一種錳基除塵脫硝一體化功能濾料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種錳基除塵脫硝一體化功能濾料的制備方法，屬于大氣污染治理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量氮氧化物、粉塵及硫氧化物等有害物質(zhì)。氮氧化物是主要的大氣污染物之一，它不僅會(huì)危害人體健康，而且會(huì)引起酸雨、光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)等嚴(yán)重環(huán)境問題。粉塵也是大氣污染物之一，尤其PMlO以下的細(xì)微顆粒物，不僅會(huì)削弱太陽輻射和紫外線強(qiáng)度，也會(huì)降低大氣能見度。此外，PM2.5以下顆粒物極易吸入人體肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，甚至?xí)鸱伟?。單一脫除法去除NOx或粉塵已經(jīng)無法滿足日益嚴(yán)格的國家排放標(biāo)準(zhǔn)，燃煤煙氣多種污染物一體化脫除則是必然發(fā)展趨勢(shì)，該種方法即可簡化煙氣凈化流程，也降低了運(yùn)行費(fèi)用。
[0003]選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是當(dāng)前商業(yè)應(yīng)用最多、最有成效的一種煙氣脫硝技術(shù)，而SCR技術(shù)核心是催化劑。目前，釩鈦催化劑(％05/1102或V 205-W03/Ti02)是商業(yè)應(yīng)用較為成熟的催化劑，其最佳反應(yīng)溫度是300-400°C，屬于中高溫SCR催化劑。近幾年，錳基催化劑由于在低溫SCR反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)良的脫硝活性而受到廣泛關(guān)注，如Mn0x/ACF、Mn0x/T12, MnOx/CNTs等。我國鍋爐構(gòu)造緊湊，改造較為困難，催化反應(yīng)器一般采用尾部布置，濾料處于系統(tǒng)的最尾端而且環(huán)境溫度較低，開發(fā)負(fù)載錳基活性組分的濾料應(yīng)用于除塵和脫除氮氧化物一體化技術(shù)具有重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]目前國內(nèi)關(guān)于除塵脫硝一體化濾料，專利CN102698740A中用濾袋過濾脫硝活性組分懸浮液，抽濾、干燥制成；專利CN102120116A中活性組分懸浮液浸漬濾料，真空干燥制成；專利CN102145241A，用酸前處理的PPSN濾料浸漬可溶性過渡金屬鹽和檸檬酸的混合液，烘干、煅燒制成。這幾種方法制備的催化劑活性組分與濾料粘結(jié)并不牢固，容易粉化脫落，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種簡單、高效的除塵脫硝一體化功能濾料制備方法。該方法制備的猛基除塵脫硝功能濾料，在保證濾料除塵功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)活性組分與濾料的緊密結(jié)合進(jìn)而達(dá)到脫除氮氧化物的目的。本發(fā)明對(duì)實(shí)現(xiàn)除塵脫硝一體化濾袋國產(chǎn)化及推廣應(yīng)用有重要意義。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案為:
[0007]本發(fā)明錳基除塵脫硝一體化功能濾料的制備方法，其特征在于:按如下步驟進(jìn)行:
[0008](I)除塵濾料表面黏結(jié)劑預(yù)敷
[0009]將除塵濾料浸入有機(jī)硅改性聚氨酯黏結(jié)劑溶液中，浸漬時(shí)間10-30min，取出浸漬后除塵濾料、瀝干，于80°C _110°C干燥20min-30min，制得粘性濾料；
[0010](2)錳氧化物懸浮液制備
[0011]采用高錳酸鉀與硝酸錳溶液液相氧化還原反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)洗滌、過濾、烘干、研磨，制得具有低溫高SCR脫硝活性的納米級(jí)錳氧化物粉末；將所制得的錳氧化物粉末與水按0.03g/mL-0.09g/mL的固液比配制成猛氧化物懸浮液；
[0012](3)錳基除塵脫硝一體化功能濾料的制備
[0013]將步驟(I)制備的粘性濾料浸入步驟(2)制備的錳氧化物懸浮液中，在超聲輔助條件下浸漬5-25min ;取出浸漬后粘性濾料瀝干、于80°C _110°C干燥2_3h、180°C _200°C干燥10h-20h，所制得的負(fù)載錳基脫硝活性組分的濾料，即為目標(biāo)產(chǎn)物錳基除塵脫硝一體化功能濾料，其中錳氧化物顆粒均勻粘附于濾料表面。
[0014]優(yōu)選的，步驟(I)中的所述除塵濾料為PPS濾料、PPS和PTFE混合濾料、P84濾料或PE濾料。
[0015]優(yōu)選步驟(I)中所述的有機(jī)硅改性聚氨酯溶液固含量0.05-0.15，溶液干燥固化后附著力達(dá)到零級(jí)(按標(biāo)準(zhǔn)ISO 2409-1992)。
[0016]所述的有機(jī)硅改性聚氨酯黏結(jié)劑溶液可以直接購買，也可按如下的方法進(jìn)行制備:
[0017]第一步:在裝有磁力攪拌子、回流冷凝管、溫度計(jì)的三口燒瓶中加入二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷(R/Si = 1.2，Me/Ph = 0.7)，水(理論所需的60%)，在70°C下回流3-5h，待混合液呈均一相后升溫至90°C蒸出大部分乙醇，獲得有機(jī)硅低聚物；
[0018]第二步:向裝有有機(jī)硅低聚物的三口燒瓶中加入聚酯多元醇(理論所需的5% -10% )，在130。。_160°C下反應(yīng)3-5h，脫醇制得預(yù)聚體。
[0019]第三步:向上一步制得的預(yù)聚物中加入二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)(理論所需量)和少量甲酰胺，反應(yīng)2-3h，充分?jǐn)嚢柚寥芤壕煌该鳌?br>[0020]本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0021]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了錳基脫硝活性組分與濾料的緊密粘結(jié)，且脫硝活性組分錳氧化物顆粒均勻的粘附于濾料表面，因此負(fù)載錳基脫硝活性組分的濾料具有較高的脫硝活性。另外，有機(jī)硅改性聚氨酯黏結(jié)劑和活性組分是包覆在濾料纖維外表面，不改變?yōu)V料纖維的原始織構(gòu)，因而對(duì)濾布的透氣性影響較小。本專利可以通過改變黏結(jié)劑和催化劑的用量來滿足不同工況對(duì)脫硝率的要求。本發(fā)明工藝簡單，在原有布袋除塵器的設(shè)備基礎(chǔ)上，將普通濾料換成本發(fā)明制備的負(fù)載錳基脫硝活性組分的功能濾料，即可達(dá)到除塵脫硝一體化的目的，因此本專利發(fā)明的錳基除塵脫硝一體化功能濾料特別適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0022]圖1是粘性濾料載體和實(shí)例I?5中催化劑在100°C -220°C反應(yīng)溫度下脫硝率變化曲線。
[0023]圖2是濾料未負(fù)載脫硝活性組分(PPS濾料)SEM圖。
[0024]圖3是濾料負(fù)載脫硝活性組分(實(shí)施例2所得目標(biāo)產(chǎn)物)SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合具體實(shí)例來對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限如此。
[0026]實(shí)施例1
[0027]1、剪取聚苯硫醚(PPS)濾料。
[0028]2、有機(jī)硅改性聚氨酯溶液的制備:
[0029]第一步，在裝有磁力攪拌子、回流冷凝管、溫度計(jì)的三口燒瓶中加入二甲基二乙氧基硅0.71g、苯基三乙氧基硅烷4.05g、甲基三乙氧基0.4g和水lg，在70°C下回流4h，待混合液呈均一相后升溫至90°C，蒸出大部分乙醇，即合成出有機(jī)硅低聚物。
[0030]第二步:向裝有有機(jī)硅低聚物的三口燒瓶中加入聚酯多元醇0.5g(羥基值:400mgK0H/g)，在150 °C下反應(yīng)3h，脫醇制得預(yù)聚體。
[0031]第三步:向上一步制得的預(yù)聚物中加入二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)0.3g和甲酰胺2mL，反應(yīng)2h。然后加入20mL甲酰胺充分?jǐn)嚢柚寥芤壕煌该鳎吹糜袡C(jī)硅改性聚氨酯黏結(jié)劑溶液。
[0032]3、除塵濾料表面黏結(jié)劑預(yù)敷。量取一定量步驟2制得的有機(jī)硅改性聚氨酯溶液，加入甲酰胺配制成固含量為0.1的溶液，再將除塵濾料浸入溶液中，浸漬30min。取出浸漬后除塵濾料、瀝干，干燥箱中90°C干燥30min，制得粘性濾料。
[0033]4、納米級(jí)錳氧化物活性組分顆粒懸浮液制備
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