一步法制备苯胺类导电聚合物原位包覆的脱硝滤料制造技术

本发明专利技术提供了一种一步法制备苯胺类导电聚合物原位包PANI@MnO2/PPS脱硝滤料的制备方法，属于PPS滤料功能化改性技术领域。通过对PPS滤料进行苯胺类导电聚合物原位包覆的同时生成MnO2低温脱硝催化剂，增加MnO2催化剂和PPS滤料的粘结强度的同时，赋予 PPS滤料更好机械性能。本发明专利技术通过对形成MnO2的同时在滤料表面包覆一层聚苯胺薄膜，得到分散性好且与滤料结合紧密催化层；聚苯胺薄膜一方面增加滤料的强度，另一方面由于聚苯胺自身的导电性，使得滤料具有抗静电性，过滤烟灰时，颗粒物不易吸附在滤料表面，减少滤料定期清洗的次数。

One step method for preparing aniline type conductive polymers in situ coated denitration media

The invention provides a method for preparing an in-situ conducting PANI@MnO2/PPS denitration filter material of an aniline conducting polymer by one-step method, belonging to the technical field of the PPS filter material functional modification. Based on the PPS filter and aniline coated conductive polymer in situ generation of MnO2 DeNOx Catalyst, increase the bonding strength of MnO2 catalyst and PPS filter at the same time, given the mechanical properties of PPS filter is better. The present invention by coating a layer of polyaniline film in the filter material is formed on the surface of MnO2 at the same time, get a good dispersion and closely combined with catalytic layer material; polyaniline film on the one hand to increase the strength of the filter, on the other hand, because the conductive polyaniline itself, the filter material has the antistatic property of the filter when the soot particles, is not easy to absorb on the media surface, reducing the number of regular cleaning of the filter.

【技术实现步骤摘要】
一步法制备苯胺类导电聚合物原位包覆的脱硝滤料
本专利技术属于PPS滤料功能化改性
，特别涉及到一种一步法制备苯胺类导电聚合物原位包覆的PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。
技术介绍
来自固定源的NOx作为一种重要的大气污染物，不仅会造成生态破坏，还严重影响人体健康。鉴于此，许多国家都制定了严格的NOx排放法，相应的NOx脱除技术也得到了广泛的研究和应用。其中，用NH3选择性催化还原NO（NH3-SCR）作为一种最成熟的脱硝技术得到了商业应用。但是，其所用的V-基催化剂存在运行温度窗口高（300-400℃），V-基催化剂有毒和安装费用高等缺点。因此，开发低温（<200℃）活性优异的NH3-SCR是很重要的。固定源污染物除了NOx外，还存在一些颗粒物（PM2.5，PM10）。基于此，固定源袋式除尘技术得到广泛应用和研究，其核心是滤料。需要指出的是，聚苯硫醚（PPS）由于其自身的阻燃、热稳定好，耐酸碱和老化能力强等优点得到了广泛的应用。但是，传统的PPS滤袋仅有单一的除尘功能，鉴于此，本专利技术以实验室自制的MnO2催化剂为活性组份，利用苯胺类导电聚合物在PPS表面的原位包覆技术，得到粘结强度较好PANI@MnO2/PPS脱硝功能滤料。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种苯胺类导电聚合物原位包覆PANI@MnO2/PPS脱硝滤料的制备方法。本专利技术旨在解决现有脱硝催化剂低温活性不佳、制备方法复杂和PPS除尘滤料功能单一的问题。本专利技术利用多次超声浸渍法将苯胺类单体其负载于PPS滤料，然后以KMnO4为氧化剂，使苯胺类导电聚合物原位聚合在PPS表面，同时在PPS滤料生成MnO2催化剂，实现一步法原位包覆，从而提高MnO2催化剂与PPS滤料的粘结强度，得到PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。为实现上述目的，本专利技术的具体实施方案如下：PANI@MnO2/PPS脱硝滤料的制备方法：a.配置20mL，浓度为0.15mol/L的苯胺类（PANI）单体的乙醇溶液，超声20min，使其分散均匀；其中PANI指的是聚苯胺、聚邻苯二胺和聚对苯二胺中的一种；b.将PPS滤料剪成小圆片（质量0.7g），置于步骤a形成的均匀分散液中，充分超声浸渍至乙醇挥发完全；然后，取出滤料，在120℃下烘干12h得到负载苯胺类单体的PPS滤料；所用的聚苯硫醚（PPS）滤料为烧毛的原始PPS滤料（针刺或水刺）。c.配置50mL质量分数为1%的乙酸溶液，将步骤b所得负载苯胺类单体的PPS滤料放置其中充分浸渍；d.将0.002mol的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声20min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其逐滴加入到步骤c溶液中，80℃连续搅拌反应24h，得到粘结强度较高的PANI@MnO2/PPS脱硝滤料；e.将步骤d得到的PANI@MnO2/PPS脱硝滤料分别用蒸馏水，乙醇冲洗数次后，120℃烘干12h，得到苯胺类导电聚合物原位包覆的PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。本专利技术的显著优点在于：本专利技术主要包括两个部分：（一），以乙醇为溶剂，用超声浸渍法将苯胺类单体（PANI）负载到PPS表面。（二），以KMnO4为氧化剂，使苯胺类单体原位聚合在PPS表面，同时将KMnO4的还原产物MnO2低温脱硝催化剂负载到PPS滤料，从而提高MnO2催化剂与PPS滤料的粘结强度和复合滤料的机械性能，得到PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。由于形成MnO2的同时在滤料表面包覆一层聚苯胺薄膜，得到分散性好且与滤料结合紧密催化层；聚苯胺薄膜一方面增加滤料的强度，另一方面由于聚苯胺自身的导电性，使得滤料具有抗静电性，过滤烟灰时，颗粒物不易吸附在滤料表面，减少滤料定期清洗的次数。附图说明图1包覆苯胺类导电聚合物前后聚苯硫醚滤料的FSEM图；图2不同MnO2催化剂负载量下PANI@MnO2/PPS的转化率；图3脱硝活性测试装置示意图：1为汽源；2为减压阀；3为质量流量计；4为混合器；5为空气预热器；6为催化床；7为测试样品；8为烟气分析仪；图4PANI@MnO2/PPS的XRD谱图；图5-1PANI@MnO2/PPS的XPS宽带谱图；图5-2是PANI@MnO2/PPS的XPS图谱Mn谱峰；图5-3是PANI@MnO2/PPS的XPS图谱N谱峰；图5-4为PANI@MnO2/PPS的XPS图谱O谱峰。具体实施方式以下是本专利技术的几个具体实施例，用以进一步说明本专利技术，但是本专利技术不仅限于此。下列实施例中的PPS针刺、水刺毡滤料来源于厦门三维丝有限责任公司。实施例1a.将0.003mol的邻苯二胺溶于20mL无水乙醇中，超声20min，使其分散均匀。b.将PPS滤料剪成半径2.5cm的小圆片，质量为0.7g。置于步骤a形成的均匀分散液中，充分超生浸渍至乙醇挥发完全。然后，取出滤料，在120℃下烘干12h得到负载苯胺类单体的PPS滤料。c.将50μL乙酸溶液溶于50mL去离子水中，形成混合溶液，并将步骤b所得PPS滤料充分浸渍到其中。d.将0.002mol的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声20min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其逐滴加入到步骤c溶液中，80℃连续搅拌反应12h。e.将步骤d所得PPS滤料分别用蒸馏水，乙醇冲洗数次后，120℃烘干12h，得到苯胺类导电聚合物原位包覆的PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。脱硝效率测试条件：[NO]=[NH3]=440ppm,[O2]=5%，N2为平衡气，空速为WHSV=1.35*106ml.gcat-1.h-1，80-180℃的脱硝效率达到35~60%。实施例2a.将0.003mol的苯胺溶于20mL无水乙醇中，超声20min，使其分散均匀。b.将PPS滤料剪成半径2.5cm的小圆片，质量为0.7g。置于步骤a形成的均匀分散液中，充分超生浸渍至乙醇挥发完全。然后，取出滤料，在120℃下烘干12h得到负载苯胺类单体的PPS滤料。c.将50μL的乙酸溶液溶于50mL去离子水中，形成混合溶液，并将步骤b所得PPS滤料充分浸渍到其中。d.将0.002mol的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声20min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其逐滴加入到步骤c溶液中，80℃连续搅拌反应24h。e.将步骤d所得PPS滤料分别用蒸馏水，乙醇冲洗数次后，120℃烘干12h，得到苯胺类导电聚合物原位包覆的PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。脱硝效率测试条件：[NO]=[NH3]=440ppm，[O2]=5%，N2为平衡气，空速为WHSV=8.97*105ml.gcat-1.h-1，80-180℃的脱硝效率达到40~70%。实施例3a.将0.003mol的对苯二胺溶于20mL无水乙醇中，超声20min，使其分散均匀。b.将PPS滤料剪成半径2.5cm的小圆片，质量为0.7g。置于步骤a形成的均匀分散液中，充分超生浸渍至乙醇挥发完全。然后，取出滤料，在120℃下烘干12h得到负载苯胺类单体的PPS滤料。c.将50μL的乙酸溶液溶于50mL去离子水中，形成混合溶液，并将步骤b所得PPS滤料充分浸渍到其中。d.将0.002mol的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声20min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其逐滴加入到步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一步法制备苯胺类导电聚合物原位包覆的脱硝滤料，其特征在于：利用多次超声浸渍法将苯胺类单体负载于聚苯硫醚PPS滤料，然后以KMnO4 为氧化剂，使苯胺类单体原位聚合在PPS表面，同时在PPS滤料生成MnO2催化剂，实现一步法原位包覆，得到PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。

【技术特征摘要】
1.一步法制备苯胺类导电聚合物原位包覆的脱硝滤料，其特征在于：利用多次超声浸渍法将苯胺类单体负载于聚苯硫醚PPS滤料，然后以KMnO4为氧化剂，使苯胺类单体原位聚合在PPS表面，同时在PPS滤料生成MnO2催化剂，实现一步法原位包覆，得到PANI@MnO2/PPS脱硝滤料。2.根据权利要求1所述的一步法制备苯胺类导电聚合物原位包覆的脱硝滤料，其特征在于：具体制备方法如下：a.将0.003mol苯胺类单体溶于20mL的乙醇溶液，超声20min；b.将0.7g的PPS滤料置于步骤a得的均匀分散液，充分超声浸渍，待乙醇挥发完全；然后，取出PPS滤料120℃烘干12h，得到负载聚苯胺单体的PPS滤料；c.将步骤b所得负载聚苯胺单体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，
申请(专利权)人：福建宸琦新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35