專利名稱：一種高效除塵模塊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效除塵模塊的制備方法，屬于材料制備和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國大中城市、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和基礎(chǔ)工業(yè)密集區(qū)域的灰霾空氣污染日漸嚴(yán)重。隨著我國對于SOx和NOx排放的限制日趨嚴(yán)格、相關(guān)環(huán)保技術(shù)和裝置不斷投入使用，我國大氣環(huán)境中SOx和NOx的污染物排放總量逐年減少，然而，從目前的監(jiān)測結(jié)果看，我國長三角、珠三角和京津冀各片區(qū)的灰霾污染反而日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了民眾的身體健康和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著當(dāng)前對于灰霾污染溯源研究的深入，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)排放超細(xì)顆粒對灰霾天氣有一定的貢獻(xiàn)，尤其在山東、河北等地，大量存在的水泥廠、燒結(jié)廠所排放的含塵氣體對周邊環(huán)境的灰霾現(xiàn)象貢獻(xiàn)明顯。因此亟需一種高效的除塵模塊來解決該問題。 目前工業(yè)除塵領(lǐng)域已經(jīng)有了很多成熟技術(shù)，例如袋式除塵、電除塵、機(jī)械除塵和濕法除塵等等。其中袋式除塵的除塵效率很高，對粉塵的粒徑范圍波動(dòng)的耐受性好，即使微細(xì)的粉塵也可成功獲得很高的截留率，然而，袋式除塵的壓降較大，對于風(fēng)機(jī)等氣體傳輸設(shè)備的動(dòng)力載荷要求高，此外，目前常見的布袋難以耐受高溫，對于廢氣中含有紅熱顆粒和陰燃顆粒的燒結(jié)煙氣而言，使用布袋除塵常常發(fā)生“燒袋”事故。此外，常見的工業(yè)廢氣處理工段，廢氣的壓力很低，對于壓降較大的袋式除塵，常常需要提高風(fēng)機(jī)壓頭來應(yīng)付布袋的壓降，甚至需要重新選購風(fēng)機(jī)。電除塵也是當(dāng)前非常常用和高效除塵手段，該方法是首先對空氣中的粉塵荷電、而后通過電場力將其從空氣中去除并固定在電極板表面的除塵方法。該方法可用于高溫廢氣處理，且只有很小的壓降阻力，但其缺點(diǎn)在于對粉塵的導(dǎo)電率、氣體濕度都有一定要求，否則不能獲得高的除塵率，此外該方法的一次性投資較高，運(yùn)行成本也不低。機(jī)械除塵是利用降塵室、旋風(fēng)分離器等機(jī)械裝置進(jìn)行除塵的方法，該方法對于顆粒較大的粉塵具有較好的效果，然而對于造成灰霾污染的2 μ m左右的粒子，其凈化效率很低，而且對于微細(xì)顆粒而言，這一類除塵裝置的二次揚(yáng)塵問題嚴(yán)重，無法在當(dāng)前對于微細(xì)顆粒的除塵效率要求越來越高的情況下有效發(fā)揮作用。濕法除塵是利用噴淋塔、水膜除塵器或文丘里除塵器進(jìn)行除塵的方法，常見于處理塵埃顆粒尺寸較大的氣體，所縛集的顆?？梢酝ㄟ^和水形成泥漿而排出，該工藝對設(shè)備的要求也較高,設(shè)備體積較大,投資較高。綜上所述，目前我國亟需一種氣阻小、通量大、針對于微細(xì)顆粒和霧滴的高效靈活的去除裝置，這對于從源頭抑制工業(yè)性微塵對灰霾的貢獻(xiàn)至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過一種簡單的方法獲得具有低氣阻、高通量的高效除塵模塊。該模塊結(jié)構(gòu)緊湊、制作方法簡單、使用溫度范圍寬，對于碳煙、土壤性微塵、二次氣溶膠粒子都具有良好的捕捉性能。本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的采用蜂窩狀多孔陶瓷為基體，將扭線毛刷填塞于蜂窩狀多孔陶瓷的孔道內(nèi)，并利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線毛刷的刷毛表面進(jìn)行浸潰處理，浸潰液濃度為縛塵劑飽和濃度的29TlOO%，然后烘干，獲得具有低氣阻和高氣體通量的高效除塵模塊，扭線毛刷的外徑在蜂窩狀多孔陶瓷孔道截面的長徑和短徑之間，所采用的蜂窩狀多孔陶瓷是堇青石陶瓷、氧化鋁陶瓷、二氧化硅陶瓷或碳化硅陶瓷，其孔徑為lmnT50_ ;所述方法中的縛塵劑選自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、聚天冬胺酸、糊化淀粉、陽離子醚化淀粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇和聚乙烯醇當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物；所述方法中的扭線毛刷的刷毛選自鋼絲、不銹鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維、尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛。相比于常見的除塵裝置，本方法獲得的除塵模塊尺寸可調(diào)、對微細(xì)顆粒去除效果好。由于避免了采用微孔或狹縫來截留顆粒，所以該模塊具有壓降小、風(fēng)量大的特點(diǎn)。對于高溫含塵氣體處理，可選擇鋼絲、不銹鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵 絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維等材料作為扭線毛刷的刷毛材料，其熱穩(wěn)定性良好；對于常溫或中溫?zé)煔鈩t可選擇尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛等材料作為扭線毛刷的刷毛材料。技術(shù)方案中使用的縛塵劑在一定溫度范圍內(nèi)會(huì)形成粘稠的液膜停留在刷毛和多孔陶瓷孔道內(nèi)壁，當(dāng)空氣中微細(xì)顆粒與壁面和刷毛撞擊時(shí)，會(huì)被縛塵劑的液膜所捕獲，不會(huì)在后續(xù)的氣流沖刷中發(fā)生逃逸和二次揚(yáng)塵；當(dāng)除塵模塊吸附飽和時(shí)，可用水將沉積在扭線毛刷纖毛上和蜂窩狀多孔陶瓷內(nèi)壁上的微細(xì)顆粒和縛塵劑一并洗脫，然后重新負(fù)載縛塵劑，便可完成模塊的再生。


說明書附圖I和圖2畫對本技術(shù)方案進(jìn)行了直觀闡釋，在圖I和圖2中1代表蜂窩狀多孔陶瓷；2代表扭線毛刷。圖I是蜂窩狀多孔陶瓷的斜視圖，并畫出了扭線毛刷插入陶瓷孔的過程，圖2是每個(gè)陶瓷孔都被插入扭線毛刷后的正視圖。圖I和圖2并不對本技術(shù)方案中蜂窩狀多孔陶瓷載體的外形和孔道形狀構(gòu)成限制，本技術(shù)方案中蜂窩狀多孔陶瓷的外形除方形外，還可根據(jù)實(shí)際需要選擇圓形、橢圓、梨形、三角形和多邊形，而且其孔道除了方孔外，還可選擇圓孔、橢圓孔、半圓孔和長方孔。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種高效除塵模塊的制備方法，其具體技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的采用蜂窩狀多孔陶瓷為基體，將扭線毛刷填塞于蜂窩狀多孔陶瓷的孔道內(nèi)，并利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線毛刷的刷毛表面進(jìn)行浸潰處理，浸潰液濃度為縛塵劑飽和濃度的29TlOO%，然后烘干，獲得具有低氣阻和高氣體通量的高效除塵模塊，所采用的蜂窩狀多孔陶瓷是堇青石陶瓷、氧化鋁陶瓷、二氧化硅陶瓷或碳化硅陶瓷，其孔徑為lmnT50mm;所述方法中的縛塵劑選自聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、聚天冬胺酸、糊化淀粉、陽離子醚化淀粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇和聚乙烯醇當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物；所述方法中的扭線毛刷的刷毛選自鋼絲、不銹鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維、尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛。下面舉出幾個(gè)具體實(shí)施例，以進(jìn)一步理解本發(fā)明實(shí)施例I :取一塊尺寸IOcmXlOcm的蜂窩狀堇青石多孔陶瓷,其孔尺寸為I. 5mmX I. 5mm,孔數(shù)為38X38，取1444支扭線毛刷，其外徑為2. 1mm，刷毛材質(zhì)為聚乙烯絲，插入堇青石蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用糊化淀粉溶液(質(zhì)量濃度1%)浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為20cm時(shí)，在10000/h的空速下，壓降小于900Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過90%。實(shí)施例2: 取一塊尺寸20cmX20cm的蜂窩狀氧化招多孔陶瓷,其孔尺寸為I. 5mmX I. 5mm,孔數(shù)為76 X 76，取5776支扭線毛刷，其外徑為I. 5mm，刷毛材質(zhì)為聚丙烯絲，插入該氧化鋁蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用分子量200萬的聚丙烯酰胺溶液(質(zhì)量濃度I. 5%)浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為30cm時(shí)，在10000/h的空速下，壓降小于900Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過93%。實(shí)施例3:取一塊直徑IOcm的圓柱形蜂窩狀二氧化硅多孔陶瓷，其孔道直徑為2mm，取外徑為2mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為豬鬃，插入該二氧化硅蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用分子量100萬的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物溶液(質(zhì)量濃度I. 2%)浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為40cm時(shí)，在10000/h的空速下，壓降小于lOOOPa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過98%。實(shí)施例4:取一塊尺寸IOcmX IOcm的蜂窩狀氧化鋁多孔陶瓷，其孔尺寸為ImmX Imm,孔數(shù)為50 X 50，取2500支扭線毛刷，其外徑為I. 4mm，刷毛材質(zhì)為樹棕，插入該氧化鋁蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用質(zhì)量濃度2%的陽離子醚化淀粉溶液浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為25cm時(shí)，在7000/h的空速下，壓降小于700Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過96%。實(shí)施例5 取一塊直徑50cm的圓柱形蜂窩狀碳化硅多孔陶瓷，其孔道直徑為50mm，取外徑50mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為鋼絲，插入該碳化硅蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用分子量10000的聚乙二醇溶液(質(zhì)量濃度O. 7%)浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為IOOcm時(shí)，在10000/h的空速下，壓降小于900Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過97%。實(shí)施例6 取一塊尺寸IOcmX IOcm的蜂窩狀堇青石多孔陶瓷,其孔尺寸為2mmX 2mm,取外徑
2.5mm的扭線毛刷，其刷毛材質(zhì)為銅絲，插入該堇青石蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用質(zhì)量濃度O. 6%的聚乙烯醇(分子量10萬)溶液浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為20cm時(shí)，在7000/h的空速下，壓降小于700Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過95%。
實(shí)施例7 取一塊尺寸IOcmX IOcm的蜂窩狀堇青石多孔陶瓷,其孔尺寸為3mmX 3mm,取外徑 3mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為玻璃纖維，插入該堇青石蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用質(zhì)量濃度1%的甲基纖維素溶液浸潰該模塊，而后取出烘干，獲得可以高效縛塵的氣體凈化模塊，當(dāng)其徑向長度為15cm時(shí)，在7000/h的空速下，壓降小于700Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過90%。
權(quán)利要求
1.一種高效除塵模塊的制備方法，其特征在于本方法是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的采用蜂窩狀多孔陶瓷為基體，將扭線毛刷填塞于蜂窩狀多孔陶瓷的孔道內(nèi)，并利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線毛刷的刷毛表面進(jìn)行浸潰處理，浸潰液濃度為縛塵劑飽和濃度的29TlOO%，然后烘干，獲得具有低氣阻和高氣體通量的除塵模塊，扭線毛刷的外徑在蜂窩狀多孔陶瓷孔道截面的長徑和短徑之間，所采用的蜂窩狀多孔陶瓷是堇青石陶瓷、氧化鋁陶瓷、二氧化硅陶瓷或碳化硅陶瓷，其孔徑為lmnT50mm。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高效除塵模塊的制備方法，其特征在于方法中的縛塵劑選自分子量在200(Γ2萬之間的聚丙烯酸、分子量在100萬 2500萬之間的聚丙烯酰胺、分子量在20萬 1000萬之間的丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、分子量在30(Γ2萬之間的聚天冬胺酸、糊化淀粉、陽離子醚化淀粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、分子量在100(Γ2.5萬之間的聚乙二醇和分子量在2. 5萬 30萬之間的聚乙烯醇當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高效除塵模塊的制備方法，其特征在于方法中的扭線毛刷的刷毛選自鋼絲、不銹鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維、尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛。
全文摘要
一種高效除塵模塊的制備方法，屬于材料制備和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該方法是將蜂窩狀多孔陶瓷作為基材，在其孔道中填塞扭線式毛刷，并利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線式毛刷進(jìn)行表面處理，便能獲得一種氣阻小、通量大的高效除塵模塊。含塵氣流在模塊中流動(dòng)時(shí)會(huì)在刷毛和陶瓷孔共同構(gòu)成的復(fù)雜流道中湍流通過，其中的顆粒會(huì)被刷毛表面和陶瓷孔內(nèi)表面的縛塵劑層所捕捉，所以該模塊非常有利于去除氣流當(dāng)中粒徑≤2μm的微細(xì)顆粒。
文檔編號(hào)B01D47/00GK102921254SQ20121041855
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者劉海弟, 李偉曼, 黃億蘋, 岳仁亮, 陳運(yùn)法 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所