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1、(10)申请公布号 CN 103495346 A (43)申请公布日 2014.01.08 CN 103495346 A (21)申请号 201310471663.7 (22)申请日 2013.10.09 B01D 71/02(2006.01) B01D 67/00(2006.01) B01D 53/22(2006.01) (71)申请人 山东工业陶瓷研究设计院有限公司 地址 255000 山东省淄博市张店区柳泉路西 三巷 5 号 (72)发明人 张晓丽 赵世凯 薛友祥 巩玉贤 穆晓燕 张鹤 曹俊昌 (74)专利代理机构 青岛发思特专利商标代理有 限公司 37212 代理人 马俊荣 (54) 。
2、发明名称 含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜及其制备方 法 (57) 摘要 本发明属于无机非金属材料领域, 具体涉及 一种含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜及其制备 方法。由质量分数为 90-99% 的陶瓷膜支撑体和 1-10% 催化剂制成复合体, 然后在外表喷涂陶瓷 膜涂层制成。其中 : 催化剂为 SCR 脱硝催化剂, 陶 瓷膜支撑体由骨料、 高温结合剂、 增孔剂、 成型助 剂和脱模剂制成。制备方法为先制备陶瓷膜支撑 体, 然后将催化剂复合到支撑体的孔道内, 再在外 表面喷涂一层陶瓷膜涂层材料, 经过热处理制备 得到陶瓷膜材料。制备得到的陶瓷膜材料具有高 过滤精度、 高透过性、 耐冲刷的优点, 兼有除尘。
3、及 催化功能, 实现脱硝与除尘的一体化, 改变以前独 立操作单元分步进行的传统模式。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103495346 A CN 103495346 A 1/1 页 2 1. 一种含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 由质量分数为 90-99% 的陶瓷膜 支撑体和 1-10% 催化剂制成复合体, 然后在外表喷涂陶瓷膜涂层制成。 2.根据权利要求1所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 催化剂为SCR 脱硝催化剂。。
4、 3. 根据权利要求 1 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 陶瓷膜支撑 体由如下质量份数的原料制成 : 骨料70-95份、 高温结合剂5-30份、 增孔剂1-10份、 成型助 剂 0.5-7 份和脱模剂 0.05-1 份, 其中 : 骨料和高温结合剂共 100 份。 4. 根据权利要求 3 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 骨料为碳化 硅、 刚玉、 堇青石、 铝矾土或莫来石, 粒径为 100-500 目。 5. 根据权利要求 3 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 高温结合剂 由如下质量百分数的原料组成 : 耐火粘土92-95%和助熔剂。
5、5-8%, 其中 : 耐火粘土为铝矾土、 樟村土、 苏州土、 大同土、 膨润土或坊子土中的一种或多种以任意比例混合 ; 助熔剂为钾长 石、 烧滑石、 硼钙石或方解石中的一种或多种以任意比例混合。 6. 根据权利要求 3 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 增孔剂为粒 径 10-20mm 的木炭或核桃粉中的一种或两种以任意比例混合 ; 成型助剂为树脂 ; 脱模剂为 石墨。 7. 根据权利要求 1 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 其特征在于 : 陶瓷膜涂层 为氧化铝。 8. 一种权利要求 1-7 任一所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜的制备方法, 其特征 在于 : 包括以下。
6、步骤 : (1) 陶瓷膜支撑体的制备 : 将骨料中添加高温结合剂、 增孔剂、 成型助剂以及脱模剂, 混合均匀后等静压成型, 然 后热处理制备得到陶瓷膜支撑体 ; (2) 催化剂复合 : 将催化剂通过浸渍沉着或者真空抽滤复合到支撑体的孔道内, 在孔道的内表面形成一 层均匀的催化剂涂层, 涂层厚度 1-10m, 负载量 30%, 得到复合体 ; (3) 覆膜 : 将复合体外表面喷涂一层陶瓷膜涂层, 经过热处理制备得到陶瓷膜。 9. 根据权利要求 8 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜的制备方法, 其特征在于 : 步骤 (1) 中等静压成型的压力为 40-150MPa, 热处理温度为 1000-13。
7、00, 热处理时间为 2-4 小时 ; 步骤 (3) 中热处理温度 300-400, 热处理时间为 2-3 小时。 10. 根据权利要求 8 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜的制备方法, 其特征在于 : 步骤 (3) 中陶瓷膜涂层的膜层厚度为 0.5-5 毫米。 权 利 要 求 书 CN 103495346 A 2 1/4 页 3 含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于无机非金属材料领域, 具体涉及一种含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜 及其制备方法。 背景技术 0002 传统的除尘技术主要包括旋风除尘、 布袋除尘、 静电除尘等, 这些技术为粉尘排放 的控制做出了。
8、巨大的贡献, 但对于高温热气体的净化, 传统除尘技术却很难实现, 如旋风除 尘存在分离精度差的问题 ; 静电除尘技术压力损失小, 但设备庞大, 投资较高, 除尘效率低 且对粉尘具有选择性。 布袋除尘虽然具有较高的粒子去除效率, 但存在耐温性差 (最高使用 温度 280) 和滤袋易腐蚀问题。陶瓷材料以其特有的耐高温、 高压和介质腐蚀以及良好的 过滤和清洗再生性能, 在高温热气体净化领域显示了特有的优越性, 近年来高温陶瓷热气 体过滤技术已逐渐发展成为最主要发展的高温热气体过滤技术。 0003 目前对于高温有毒有害气体的净化, 现有的处理技术只是系统的集成, 脱硫、 脱 硝、 除尘三者通常是独立的。
9、操作单元, 需分别经过各自独立的脱硫反应器、 脱硝反应器和除 尘过滤器完成, 特别是由于热催化剂需要一定的启动温度, 而受限于除尘技术的使用温度 (通常低于 300) , 脱硝工艺通常设置在除尘工艺前面, 含尘气体对催化剂的冲刷、 腐蚀、 毒 化作用非常显著, 造成催化功能的衰减与失效, 对整个净化系统的运行效率和成本造成了 严重影响。另外, 对于垃圾焚烧行业, 目前采用的方式是对高温含尘有有毒气体体水冷后, 再由布袋除尘, 该方式通过降温除尘不仅浪费了大量的显热, 水冷工艺还产生了二次污染。 而且该方式也只能用于去除高温含尘有有毒气体体中的含尘颗粒, 对于其中的氮氧化物、 二噁英等有毒成分的。
10、去除效果则不明显。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种高温含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 兼有除尘及催化 功能的陶瓷膜组件, 真正实现脱硝与除尘的一体化, 改变以前独立操作单元分步进行的传 统模式 ; 并提供其制备方法, 简单易实施。 0005 本发明所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜, 由质量分数为 90-99% 的陶瓷膜 支撑体和 1-10% 催化剂制成复合体, 然后在外表喷涂陶瓷膜涂层制成。 0006 其中 : 0007 催化剂为 SCR 脱硝催化剂, 具有催化脱硝功能。 0008 陶瓷膜支撑体由如下质量份数的原料制成 : 骨料70-95份、 高温结合剂5-30份、 增 孔剂 1。
11、-10 份、 成型助剂 0.5-7 份和脱模剂 0.05-1 份, 其中 : 骨料和高温结合剂共 100 份。 0009 骨料为碳化硅、 刚玉、 堇青石或莫来石, 粒径为 100-500 目。 0010 高温结合剂由如下质量百分数的原料组成 : 耐火粘土 92-95% 和助熔剂 5-8%, 其 中 : 助熔剂为钾长石、 烧滑石、 硼钙石或方解石中的一种或多种以任意比例混合。 0011 耐火粘土为铝矾土、 樟村土、 苏州土、 大同土、 膨润土或坊子土中的一种或多种以 说 明 书 CN 103495346 A 3 2/4 页 4 任意比例混合。 0012 增孔剂为粒径 10-20mm 的木炭或核桃。
12、粉中的一种或两种以任意比例混合。增孔剂 粒径是根据目标产品所需孔径来定的, 孔径过大会造成产品大孔缺陷, 太小会影响产品透 气性。 0013 成型助剂为树脂。树脂优选酚醛乙烯基脂树脂 T-158#, 济南昌华树脂化工有限公 司生产。 0014 脱模剂优选为石墨。 0015 陶瓷膜涂层为氧化铝。 0016 本发明中各组分起到协同作用, 在只有除尘功能的陶瓷膜支撑体上复合催化剂, 使陶瓷膜在除尘的同时兼有催化脱硝的功能, 实现脱硝与除尘一体化。 0017 所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜的制备方法, 包括以下步骤 : 0018 (1) 陶瓷膜支撑体的制备 : 0019 将骨料中添加高温结合剂、 。
13、增孔剂、 成型助剂以及脱模剂, 混合均匀后等静压成 型, 然后热处理制备得到陶瓷膜支撑体 ; 0020 (2) 催化剂复合 : 0021 将催化剂通过浸渍沉着或者真空抽滤复合到支撑体的孔道内, 在孔道的内表面形 成一层均匀的催化剂涂层, 涂层厚度 1-10m, 负载量 30%, 得到复合体 ; 0022 (3) 覆膜 : 0023 将复合体外表面喷涂一层陶瓷膜涂层, 经过热处理制备得到陶瓷膜。 0024 步骤 (1) 中等静压成型的压力为 40-150MPa, 热处理温度为 1000-1300, 热处理 时间为 2-4 小时。步骤 (1) 制备得到的陶瓷膜支撑体具有高负载量、 高强度、 高通量。
14、、 抗热 震性能好的特点。 0025 步骤 (2) 中催化剂负载量 30%, 催化剂负载量越高催化效果好, 但是负载量过高 会造成孔的堵塞, 催化剂负载量优选 30%-50%。 0026 步骤 (3) 中热处理温度 300-400, 热处理时间 2-3 小时。 0027 步骤 (3) 中陶瓷膜涂层的膜层厚度为 0.5-5 毫米。涂层厚度影响陶瓷膜材料透过 性能, 过厚透气性能不好, 但过薄会发生漏膜现象, 起不到除尘效果。 0028 综上所述, 本发明具有以下优点 : 0029 (1) 制备得到的陶瓷膜具有高过滤精度、 高透过性、 耐冲刷的优点。 0030 (2) 制备得到的陶瓷膜兼有除尘及催。
15、化功能, 真正实现脱硝与除尘的一体化, 改变 以前独立操作单元分步进行的传统模式。 0031 (3) 制备方法简单易实施。 具体实施方式 0032 下面结合实施例对本发明做进一步说明。 0033 实施例 1 0034 (1) 陶瓷膜支撑体的制备 : 0035 配料 : 按质量份数将 300 目经过整形的碳化硅骨料 95 份、 高温结合剂 5 份、 粒径 10mm 的木炭 8 份、 酚醛乙烯基酯树脂 T-158#6 份、 石墨 0.07 份混合均匀, 其中 : 所述高温结 说 明 书 CN 103495346 A 4 3/4 页 5 合剂由如下质量百分数的原料组成 : 苏州土 95% 和方解石 。
16、5%。 0036 将原料混合均匀后, 在混料机中混合均匀进行等静压成型, 压力为 60MPa ; 将成型 后的支撑体脱模后进行热处理, 热处理温度为 1200, 热处理时间为 3 小时 ; 得到陶瓷膜支 撑体。 0037 (2) 催化剂复合 : 0038 将催化剂纳米粉 (0.50.3m) 通过浸渍 - 沉着 12h 涂覆到步骤 (1) 得到的陶瓷 膜支撑体孔道内, 负载量 32%, 其中 : 催化剂为 SCR 脱硝催化剂。 0039 (3) 覆膜 : 0040 将步骤 (2) 制得的复合体外表面喷涂一层高温陶瓷膜料浆。形成 1mm 厚, 孔径 0.1 微米的陶瓷膜涂层。然后将上述试样放入马弗。
17、炉中, 以 0.5 /min 的升温速度升至 400, 保温 3 小时, 在支撑体上制得高温陶瓷膜。 0041 使用效果 : 0042 采用此法制备的陶瓷膜过滤原件, 膜表面完整, 厚度均匀, 厚度为 1.5mm, 通量稳 定, 过滤精度 0.1m, 脱硝效率 95%。 0043 实施例 2 0044 (1) 陶瓷膜支撑体的制备 : 0045 配料 : 按质量份数将 200 目经过整形的碳化硅骨料 90 份、 高温结合剂 10 份、 粒径 20mm 的木炭 6 份、 酚醛乙烯基酯树脂 T-158#7 份、 石墨 0.05 份混合均匀, 其中 : 所述高温结 合剂由如下质量百分数的原料组成 : 。
18、大同土 92% 和方解石 8%。 0046 将原料混合均匀后, 在混料机中混合均匀进行等静压成型, 压力为 80MPa ; 将成型 后的支撑体脱模后进行热处理, 热处理温度为 1000, 热处理时间为 4 小时 ; 得到陶瓷膜支 撑体。 0047 (2) 催化剂复合 : 0048 将催化剂纳米粉 (31m) 通过真空抽滤、 涂覆到步骤 (1) 制备得到的陶瓷膜支 撑体孔道内, 负载量 35%, 其中 : 催化剂为 SCR 脱硝催化剂。 0049 (3) 覆膜 : 0050 将步骤 (2) 制得的复合体外表面喷涂一层高温陶瓷膜料浆。形成 2mm 厚, 孔径 1 微 米的陶瓷膜涂层。然后将上述试样。
19、放入马弗炉中, 以 1 /min 的升温速度升至 300, 保温 3 小时, 在支撑体上制得高温陶瓷膜。 0051 使用效果 : 0052 采用此法制备的陶瓷膜过滤原件, 膜表面完整, 厚度均匀, 厚度为 1mm, 通量稳定, 过滤精度 1m, 脱硝效率 98%。 0053 实施例 3 0054 (1) 陶瓷膜支撑体的制备 : 0055 配料 : 按质量份数将 400 目经过整形的刚玉骨料 70 份、 高温结合剂 30 份、 粒径 15mm 的核桃粉 2 份、 酚醛乙烯基酯树脂 T-158#1 份、 石墨 1 份混合均匀, 其中 : 所述高温结 合剂由如下质量百分数的原料组成 : 膨润土 94。
20、% 和钾长石 6%。 0056 将原料混合均匀后, 在混料机中混合均匀进行等静压成型, 压力为 150MPa ; 将成 型后的支撑体脱模后进行热处理, 热处理温度为 1300, 热处理时间为 2 小时 ; 得到陶瓷膜 说 明 书 CN 103495346 A 5 4/4 页 6 支撑体。 0057 (2) 催化剂复合 : 0058 将催化剂纳米粉 (1.00.3m) 通过浸渍 - 沉着 11h 涂覆到步骤 (1) 得到的陶瓷 膜支撑体孔道内, 负载量 34%, 其中 : 催化剂为 SCR 脱硝催化剂。 0059 (3) 覆膜 : 0060 将步骤 (2) 制得的复合体外表面喷涂一层高温陶瓷膜料浆。形成 1mm 厚, 孔径 0.5 微米的陶瓷膜涂层。然后将上述试样放入马弗炉中, 以 1.5 /min 的升温速度升至 400, 保温 3 小时, 在支撑体上制得高温陶瓷膜。 0061 使用效果 : 0062 采用此法制备的陶瓷膜过滤原件, 膜表面完整, 厚度均匀, 厚度为 1.2mm, 通量稳 定, 过滤精度 0.5m, 脱硝效率 97%。 说 明 书 CN 103495346 A 6 。