本發(fā)明屬于功能濾料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料的制備方法。

背景技術(shù)：

煤炭是我國最主要的一次能源，占中國能源組成70%以上，目前中國的煤炭需求量占全世界需求量的43%左右，在以后相當(dāng)長時期內(nèi)難以改變以煤為主要能源的事實。而我國以煤炭為主題的能源結(jié)構(gòu)，也決定了我國電力以火力火電為主，電廠大部分為燃煤電廠。眾所周知，煤炭燃燒會產(chǎn)生大量的污染物，包括粉塵、重金屬、硫氧化物和氮氧化物等，電力生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染問題已經(jīng)越來越受到人們關(guān)注。濾袋除塵器是目前公認(rèn)的在治理工業(yè)粉塵和煙塵方面最有效的技術(shù)設(shè)備之一，在治理大氣污染實際工程應(yīng)用中，除塵效率高達(dá)99.99%，其中聚苯硫醚濾料是電廠燃煤鍋爐和垃圾焚燒爐濾袋主要采用的除塵濾料。

但是，作為大氣的主要污染物氮氧化物（nox）還沒有有效的控制方法，它能引起霧霾、光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞及一系列人體健康問題。當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的治理工業(yè)源nox的技術(shù)是以氨氣(nh3)為還原劑的選擇性催化還原法(scr)，由于其具有實用性和高效性，現(xiàn)已成為脫氮領(lǐng)域的特點。

已商業(yè)化的釩鈦催化劑v2o5/tio2的起活溫度在中溫段(300～400℃)，該溫度段是將脫硝設(shè)備置于脫硫除塵裝置之前，因此該催化劑在高灰量和高so2環(huán)境下容易失活，因此經(jīng)濟(jì)性高且適用于末端處理的低溫（＜200℃）scr技術(shù)成為研究人員關(guān)注的熱點。

國外對同時除塵和脫硝技術(shù)的研究進(jìn)行的比較早，但也只有少數(shù)的相關(guān)報道，而國內(nèi)在這方面的研究幾乎還是空白。一方面，由于復(fù)合濾料在使用過程中不斷的受到氣流的作用，因此要求制備的脫硝功能復(fù)合濾料具有很強的牢固性。但另一方面，聚苯硫醚濾料表面非常光滑且極具惰性，因此要將無機粉末狀的催化劑牢固地附著在濾料纖維表面是非常困難的。因此，研究一種能夠均勻且牢固地負(fù)載脫硝催化劑的方法，具有非常重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料的制備方法，該法制備的催化功能復(fù)合濾料以聚偏氟乙烯為粘結(jié)劑，使得催化劑與濾料結(jié)合更加牢固，延長了脫硝復(fù)合濾料的使用壽命。由于加入了納米碳纖維，使得濾料的強度和耐腐性都得到較大的提高。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料的制備方法，以聚偏氟乙烯為粘結(jié)劑，n-甲基吡咯烷酮為溶劑，首先將聚偏氟乙烯與二氧化錳/納米碳纖維催化劑研磨混合均勻，然后滴加n-甲基吡咯烷酮，制成漿液后磨壓涂覆于聚苯硫醚濾料表面上，使聚苯硫醚濾料表面的二氧化錳/納米碳纖維催化劑能夠隨著n-甲基吡咯烷酮充分滲進(jìn)濾料內(nèi)部，最后通過干燥制得功能復(fù)合濾料；所述二氧化錳/納米碳纖維催化劑為將經(jīng)表面活性劑改性過的納米碳纖維懸浮液，與高錳酸鉀溶液混合，通過液相共沉淀法制得。

所述聚苯硫醚濾料為聚苯硫醚針刺氈濾料，它是以聚苯硫醚纖維為原料，經(jīng)開松、復(fù)合混料、梳理、鋪網(wǎng)、針刺、熱定型和燒毛壓光制備而成的，平均孔徑為37μm。

所述聚偏氟乙烯的質(zhì)量占二氧化錳/納米碳纖維催化劑質(zhì)量的5%。

所述脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料負(fù)載有20-60g/m²的二氧化錳，所述二氧化錳/納米碳纖維催化劑中，mn的摩爾數(shù)和與納米碳纖維中c的摩爾數(shù)之比在2%~10%。

如上所述的脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料的的制備方法，具體步驟包括：

步驟一、將納米碳纖維加入到0.1-0.8g/l的十二烷基硫酸鈉溶液攪拌混合均勻，并置于超聲波清洗器進(jìn)行超聲分散1-3h，使十二烷基硫酸鈉充分吸附在納米碳纖維表面；

步驟二、將反應(yīng)體系升溫至50-90℃并緩慢滴加高錳酸鉀溶液，使高錳酸鉀與濾料表面吸附的十二烷基硫酸鈉反應(yīng)，生成無定形二氧化錳；其中高錳酸鉀與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為0.1-1:1，反應(yīng)時間為1-4h；

步驟三、將步驟二所得物質(zhì)經(jīng)過濾、洗滌，放入100-120℃真空干燥箱中烘干得到二氧化錳/納米碳纖維催化劑，并將其研磨至粉末狀，過篩備用；

步驟四、將步驟三制得的催化劑與聚偏氟乙烯固體研磨至粉末狀并滴加n-甲基吡咯烷酮，制成漿液后磨壓涂覆于聚苯硫醚濾料表面上，磨壓過程中不斷滴加n-甲基吡咯烷酮，使聚苯硫醚濾料表面的二氧化錳/納米碳纖維催化劑能夠隨著n-甲基吡咯烷酮充分滲進(jìn)濾料內(nèi)部，然后烘干n-甲基吡咯烷酮；

步驟五、重復(fù)步驟四1~4次，獲得二氧化錳負(fù)載量為20-60g/m²脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料。

所述催化過濾濾料可用于同時除塵和脫硝脫除，并且具有優(yōu)異的脫硝率，180℃可達(dá)85%。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明制備的催化功能聚苯硫醚復(fù)合濾料以聚偏氟乙烯為粘結(jié)劑，使得催化劑與濾料結(jié)合更加牢固，延長了脫硝復(fù)合濾料的使用壽命；由于加入了納米碳纖維，使得濾料的強度和耐腐性都得到較大的提高；

（2）本發(fā)明制備工藝具有簡單、快速、環(huán)境友好、對儀器設(shè)備要求低和適用于任何溫度等優(yōu)點，為脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料的制備和應(yīng)用提供新的思路和方法。

附圖說明

圖1脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料（a，b，c，d）的sem圖；

圖2脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料的no轉(zhuǎn)化率圖；

圖3脫硝功能聚苯硫醚復(fù)合濾料纖維表面元素成分分析圖；

圖4脫硝性能測試的實驗裝置圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。

實施例1

將0.3g納米碳纖維加入到50ml去離子水中攪拌溶解，并加入0.0237g的十二烷基硫酸鈉，配置成濃度為0.47g/l的十二烷基硫酸鈉溶液，并置于超聲波清洗器進(jìn)行超聲分散1h，使十二烷基硫酸鈉充分吸附在納米碳纖維表面。將反應(yīng)體系升溫至70℃并緩慢滴加高錳酸鉀溶液，使高錳酸鉀與濾料表面吸附的十二烷基硫酸鈉反應(yīng)，生成無定形二氧化錳；其中高錳酸鉀與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為0.05:1，反應(yīng)時間為3h；最后將獲得的催化劑經(jīng)過濾、洗滌、放入100℃真空干燥箱中烘干得到二氧化錳/納米碳纖維催化劑，并將其研磨至粉末狀，過篩備用；

將上述制備的0.3g催化劑與0.015g聚偏氟乙烯固體研磨至粉末狀并滴加n-甲基吡咯烷酮，將催化劑制成漿液并磨壓涂覆于直徑為3.8cm的圓形聚苯硫醚濾料表面上，邊磨邊壓滴加n-甲基吡咯烷酮，使催化劑滲進(jìn)濾料內(nèi)部，然后烘干n-甲基吡咯烷酮。重復(fù)上述步驟2次，獲得二氧化錳負(fù)載量為35g/m²脫硝功能復(fù)合濾料。

該復(fù)合濾料的脫硝性能在自制管式scr反應(yīng)器中進(jìn)行評價。測試條件：[no]=[nh3]=400ppm，[o2]=5%，n2為平衡氣，氣體流速為700ml?min^-1，溫度設(shè)置為180^oc，用英國km940煙氣分析儀測得脫硝效率為75%。

實施例2

將0.3g納米碳纖維加入到50ml去離子水中攪拌溶解，并加入0.0316g的十二烷基硫酸鈉，配置成濃度為0.72g/l的十二烷基硫酸鈉溶液，并置于超聲波清洗器進(jìn)行超聲分散1.5h，使十二烷基硫酸鈉充分吸附在納米碳纖維表面。將反應(yīng)體系升溫至80℃并緩慢滴加高錳酸鉀溶液，使高錳酸鉀與濾料表面吸附的十二烷基硫酸鈉反應(yīng)，生成無定形二氧化錳；其中高錳酸鉀與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為0.1:1，反應(yīng)時間為2h；最后將獲得的催化劑經(jīng)過濾、洗滌、放入105℃真空干燥箱中烘干得到二氧化錳/納米碳纖維催化劑，并將其研磨至粉末狀，過篩備用；

將上述制備的0.3g催化劑與0.015g聚偏氟乙烯固體研磨至粉末狀并滴加n-甲基吡咯烷酮，將催化劑制成漿液并磨壓涂覆于直徑為3.8cm的圓形聚苯硫醚濾料表面上，邊磨邊壓滴加n-甲基吡咯烷酮，使催化劑滲進(jìn)濾料內(nèi)部，然后烘干n-甲基吡咯烷酮。重復(fù)上述步驟3次，獲得二氧化錳負(fù)載量為45g/m²脫硝功能復(fù)合濾料。

該復(fù)合濾料的脫硝性能在自制管式scr反應(yīng)器中進(jìn)行評價。測試條件：[no]=[nh3]=400ppm，[o2]=5%，n2為平衡氣，氣體流速為700ml?min^-1，溫度設(shè)置為180^oc，用英國km940煙氣分析儀測得脫硝效率為85%。

實施例3

將0.3g納米碳纖維加入到50ml去離子水中攪拌溶解，并加入0.0237g的十二烷基硫酸鈉，配置成濃度為0.47g/l的十二烷基硫酸鈉溶液，并置于超聲波清洗器進(jìn)行超聲分散2h，使十二烷基硫酸鈉充分吸附在納米碳纖維表面。將反應(yīng)體系升溫至85℃并緩慢滴加高錳酸鉀溶液，使高錳酸鉀與濾料表面吸附的十二烷基硫酸鈉反應(yīng)，生成無定形二氧化錳；其中高錳酸鉀與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為0.05:1，反應(yīng)時間為2h；最后將獲得的催化劑經(jīng)過濾、洗滌、放入115℃真空干燥箱中烘干得到二氧化錳/納米碳纖維催化劑，并將其研磨至粉末狀，過篩備用；

將上述制備的0.2g催化劑與0.01g聚偏氟乙烯固體研磨至粉末狀并滴加n-甲基吡咯烷酮，將催化劑制成漿液并磨壓涂覆于直徑為3.8cm的圓形聚苯硫醚濾料表面上，邊磨邊壓滴加n-甲基吡咯烷酮，使催化劑滲進(jìn)濾料內(nèi)部，然后烘干n-甲基吡咯烷酮。重復(fù)上述步驟4次，獲得二氧化錳負(fù)載量為60g/m²脫硝功能復(fù)合濾料。

該復(fù)合濾料的脫硝性能在自制管式scr反應(yīng)器中進(jìn)行評價。測試條件：[no]=[nh3]=400ppm，[o2]=5%，n2為平衡氣，氣體流速為700ml?min^-1，溫度設(shè)置為180^oc，用英國km940煙氣分析儀測得脫硝效率為61%。

實施例4

將0.3g納米碳纖維加入到50ml去離子水中攪拌溶解，并加入0.0237g的十二烷基硫酸鈉，配置成濃度為0.47g/l的十二烷基硫酸鈉溶液，并置于超聲波清洗器進(jìn)行超聲分散1h，使十二烷基硫酸鈉充分吸附在納米碳纖維表面。將反應(yīng)體系升溫至70℃并緩慢滴加高錳酸鉀溶液，使高錳酸鉀與濾料表面吸附的十二烷基硫酸鈉反應(yīng)，生成無定形二氧化錳；其中高錳酸鉀與十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量比為0.2:1，反應(yīng)時間為1h；最后將獲得的催化劑經(jīng)過濾、洗滌、放入105℃真空干燥箱中烘干得到二氧化錳/納米碳纖維催化劑，并將其研磨至粉末狀，過篩備用；

將上述制備的0.2g催化劑與0.01g聚偏氟乙烯固體研磨至粉末狀并滴加n-甲基吡咯烷酮，將催化劑制成漿液并磨壓涂覆于直徑為3.8cm的圓形聚苯硫醚濾料表面上，邊磨邊壓滴加n-甲基吡咯烷酮，使催化劑滲進(jìn)濾料內(nèi)部，然后烘干n-甲基吡咯烷酮。重復(fù)上述步驟3次，獲得二氧化錳負(fù)載量為48g/m²脫硝功能復(fù)合濾料。

該復(fù)合濾料的脫硝性能在自制管式scr反應(yīng)器中進(jìn)行評價。測試條件：[no]=[nh3]=400ppm，[o2]=5%，n2為平衡氣，氣體流速為700ml?min^-1，溫度設(shè)置為180^oc，用英國km940煙氣分析儀測得脫硝效率為68%。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。