本發(fā)明屬于pps濾料功能化改性技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種一步法制備苯胺類導(dǎo)電聚合物原位包覆的pani@mno2/pps脫硝濾料。

背景技術(shù)：

來自固定源的nox作為一種重要的大氣污染物，不僅會(huì)造成生態(tài)破壞，還嚴(yán)重影響人體健康。鑒于此，許多國(guó)家都制定了嚴(yán)格的nox排放法，相應(yīng)的nox脫除技術(shù)也得到了廣泛的研究和應(yīng)用。其中，用nh3選擇性催化還原no（nh3-scr）作為一種最成熟的脫硝技術(shù)得到了商業(yè)應(yīng)用。但是，其所用的v-基催化劑存在運(yùn)行溫度窗口高（300-400℃），v-基催化劑有毒和安裝費(fèi)用高等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)低溫（<200℃）活性優(yōu)異的nh3-scr是很重要的。

固定源污染物除了nox外，還存在一些顆粒物（pm2.5，pm10）?；诖?，固定源袋式除塵技術(shù)得到廣泛應(yīng)用和研究，其核心是濾料。需要指出的是，聚苯硫醚（pps）由于其自身的阻燃、熱穩(wěn)定好，耐酸堿和老化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)的pps濾袋僅有單一的除塵功能，鑒于此，本發(fā)明以實(shí)驗(yàn)室自制的mno2催化劑為活性組份，利用苯胺類導(dǎo)電聚合物在pps表面的原位包覆技術(shù)，得到粘結(jié)強(qiáng)度較好pani@mno2/pps脫硝功能濾料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種苯胺類導(dǎo)電聚合物原位包覆pani@mno2/pps脫硝濾料的制備方法。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有脫硝催化劑低溫活性不佳、制備方法復(fù)雜和pps除塵濾料功能單一的問題。

本發(fā)明利用多次超聲浸漬法將苯胺類單體其負(fù)載于pps濾料，然后以kmno4為氧化劑，使苯胺類導(dǎo)電聚合物原位聚合在pps表面，同時(shí)在pps濾料生成mno2催化劑，實(shí)現(xiàn)一步法原位包覆，從而提高mno2催化劑與pps濾料的粘結(jié)強(qiáng)度，得到pani@mno2/pps脫硝濾料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體實(shí)施方案如下：

pani@mno2/pps脫硝濾料的制備方法：

a.配置20ml，濃度為0.15mol/l的苯胺類（pani）單體的乙醇溶液，超聲20min，使其分散均勻；其中pani指的是聚苯胺、聚鄰苯二胺和聚對(duì)苯二胺中的一種；

b.將pps濾料剪成小圓片（質(zhì)量0.7g），置于步驟a形成的均勻分散液中，充分超聲浸漬至乙醇揮發(fā)完全；然后，取出濾料，在120℃下烘干12h得到負(fù)載苯胺類單體的pps濾料；所用的聚苯硫醚（pps）濾料為燒毛的原始pps濾料（針刺或水刺）。

c.配置50ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乙酸溶液，將步驟b所得負(fù)載苯胺類單體的pps濾料放置其中充分浸漬；

d.將0.002mol的kmno4溶于50ml去離子水中，超聲20min，使其形成均勻kmno4溶液，然后將其逐滴加入到步驟c溶液中，80℃連續(xù)攪拌反應(yīng)24h，得到粘結(jié)強(qiáng)度較高的pani@mno2/pps脫硝濾料；

e.將步驟d得到的pani@mno2/pps脫硝濾料分別用蒸餾水，乙醇沖洗數(shù)次后，120℃烘干12h，得到苯胺類導(dǎo)電聚合物原位包覆的pani@mno2/pps脫硝濾料。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明主要包括兩個(gè)部分：（一），以乙醇為溶劑，用超聲浸漬法將苯胺類單體（pani）負(fù)載到pps表面。（二），以kmno4為氧化劑，使苯胺類單體原位聚合在pps表面，同時(shí)將kmno4的還原產(chǎn)物mno2低溫脫硝催化劑負(fù)載到pps濾料，從而提高mno2催化劑與pps濾料的粘結(jié)強(qiáng)度和復(fù)合濾料的機(jī)械性能，得到pani@mno2/pps脫硝濾料。由于形成mno2的同時(shí)在濾料表面包覆一層聚苯胺薄膜，得到分散性好且與濾料結(jié)合緊密催化層；聚苯胺薄膜一方面增加濾料的強(qiáng)度，另一方面由于聚苯胺自身的導(dǎo)電性，使得濾料具有抗靜電性，過濾煙灰時(shí)，顆粒物不易吸附在濾料表面，減少濾料定期清洗的次數(shù)。

附圖說明

圖1包覆苯胺類導(dǎo)電聚合物前后聚苯硫醚濾料的fsem圖；

圖2不同mno2催化劑負(fù)載量下pani@mno2/pps的轉(zhuǎn)化率；

圖3脫硝活性測(cè)試裝置示意圖：

1為汽源；2為減壓閥；3為質(zhì)量流量計(jì)；4為混合器；5為空氣預(yù)熱器；6為催化床；7為測(cè)試樣品；8為煙氣分析儀；

圖4pani@mno2/pps的xrd譜圖；

圖5-1pani@mno2/pps的xps寬帶譜圖；

圖5-2是pani@mno2/pps的xps圖譜mn譜峰；

圖5-3是pani@mno2/pps的xps圖譜n譜峰；

圖5-4為pani@mno2/pps的xps圖譜o譜峰。

具體實(shí)施方式

以下是本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，用以進(jìn)一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此。

下列實(shí)施例中的pps針刺、水刺氈濾料來源于廈門三維絲有限責(zé)任公司。

實(shí)施例1

a.將0.003mol的鄰苯二胺溶于20ml無水乙醇中，超聲20min，使其分散均勻。

b.將pps濾料剪成半徑2.5cm的小圓片，質(zhì)量為0.7g。置于步驟a形成的均勻分散液中，充分超生浸漬至乙醇揮發(fā)完全。然后，取出濾料，在120℃下烘干12h得到負(fù)載苯胺類單體的pps濾料。

c.將50μl乙酸溶液溶于50ml去離子水中，形成混合溶液，并將步驟b所得pps濾料充分浸漬到其中。

d.將0.002mol的kmno4溶于50ml去離子水中，超聲20min，使其形成均勻kmno4溶液，然后將其逐滴加入到步驟c溶液中，80℃連續(xù)攪拌反應(yīng)12h。

e.將步驟d所得pps濾料分別用蒸餾水，乙醇沖洗數(shù)次后，120℃烘干12h，得到苯胺類導(dǎo)電聚合物原位包覆的pani@mno2/pps脫硝濾料。

脫硝效率測(cè)試條件：[no]=[nh3]=440ppm,[o2]=5%，n2為平衡氣，空速為whsv=1.35*10⁶ml.gcat^-1.h^-1，80-180℃的脫硝效率達(dá)到35~60%。

實(shí)施例2

a.將0.003mol的苯胺溶于20ml無水乙醇中，超聲20min，使其分散均勻。

b.將pps濾料剪成半徑2.5cm的小圓片，質(zhì)量為0.7g。置于步驟a形成的均勻分散液中，充分超生浸漬至乙醇揮發(fā)完全。然后，取出濾料，在120℃下烘干12h得到負(fù)載苯胺類單體的pps濾料。

c.將50μl的乙酸溶液溶于50ml去離子水中，形成混合溶液，并將步驟b所得pps濾料充分浸漬到其中。

d.將0.002mol的kmno4溶于50ml去離子水中，超聲20min，使其形成均勻kmno4溶液，然后將其逐滴加入到步驟c溶液中，80℃連續(xù)攪拌反應(yīng)24h。

e.將步驟d所得pps濾料分別用蒸餾水，乙醇沖洗數(shù)次后，120℃烘干12h，得到苯胺類導(dǎo)電聚合物原位包覆的pani@mno2/pps脫硝濾料。

脫硝效率測(cè)試條件：[no]=[nh3]=440ppm，[o2]=5%，n2為平衡氣，空速為whsv=8.97*10⁵ml.gcat^-1.h^-1，80-180℃的脫硝效率達(dá)到40~70%。

實(shí)施例3

a.將0.003mol的對(duì)苯二胺溶于20ml無水乙醇中，超聲20min，使其分散均勻。

b.將pps濾料剪成半徑2.5cm的小圓片，質(zhì)量為0.7g。置于步驟a形成的均勻分散液中，充分超生浸漬至乙醇揮發(fā)完全。然后，取出濾料，在120℃下烘干12h得到負(fù)載苯胺類單體的pps濾料。

c.將50μl的乙酸溶液溶于50ml去離子水中，形成混合溶液，并將步驟b所得pps濾料充分浸漬到其中。

d.將0.002mol的kmno4溶于50ml去離子水中，超聲20min，使其形成均勻kmno4溶液，然后將其逐滴加入到步驟c溶液中，80℃連續(xù)攪拌反應(yīng)48h。

e.將步驟d所得pps濾料分別用蒸餾水，乙醇沖洗數(shù)次后，120℃烘干12h，得到苯胺類導(dǎo)電聚合物原位包覆的pani@mno2/pps脫硝濾料。

脫硝效率測(cè)試條件：[no]=[nh3]=440ppm，[o2]=5%，n2為平衡氣，空速為whsv=6.73*10⁵ml.gcat^-1.h^-1，80-180℃的脫硝效率達(dá)到40~85%。

圖1為包覆苯胺類導(dǎo)電聚合物前后聚苯硫醚濾料的fsem圖；圖2為不同mno2催化劑負(fù)載量下pani@mno2/pps的轉(zhuǎn)化率；圖3為脫硝活性測(cè)試裝置示意圖1為汽源；2為減壓閥；3為質(zhì)量流量計(jì)；4為混合器；5為空氣預(yù)熱器；6為催化床；7為測(cè)試樣品；8為煙氣分析儀；圖4為pani@mno2/pps的xrd譜圖，xrd圖中兩個(gè)位置的峰都是pps的特征峰，沒有出現(xiàn)mno2的衍射特征峰，表明濾料上負(fù)載的mno2催化劑是無定型的；圖5-1是pani@mno2/pps的xps寬帶圖譜，100~200ev之間的是s1s；280~290之間的是c1s；520~540ev之間的是o1s；640~660ev之間的是mn2p由于含量很少，n1s的峰不明顯，一般在400ev左右。圖5-2是pani@mno2/pps的xps圖譜mn譜峰；mn2p的xps峰：644.6ev：mn2p3/2，656.2ev：mn2p1/2，差值為11.6ev，證明是mno2。圖5-3是pani@mno2/pps的xps圖譜n譜峰；n1s峰形不明顯，說明氮元素含量較少，三條擬合峰對(duì)應(yīng)三種結(jié)合能的氮原子，三種化學(xué)狀態(tài)的氮原子：399.3ev：–nh–；401.5ev、404ev為帶正電荷的氮原子，表明鄰苯二胺已經(jīng)在濾料表面聚合。圖5-4為pani@mno2/pps的xps圖譜o譜峰；o1s的xps峰：530ev處為晶格氧；532ev處為濾料表面吸附的氧；顯然表面吸附氧所占比例要遠(yuǎn)大于晶格氧，有利于催化反應(yīng)的進(jìn)行。