣中干燥5小時，最后在105攝氏度空氣中干燥 12小時；在350°C氮氣氛圍下煅燒6小時，即得負載MnOx的聚苯硫醚(PPS)濾料。實施例4
取2gPPS濾料浸入60°C質量分數為30%硝酸中酸化1. 5小時，并用500ml去離子水 洗劑至中性，即得PPSN，體積為15mL ；在90°C空氣中干燥7小時；將0. 087g六水硝酸鈰和 0. 042g檸檬酸配成15mL的丙酮溶液，室溫下磁力攪拌1小時；將PPSN浸入乙酸錳和檸檬 酸溶液中浸漬2小時；在50°C水浴焙干，然后在55°C空氣中干燥6小時，最后在100攝氏度 空氣中干燥14小時；在300°C氮氣氛圍下煅燒7小時，即得負載CeOx的聚苯硫醚(PPS)濾 料。實施例5
取2gPPS濾料浸入60°C質量分數為30%硝酸中酸化0. 5小時，并用500ml去離子水洗 劑至中性，即得PPSN，體積為15mL ；在120°C空氣中干燥3小時；將0. 434g六水硝酸鈰和 0. 210g檸檬酸配成15mL的丙酮溶液，室溫下磁力攪拌1小時；將PPSN浸入乙酸錳和檸檬 酸溶液中浸漬2小時；在70°C水浴焙干，然后在75°C空氣中干燥4小時，最后在120攝氏度 空氣中干燥10小時；在500°C氮氣氛圍下煅燒5小時，即得負載CeOx的聚苯硫醚(PPS)濾料。實施例6
取2gPPS濾料浸入60°C質量分數為30%硝酸中酸化1小時，并用500ml去離子水洗劑 至中性，即得PPSN，體積為15mL ；在105°C空氣中干燥5小時；將0. 87g六水硝酸鈰和0. 42g 檸檬酸配成15mL的丙酮溶液，室溫下磁力攪拌1小時；將PPSN浸入乙酸錳和檸檬酸溶液中 浸漬2小時；在60°C水浴焙干，然后在65°C空氣中干燥5小時，最后在105攝氏度空氣中干 燥12小時；在350°C氮氣氛圍下煅燒6小時，即得負載CeOx的聚苯硫醚(PPS)濾料。將實施例廣3制得的負載MnOx聚苯硫醚(PPS)濾料和實施例4飛制得的負載CeOx 聚苯硫醚(PPS)濾料進行脫硝率測試，測試方法如下
實驗裝置由配氣系統、流量控制(質量流量計)、氣體混合器、氣體預熱器、催化反應器 及煙氣采樣分析系統構成，如附圖1所示。模擬煙道氣組成為NO、NH3、A以及載氣N2組 成，混合氣體總流速300 mL/min，催化劑質量和煙氣流速比例為0.003 g/(mL ^irT1)。反 應溫度控制在80 150 °C。各氣體流量由質量流量計和轉子流量計控制。氣體在進入反 應器之前先通過氣體混和器混合再經過預熱器預熱。進氣口和出氣口的NO濃度由KM940 煙氣分析儀測定。為了消除表面吸附的影響，系統在通氣運行穩(wěn)定1.5 2. 5 h后開始采 集測試。催化劑的催化活性由NO的脫除率反映，NO的脫除率由下式計算 脫除率=
CO
式中，為NO初始濃度，c為處理后氣體中NO濃度。以沒有負載脫銷催化劑的PPS濾料為對比例。除塵率根據美國環(huán)保局(EPA)環(huán)境技術認證(ETV)技術測試。實驗證實，負載脫硝 催化劑的PPS濾料其除塵率幾乎不受影響。除塵率和脫硝率測試結果見下表1。表 權利要求
1.一種負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料，其特征在于所述負載聚苯硫醚濾料為負載有 脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料，所述脫硝催化劑為可溶性過渡金屬鹽于300°C飛00°C溫度下 煅燒得到的過渡金屬氧化物，所述過渡金屬鹽為錳鹽、鈰鹽、鑭鹽、釹鹽、鐠鹽、鐵鹽、銅鹽、 鈷鹽或鎳鹽。
2.如權利要求1所述的負載聚苯硫醚濾料，其特征在于所述負載聚苯硫醚濾料按以下 方法制備得到(1)將聚苯硫醚濾料完全浸沒于159Γ45%質量分數的硝酸中，在60°C 10(TC溫度下 酸化，然后用去離子水洗滌至中性，再于90°C 120°C空氣中充分干燥，得到酸化的PPSN濾 料；(2)取可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸溶于溶劑中，攪拌均勻配成總質量濃度0.2^10%的 浸漬液，所述可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸的物質的量比為1 :0. 75^1. 25 ；所述可溶性過渡 金屬鹽與步驟(1)中聚苯硫醚濾料的質量比為0.0廣0.5 :1 ；所述浸漬液的體積與步驟(1) 中酸化的PPSN濾料的總體積相等；(3 )取步驟(1)制得的酸化的PPSN濾料浸入步驟(2 )得到的浸漬液中，充分浸漬后，水 浴焙干，55°C 120°C空氣干燥后，在300°C飛00°C氮氣氛圍下煅燒5 7小時，制得所述負載 聚苯硫醚濾料。
3.如權利要求1所述的負載聚苯硫醚濾料，其特征在于所述負載聚苯硫醚濾料按以下 方法制備得到(1)將聚苯硫醚濾料完全浸沒于159Γ45%質量分數的硝酸中，在60°C 100°C溫度下酸 化0. 5^1. 5小時，然后用去離子水洗滌至中性，再于90°C 120°C空氣中干燥3 7小時，得到 酸化的PPSN濾料；(2)取可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸溶于溶劑中，攪拌均勻配成總質量濃度0.2^10%的 浸漬液，所述可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸的物質的量比為1 :0. 75^1. 25 ；所述可溶性過渡 金屬鹽與步驟(1)中聚苯硫醚濾料的質量比為0. 0Γ0. 5 1 ；所述浸漬液的體積與步驟(1) 中酸化的PPSN濾料的總體積相等；(3)取步驟(1)制得的酸化的PPSN濾料浸入步驟(2)得到的浸漬液中，充分浸漬后， 5(T70°C水浴焙干，55°C 75°C空氣干燥4 6小時，再在100°C 120°C空氣中干燥10 14小 時，最后在300°C飛00°C氮氣氛圍下煅燒5 7小時，制得所述負載聚苯硫醚濾料。
4.如權利要求1所述的負載聚苯硫醚濾料的制備方法，其特征在于所述方法為(1)將聚苯硫醚濾料完全浸沒于159Γ45%質量分數的硝酸中，在60°C 100°C溫度下酸 化0. 5^1. 5小時，然后用去離子水洗滌至中性，再于90°C 120°C空氣中干燥3 7小時，得到 酸化的PPSN濾料；(2)取可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸溶于溶劑中，攪拌均勻配成總質量濃度0.2^10%的 浸漬液，所述可溶性過渡金屬鹽與檸檬酸的物質的量比為1 :0. 75^1. 25 ；所述可溶性過渡 金屬鹽與步驟(1)中聚苯硫醚濾料的質量比為0. 0Γ0. 5 1 ；所述浸漬液的體積與步驟(1) 中酸化的PPSN濾料的總體積相等；(3)取步驟(1)制得的酸化的PPSN濾料浸入步驟(2)得到的浸漬液中，充分浸漬后， 5(T70°C水浴焙干，55°C 75°C空氣干燥4 6小時，再在100°C 120°C空氣中干燥10 14小 時，最后在300°C飛00°C氮氣氛圍下煅燒5 7小時，制得所述負載聚苯硫醚濾料。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述聚苯硫醚濾料是由聚苯硫醚纖維依次經 過開松、混合、梳理、鋪網、預針刺、主刺、熱定型、燒毛、軋光工藝制成的聚苯硫醚濾料。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述可溶性過渡金屬鹽為醋 酸錳、硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸釹、硝酸鐠、硝酸鐵、硝酸銅、硝酸鈷或硝酸鎳。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述溶劑為水、乙醇、聚丙烯 酰胺、丙酮或甲醇中的一種。
8.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，浸漬時間為1.5^2. 5小時。
9.如權利要求1所述的負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料同時作為除塵劑和脫硝劑的 應用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種負載聚苯硫醚濾料，屬于濾料領域，按以下方法制得PPS纖維制成PPS濾料；硝酸中水浴酸化，去離子水洗劑至中性；干燥，得到酸化的PPSN；催化劑配成溶液，攪拌；PPSN浸入溶液浸漬；水浴焙干，空氣中干燥；氮氣氛圍下煅燒，即得具有脫硝功能的負載聚苯硫醚濾料。本發(fā)明提供的負載脫硝催化劑的聚苯硫醚濾料可同時應用作為除塵劑和脫硝劑，制備步驟簡單，兼具除塵和脫硝的功能，脫硝率高，耐高溫，耐酸堿，抗水性極好，使用壽命長等優(yōu)點，開拓了濾袋催化脫硝新的應用領域。
文檔編號B01J31/32GK102145241SQ20111003979
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權日2011年2月18日
發(fā)明者林錦賢, 蔡偉龍, 鄭玉嬰 申請人:福州大學