一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料及其制备方法.pdf

本发明提供了一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式制成PTFE基布层；(3)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE基布层进行整体浸渍处理后在300-350℃下烧结；(4)将烧结后的PTFE基布层与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。本发明能够显著提高过滤精度与脱硝和二噁英效率。

权利要求书
1.  一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；
(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织方式织造制成PTFE基布层；
(3)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE基布层进行整体浸渍处理，之后在300-350℃进行烧结；
(4)将烧结后的PTFE基布层与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。

2.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的活性金属催化剂选自V2O5、WO3、MoO3/TiO2中的一种或几种。

3.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中活性金属催化剂粉末、PTFE树脂粉末的质量比为1～10:99～90。

4.  根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中活性金属催化剂乳液与PTFE乳液的有效成分的质量比为1-99:99-1。

5.  根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述PTFE乳液的固含量为30～50％。

6.  根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属催化剂乳液的有效成分为V2O5、WO3、MoO3/TiO2中的一种或几种。

7.  根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述活性金属催化剂乳液的固含量为40～60％。

8.  根据权利要求1-7任一所述的方法制备的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料，其特征在于，依次包括含有催化剂的PTFE微孔薄膜层、第一催化剂混合处理液浸渍层、PTFE基布层、第二催化剂混合处理液浸渍层；所述PTFE基布层通过机织制成；所述含有催化剂的PTFE微孔薄膜层与第一催化剂混合处理液浸渍层之间通过热压覆合。

说明书一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保除尘烟气净化领域，特别是涉及一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料及其制备方法。
背景技术
目前，随着经济的快速发展，工业废气的排放急剧增加。我国大气环境的污染日趋严重，并且逐步由煤烟型污染向混合型污染转变，烟尘、SOx、NOx、Hg排放总量已居世界第一。其中氮氧化物、二噁英是大气中主要污染物之一，排放量超过环境自净能力，危害巨大，环境状况形势十分严峻。氮氧化物、二噁英是影响大气质量的最主要的气态污染物，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。
燃煤电厂和垃圾焚烧厂是SOx和NOx排放的大户，烟气中产生的污染物包括硫氧化物、氮氧化物、粉尘、可吸入颗粒物(IP)、二噁英类(PCDD/Fs)、重金属等有害物质。目前，氮氧化物已逐渐成为第一大酸性污染气体，氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，硝酸是酸雨的成因之一，它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染，严重污染环境并危及人体健康。二噁英是一类来源广、毒性强，稳定性高的有机污染物。它是多氯二苯并二噁英和多氯二苯并呋喃的统称，前者75种，后者135种，共210个同族体。这些化合物大部分具有强烈致癌、致畸、致突变的特点。由于二噁英的稳定性及易溶于油脂的特性，一旦进入人体便难以排出，长期积累，将会永久破坏人体的免疫系统及扰乱人体的激素分泌，对人体构成重大伤害。
氮氧化物、二噁英等有害物质引起的环境问题以及对人体健康的危害巨大。虽然，国内外已研究开发了各种各样的烟气脱硝、脱除二噁英等工艺，各有特色，并取得了一定成果，但共同存在一个有害物质的脱除效率问题， 烟气中的氮氧化物、二噁英等有害物质有一定的逃逸现象。
环境效益和经济效益综合考虑将成为今后氮氧化物、二噁英等有害物质防治技术的发展主流。为了进一步提高有害物质的脱除效率，通过研发设计新型功能性环保除尘过滤材料，在滤料中植入活性催化剂，实现在高温烟气进行除尘同时，对高温烟气中含有的氮氧化物、二噁英等有毒有害物质进行催化分解的目的。因此，在原有的环保除尘系统中，无需改变现有的工艺设备和工况条件，即可完成残余氮氧化物、二噁英等有害物质的催化分解。
发明内容
本发明的目的是解决现有脱硫滤料技术中存在的部分问题，提供一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；
(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造制成PTFE基布层；
(3)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE基布层进行整体浸渍处理，之后在300-350℃进行烧结；
(4)将烧结后的PTFE基布层与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。
优选地，所述步骤(1)中的活性金属催化剂选自V2O5、WO3、MoO3/TiO2中的一种或几种。
优选地，所述步骤(1)中活性金属催化剂粉末、PTFE树脂粉末的质量比为1～10:99～90。
优选地，所述步骤(3)中活性金属催化剂乳液与PTFE乳液的有效成分的质量比为1-99:99-1。
优选地，所述PTFE乳液的固含量为30～50％。
优选地，所述活性金属催化剂乳液的有效成分为V2O5、WO3、MoO3/TiO2中的一种或几种。
优选地，所述活性金属催化剂乳液的固含量为40～60％。
根据上述方法制备的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料，依次包括含有催化剂的PTFE微孔薄膜层、第一催化剂混合处理液浸渍层、PTFE基布层、第二催化剂混合处理液浸渍层；所述PTFE基布层通过机织制成；所述含有催化剂的PTFE微孔薄膜层与第一催化剂混合处理液浸渍层之间通过热压覆合。
本发明的有益效果：
(1)本发明的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料具有适用工况范围广，无需改变原有的工艺设备和工况条件，即可完成残余氮氧化物和二噁英等有害物质的催化分解；系统运行安全平稳，低阻高效长寿命等显著特征，能源消耗和运行维护费用减低30％；
(2)本发明的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料同时具有表面过滤的功效，将粉尘截留在滤料的表面，可以实现粉尘量小于5mg/Nm3的近零排放；
(3)本发明的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料在烟尘过滤的同时，由于多层次的催化剂分布层的引入，成倍提升废气与催化剂的接触面积，大幅提高对氮氧化物和二噁英等有害物质的催化分解效率；充分发挥滤料脱除有害物质的功能；
(4)采用超细玻纤与催化PTFE纤维制作基材，保证滤料整体具有较高的拉伸强度，同时具有氮氧化物和二噁英等有害物质的催化分解功能；
(5)本发明的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料耐温性能优秀，能够连续工作温度260℃，瞬间耐温可达280℃，满足催化剂分解氮氧化物、二噁英等有害物质的温度条件和滤袋使用寿命的双重要求。
附图说明
图1是本发明滤料的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性金属催化剂粉末与PTFE树脂粉末混合后，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；(2)将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维采用1-10:1-10交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造制成PTFE基布层；(3)将活性金属催化剂乳液与PTFE乳液混合制成催化剂混合处理液，对PTFE基布层进行整体浸渍处理，之后在300-350℃进行烧结；(4)将烧结后的PTFE基布层与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工。所述步骤(1)中的活性金属催化剂选自V2O5、WO3、MoO3/TiO2中的一种或几种。所述步骤(1)中活性金属催化剂粉末、PTFE树脂粉末的质量比为1～10:99～90。所述步骤(3)中活性金属催化剂乳液与PTFE乳液的有效成分的质量比为1-99:99-1。所述PTFE乳液的固含量为30～50％。所述活性金属催化剂乳液的有效成分为V2O5、WO3、MoO3/TiO2中的一种或几种。所述活性金属催化剂乳液的固含量为40～60％。
根据上述方法制备的脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料，依次包括含有催化剂的PTFE微孔薄膜层、第一催化剂混合处理液浸渍层、PTFE基布层、第二催化剂混合处理液浸渍层；所述PTFE基布层通过机织制成；所述含有催化剂的PTFE微孔薄膜层与第一催化剂混合处理液浸渍层之间通过热压覆合。
实施例1
将活性催化剂V2O5/TiO2微粉与PTFE树脂按3:97的比例均匀的混合在一起，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；其中，助剂的种类及质量可以根据需要任意选择。含有催化剂的PTFE纤维主要用于制作机织过滤布，含有催化剂的PTFE微孔薄膜最终覆合在滤料的表面。通过在滤料中植入活性催化剂的方式，达到在过滤烟尘的同时脱除烟 气中氮氧化物和二噁英等有害物质的功效。具体步骤如下：
一是将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维在织布前的整经工序，采用1:2交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造成PTFE基布，得到PTFE基布层3；
二是将固含量为50％的活性金属催化剂乳液与固含量为40％的PTFE乳液按有效成分的质量比为25:75制成催化剂混合处理液，对PTFE过滤布进行整体浸渍处理，经过325℃的高温烧结后，在机织滤布基材层的上下表面形成第一催化剂混合处理液浸渍层2和第二催化剂混合处理液浸渍层4。
三是滤料整体浸渍处理后与含有催化剂的PTFE微孔薄膜1同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工，使含有催化剂的PTFE微孔薄膜与基材牢固的结合在一起，最终制成脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料。
脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料整体分为四个层次：由迎尘面到净气面依次为含有催化剂的PTFE微孔薄膜层1，第一催化剂混合乳液浸渍处理层2，PTFE基布层3，第二催化剂混合乳液浸渍处理层4。
脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料，显著提高滤料的过滤精度，滤料由外到内(迎尘面到净气面)形成多层次的活性催化剂分布层，当高温烟气经过时，粉尘被阻隔在滤料的表面；含有有害物质的气体通过时，氮氧化物和二噁英等有害物质与活性催化剂发生反应，有害成份被分解为无害的物质与粉尘一并进行收集，从而实现烟气除尘和脱除有害物质的双重功效。
脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料的参数

实施例2
将活性催化剂V2O5-WO3/TiO2微粉与PTFE树脂按6:94的比例均匀的混合在一起，分别制成含有催化剂的PTFE纤维和含有催化剂的PTFE微孔薄膜；其中，助剂的种类及质量可以根据需要任意选择。含有催化剂的PTFE纤维主要用于制作机织过滤布，含有催化剂的PTFE微孔薄膜最终覆合在滤料的表面。通过在滤料中植入活性催化剂的方式，达到在过滤烟尘的同时脱除烟气中氮氧化物和二噁英等有害物质的功效。具体步骤如下：
一是将含有催化剂的PTFE纤维与高强PTFE纤维在织布前的整经工序，采用1:1交替布置的方式制成经轴，采用机织的方式织造成PTFE基布，得到PTFE基布层3；
二是将固含量为45％的活性金属催化剂乳液与固含量为45％的PTFE乳液按有效成分的质量比为40:60制成催化剂混合处理液，对PTFE过滤布进行整体浸渍处理，经过350℃的高温烧结后，在机织滤布基材层的上下表面形成第一催化剂混合处理液浸渍层2和第二催化剂混合处理液浸渍层4。
三是滤料整体浸渍处理后与含有催化剂的PTFE微孔薄膜1同时引入热覆膜机中，表面进行热压覆膜加工，使含有催化剂的PTFE微孔薄膜与基材牢固的结合在一起，最终制成脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料。
脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料整体分为四个层次：由迎尘面到净气面依次为含有催化剂的PTFE微孔薄膜层1，第一催化剂混合乳液浸渍处理层2，PTFE基布层3，第二催化剂混合乳液浸渍处理层4。
脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料，显著提高滤料的过滤精度，滤料由外到内(迎尘面到净气面)形成多层次的活性催化剂分布层，当高温烟气经过时，粉尘被阻隔在滤料的表面；含有有害物质的气体通过时，氮氧化物和二噁英等有害物质与活性催化剂发生反应，有害成份被分解为无害的物质与粉尘一并进行收集，从而实现烟气除尘和脱除有害物质的双重功效。
脱硝和二噁英的高性能聚四氟乙烯功能性滤料

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。