專利名稱：一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種過(guò)濾材料，具體地說(shuō)是一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材 料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著世界各國(guó)現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，大氣污染己成為一個(gè)日益嚴(yán)重的 全球性問題，世界各國(guó)高度重視二惡英的排放?；钚蕴课绞悄壳皣?guó)內(nèi)外常見的 處理二惡英方法，雖具有不錯(cuò)的去除效率，然而長(zhǎng)時(shí)間使用活性炭會(huì)達(dá)到吸附飽 和。吸附飽和的活性炭多采用填埋方式，這種方式實(shí)際上只是將氣相二惡英轉(zhuǎn)移 至固相，填埋后極有可能對(duì)土壤和地下水源造成二次污染。近年來(lái)催化劑氧化分 解技術(shù)逐漸受到重視，它在一定的溫度下G60 25(TC)可將二惡英分解為二氧 化碳、7K和微量的鹽酸氣體(PerLil jelind等，Removal of dioxins and related aromatic hydrocarbons from flue gas streams by adsorption and catalytic destruction, Chemosphere 42:615 623(2001))。目前該類催化劑主要是加工成 一定形狀(如蜂窩狀)使用，存在不易成型、成型件硬、垃圾焚燒廠需要特定的 設(shè)備等缺陷，這在一定程度上限制了它的使用。將催化劑粉體植入過(guò)濾材料中加 工成濾袋，可以替代現(xiàn)行的除塵濾袋，并具有除塵和二惡英分解雙效功能，因此 垃圾焚燒廠不需調(diào)整設(shè)備和運(yùn)行參數(shù)的情況下就可使用，具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)。
發(fā)明專利"高溫?zé)焿m/粉塵一體化處理用覆膜過(guò)濾材料的制備方法"(申請(qǐng)?zhí)?200610155052.1)，公開了一種將含有催化劑的聚四氟乙烯纖維和聚四氟乙烯纖 維經(jīng)過(guò)開松、混和、梳理、針刺等環(huán)節(jié)制備支撐材料，最后熱復(fù)合聚四氟乙烯微 孔薄膜，加工成除塵及廢氣分解雙效過(guò)濾材料。美國(guó)Gore公司在專利USP5620669 中，公開了一種催化過(guò)濾材料和其加工方法，它所介紹的催化過(guò)濾材料為多層結(jié) 構(gòu)，其中迎塵面為聚四氟乙烯微孔膜，同時(shí)催化層為50%的合成纖維和50%催化 纖維混合制成。
現(xiàn)有技術(shù)中均采用含有催化劑的纖維與其他合成纖維經(jīng)過(guò)開松、混和、梳理 等系列加工過(guò)程，其中的含有催化劑的纖維由于強(qiáng)度低，不能承受該過(guò)程中強(qiáng)有 力的開松力。經(jīng)過(guò)這樣的加工，會(huì)造成含有催化劑的纖維的損傷和斷裂，導(dǎo)致最 終使用性能的降低。
浙江理工大學(xué)申請(qǐng)的發(fā)明專利"二惡英和粉塵一體化處理用的聚四氟乙烯微 孔薄膜制備方法"(申請(qǐng)?zhí)?00710069975. x)，公開了一種將催化劑粉體植入聚
四氟乙烯微孔薄膜中的制備方法，將聚四氟乙烯樹脂粉末和催化劑廢氣催化劑粉 體混和，在混和液體潤(rùn)滑劑，經(jīng)過(guò)擠出、壓延、縱向拉伸、橫向拉伸和熱定型等
工藝加工而成。薄膜微孔孔徑為0.5 5微米，在200'C對(duì)二惡英的去除率高達(dá) 95 98%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料及其制 備方法。本發(fā)明過(guò)濾材料的催化效率高，同時(shí)縮減了催化薄膜加工成纖維的工藝， 大大減少了原料的損耗，因此大大降低了材料成本。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，其特征在于它包括支撐催化層、 基布層和支撐層，基布層的一面置于支撐催化層的一側(cè)、基布層的另一面置于支 撐層上；所述支撐催化層由催化層疊加覆蓋在催化支撐層上構(gòu)成。
本發(fā)明中，所述支撐層和催化支撐層均由聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、 聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或幾種混和制成；催化層由催化薄 膜制成；基布層由聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、 芳綸纖維中的一種或兩種混和制成。
本發(fā)明中所述支撐層可由支撐催化層替代，支撐催化層至少為兩組，支撐催 化層分別設(shè)置在基布層兩側(cè)。
一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于該方法包括 以下步驟-
a、 支撐層和催化支撐層的制備將耐高溫纖維通過(guò)針刺非織造布加工設(shè)備 進(jìn)行開松、混和、梳理、鋪網(wǎng)、針刺，得到支撐層和催化支撐層；
b、 支撐催化層的制備采用申請(qǐng)?zhí)?00710069975. x中公開的催化薄膜，通 過(guò)縫紉機(jī)絎縫，將l-5層催化薄膜固定在所述催化支撐層上，并經(jīng)過(guò)針刺加固， 得到支撐催化層；
c、 過(guò)濾氈材的制備將所述支撐催化層置于基布層一側(cè)，基布層另一側(cè)為 所述支撐層，或者將2-4層所述支撐催化層置于基布層兩側(cè)，通過(guò)針刺加固，得 到兩側(cè)均為支撐層的過(guò)濾氈材；
d、 除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備根據(jù)所述支撐層或催化支撐 層所選纖維品種，對(duì)所述過(guò)濾氈材進(jìn)行后處理，制備除塵及二惡英分解一體化過(guò) 濾材料。支撐層若采用聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、芳綸纖
維中的一種或幾種混和，后處理包括熱定型，溫度160—320'C，時(shí)間2—IO分 鐘；若采用玻璃纖維或其與其他纖維的混和，后處理包括浸漬聚四氟乙烯乳液， 然后焙烘，溫度160—26(TC，時(shí)間10~30分鐘。得到的除塵及二惡英分解一體 化過(guò)濾材料總克重為900—2100克/平方米。
本發(fā)明在所述a步驟中，采用的耐高溫纖維包括聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺 纖維、聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或幾種混和。
在所述c步驟中，基布層用纖維包括聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯 硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或兩種混和，經(jīng)機(jī)織加工而成，總克重 為100 300克/平方米。催化薄膜總克重為500~1000克/平方米；支撐層總克重 為300~800克/平方米；
在所述C步驟中，多組支撐催化層在基布層兩側(cè)可任意疊放；
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明中采用催化薄膜加工成 催化層，而不是采用與其他纖維混紡方式，因此催化薄膜不經(jīng)過(guò)梳理階段，對(duì)薄 膜的損傷只是來(lái)自于針刺，而針刺所產(chǎn)生的損傷遠(yuǎn)低于梳理過(guò)程的損傷。保護(hù)了 含催化劑原料，大大減少了原料的損耗，提高了過(guò)濾材料的催化效率，同時(shí)縮減 了催化薄膜加工成纖維的工藝，因此大大降低了材料成本。


圖1為實(shí)施例1和實(shí)施例2中過(guò)濾材料剖面示意圖。 圖2為實(shí)施例3和實(shí)施例4中過(guò)濾材料剖面示意圖。 圖3為實(shí)施例5中過(guò)濾材料剖面示意圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
51、催化層 5、支撐催化層 4、支撐層 61、催化層 7、支撐催化層 72、催化支撐層 81、催化層 9、支撐催化層 92、催化支撐層 11、催化層
52、催化支撐層 3、基布層 6、支撐催化層 62、催化支撐層 71、催化層 8、支撐催化層 82、催化支撐層 91、催化層 1、支撐催化層 12、催化支撐層
2、支撐催化層 21、催化層
22、催化支撐層
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例1
一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，如圖1所示。它包括支撐催化層5、 基布層3和支撐層4，基布層3的一面置于支撐催化層5的一側(cè)、基布層3的另 一面置于支撐層4上；支撐催化層5由催化層51疊加覆蓋在催化支撐層52上構(gòu) 成。
(支撐層4和催化支撐層52均由聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫 醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或幾種混和制成；本實(shí)施例中，支撐層4 和催化支撐層52均由聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混和制成；催化層51由申 請(qǐng)?zhí)?00710069975. x中公開的催化薄膜制成；基布層3由聚四氟乙烯纖維、聚 酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或兩種混和制成。本 實(shí)施例中，基布層3由聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混和制成。 上述除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法如下
a、 支撐層的制備
將聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混和，通過(guò)針刺非織造布加工設(shè)備進(jìn)行開 松、梳理、鋪網(wǎng)、針刺，制備克重為150克/平方米的支撐層4和催化支撐層52;
b、 支撐催化層的制備
采用申請(qǐng)?zhí)?00710069975. x中公開的催化薄膜作為催化層51，通過(guò)縫紉機(jī) 絎縫，將5層催化薄膜(總克重為1000克/平方米)固定在所述催化支撐層52 上，并經(jīng)過(guò)針刺加固成支撐催化層5;
c、 過(guò)濾氈材的制備將所述支撐催化層5置于克重為100克/平方米的由聚 四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混和制成的基布層3上，基布層3另一側(cè)為支撐層 4，通過(guò)針刺加固，得到過(guò)濾氈材；
d、 除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備
將所述過(guò)濾氈材在320'C下熱定型2分鐘，保證高溫下的尺寸穩(wěn)定性，得到 克重為1400克/平方米的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料。
通過(guò)上述方法得到的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，在200。C對(duì)二惡英 的去除率99%，對(duì)5微米以上顆粒去除效率達(dá)99.9%，運(yùn)行阻力在1000Pa左右。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的布置方式與實(shí)施例1相同， 見圖1所示。
上述除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法如下
a、 支撐層的制備
將玻璃纖維纖維通過(guò)針刺非織造布加工設(shè)備進(jìn)行開松、梳理、鋪網(wǎng)、針刺， 制備克重為150克/平方米的催化支撐層52和支撐層4;
b、 支撐催化層的制備
采用申請(qǐng)?zhí)?00710069975. x中公開的催化薄膜，通過(guò)縫紉機(jī)絎縫，將2層 催化薄膜(總克重為500克/平方米)固定在所述催化支撐層52上，并經(jīng)過(guò)針刺 加固成支撐催化層5;
c、 過(guò)濾氈材的制備將所述支撐催化層5置于克重為100克/平方米的聚苯 硫醚纖維和芳綸纖維混紡的基布層3上，基布層3另一側(cè)為支撐層4，通過(guò)針刺 加固，得到過(guò)濾氈材；
d、 除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備
將所述過(guò)濾氈材浸漬聚四氟乙烯乳液，焙烘，溫度為160'C、時(shí)間30分鐘， 得到克重為900克/平方米的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料。
通過(guò)上述方法得到的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，在200'C對(duì)二惡英 的去除率90%,對(duì)10微米以上顆粒去除效率達(dá)99. 0%，運(yùn)行阻力在1000Pa左右。
實(shí)施例3
又一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，如圖2所示。支撐層4由支撐催 化層替代，它包括兩組支撐催化層，分別為支撐催化層1和支撐催化層2。支撐 催化層1和支撐催化層2分別置于基布層3的兩側(cè)。支撐催化層1由催化層11 疊加覆蓋在催化支撐層12上構(gòu)成；支撐催化層2由催化層21疊加覆蓋在催化支 撐層22上構(gòu)成?；紝?設(shè)置在催化層11與催化層21之間。
上述除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法如下
a、 支撐層的制備
將聚四氟乙烯纖維通過(guò)針刺非織造布加工設(shè)備進(jìn)行開松、梳理、鋪網(wǎng)、針剌， 制備克重分別為400克/平方米的催化支撐層12和催化支撐層22;
b、 支撐催化層的制備采用申請(qǐng)?zhí)?00710069975. x中公開的催化薄膜，通
過(guò)縫紉機(jī)絎縫，將2層催化薄膜(總克重為250克/平方米)分別固定在所述催 化支撐層12和催化支撐層22上，并經(jīng)過(guò)針刺加固成支撐催化層1和支撐催化層 2;
c、 過(guò)濾氈材的制備
將所述支撐催化層1和支撐催化層2置于克重為300克/平方米的聚四氟乙 烯基布層3上，通過(guò)針刺加固，得到過(guò)濾氈材；
d、 除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備
將所述過(guò)濾氈材在160'C下熱定型10分鐘，保證高溫下的尺寸穩(wěn)定性，得 到克重為1600克/平方米的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料。
通過(guò)上述方法得到的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，在200。C對(duì)二惡英 的去除率99%，對(duì)5微米以上顆粒去除效率達(dá)99. 9%,運(yùn)行阻力在1200Pa左右。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的布置方式與實(shí)施例3相同， 如圖2所示。
制備方法中，支撐層中選擇聚苯硫醚纖維、聚四氟乙烯纖維、芳綸纖維，重
量比為l: 3: 2。其他加工過(guò)程與實(shí)施例3相同
通過(guò)上述方法得到的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，在200'C對(duì)二惡英 的去除率99%，對(duì)5微米以上顆粒去除效率達(dá)99. 7%，運(yùn)行阻力在1000Pa左右。
實(shí)施例5
又一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，如圖3所示。支撐層4由支撐催 化層替代，它包括4組支撐催化層，分別為支撐催化層6、支撐催化層7，支撐 催化層8和支撐催化層9。支撐催化層6和支撐催化層7置于基布層3的一側(cè)； 支撐催化層8和支撐催化層9置于基布層3的另一側(cè)。支撐催化層6由催化層 61疊加覆蓋在催化支撐層62上構(gòu)成、支撐催化層7由催化層71疊加覆蓋在催 化支撐層72上構(gòu)成、支撐催化層8由催化層81疊加覆蓋在催化支撐層82上構(gòu) 成、支撐催化層9由催化層91疊加覆蓋在催化支撐層92上構(gòu)成?；紝?設(shè)置 在催化層71與催化層81之間。
上述除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法如下
a、 支撐層的制備
將玻璃纖維、聚酰亞胺(重量比2: 1)通過(guò)針刺非織造布加工設(shè)備進(jìn)行開松、 混和、梳理、鋪網(wǎng)、針刺，制備克重分別為200克/平方米的催化支撐層62、催 化支撐層72、催化支撐層82和催化支撐層92;
b、 支撐催化層的制備
采用申請(qǐng)?zhí)?00710069975. x中公開的催化薄膜，通過(guò)縫紉機(jī)絎縫，將1 層催化薄膜(克重為250克/平方米)分別固定在所述催化支撐層62、催化支撐 層72、催化支撐層82和催化支撐層92上，并經(jīng)過(guò)針刺加固成支撐催化層6、支 撐催化層7、支撐催化層8和支撐催化層9;
c、 過(guò)濾氈材的制備
將所述支撐催化層6、支撐催化層7、支撐催化層8和支撐催化層9分別置 于克重為300克/平方米的玻璃纖維基布層3上，通過(guò)針刺加固，得到過(guò)濾氈材;
d、 除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備
將所述過(guò)濾氈材浸漬聚四氟乙烯乳液，焙烘，溫度為26(TC、時(shí)間10分鐘， 得到克重為2100克/平方米的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料。
通過(guò)上述方法得到的除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，在200'C對(duì)二惡英 的去除率99. 8%,對(duì)5微米以上顆粒去除效率達(dá)99. 9%，運(yùn)行阻力在1500Pa左右。
權(quán)利要求
1、一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，其特征在于它包括支撐催化層(5)、基布層(3)和支撐層(4)，基布層(3)的一面置于支撐催化層(5)的一側(cè)、基布層(4)的另一面置于支撐層(4)上；所述支撐催化層(5)由催化層(51)疊加覆蓋在催化支撐層(52)上構(gòu)成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，其特征 在于所述支撐層(5)和催化支撐層(52)均由聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖 維、聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或幾種混和制成；催化層(51) 由催化薄膜制成；基布層(3)由聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖 維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或兩種混和制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料，其特征 在于所述支撐層(4)由支撐催化層(5)替代，支撐催化層(5)至少為兩組， 支撐催化層(5)分別設(shè)置在基布層(3)兩側(cè)。
4、 一種權(quán)利要求1所述除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法，其 特征在于該方法包括以下步驟a、 支撐層和催化支撐層的制備將耐高溫纖維進(jìn)行開松、混和、梳理、鋪 網(wǎng)、針刺，得到支撐層(4)和催化支撐層(52);b、 支撐催化層的制備采用催化薄膜，將1-5層催化薄膜固定在所述催化 支撐層(52)上，并經(jīng)過(guò)針刺加固得到支撐催化層(5);c、 過(guò)濾氈材的制備將所述支撐催化層(5)置于基布層(3) —側(cè)，基布層(3)另一側(cè)為支撐層(4)，或者將2-4層支撐催化層(5)置于基布層(3) 兩側(cè)，通過(guò)針刺加固，得到兩側(cè)均為支撐催化層的過(guò)濾氈材；d、 除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備對(duì)所述過(guò)濾氈材進(jìn)行后處理， 得到除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法， 其特征在于所述步驟a中，采用的耐高溫纖維包括聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺 纖維、聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或幾種混和。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法， 其特征在于所述步驟C中，基布層(3)包括聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、玻璃纖維、芳綸纖維中的一種或兩種混和。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法，其特征在于步驟C中，催化薄膜總克重為500~1000克/平方米；支撐層總克重為300 800克/平方米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法， 其特征在于所述步驟c中，支撐催化層在基布層(3)兩側(cè)疊放。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料的制備方法， 其特征在于所述步驟d中，支撐層和催化支撐層采用聚四氟乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯硫醚纖維、芳綸纖維中的一種或幾種混和，后處理包括熱定型，溫度160—320'C，時(shí)間2—IO分鐘；支撐層和催化支撐層采用玻璃纖維或其與其 他纖維的混和，后處理包括浸漬聚四氟乙烯乳液，然后焙烘，溫度160—26(TC， 時(shí)間10—30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種除塵及二惡英分解一體化過(guò)濾材料及其制備方法，過(guò)濾材料包括支撐催化層、基布層和支撐層，基布層的一面置于支撐催化層的一側(cè)、基布層的另一面置于支撐層上；支撐催化層由催化層疊加覆蓋在催化支撐層上構(gòu)成。該制備方法是將含有二惡英分解催化劑的聚四氟乙烯微孔薄膜、耐高溫纖維支撐層、基布層進(jìn)行疊加，通過(guò)針刺、后處理等工藝加工而成。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單易行、加工成本低、對(duì)纖維損傷小。本發(fā)明可廣泛用于高溫尾氣的除塵和二惡英分解。
文檔編號(hào)B01D53/86GK101357279SQ20081012433
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者于淼涵, 劉建祥, 夏前軍, 孫潤(rùn)軍, 侃 來(lái), 郭玉海 申請(qǐng)人:南京際華三五二一特種裝備有限公司