一种原位氧化还原法制备复合滤料的方法技术

本发明专利技术提供了一种原位氧化还原法制备壳聚糖包覆MnO2‑Ce2O3/CTS@PPS复合滤料的制备方法，属于PPS滤料表面改性功能化技术领域。利用壳聚糖溶液对PPS滤料进行表面处理，然后KMnO4将CeCl3溶液的水解副产物HCl氧化后，自身被还原为MnO2，而水解产物Ce(OH)3在后续的烘干过程失水后得到Ce2O3，从而得到与PPS滤料结合牢固的MnO2‑Ce2O3催化剂，得到MnO2‑Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。本发明专利技术能够增强PPS滤料的机械强度，增加其使用寿命，也使得滤料不易被固体颗粒物堵塞，对于SO2具有一定的吸收性，使得PPS滤料上催化剂寿命延长，具有抗硫特性。

Method for preparing composite filter material by in situ redox process

The invention provides a preparation method for preparing chitosan coated MnO2 Ce2O3/CTS@PPS composite material in an in situ redox system, which belongs to the technical field of functional material surface modification PPS. The PPS filter for surface treatment using chitosan solution, then KMnO4 hydrolysis byproducts of HCl oxidation of CeCl3 solution, was reduced to MnO2, and the hydrolysis product Ce (OH) 3 in the dehydration drying process after a subsequent Ce2O3, so as to get the MnO2 Ce2O3 catalyst firmly combined with PPS filter, MnO2 Ce2O3/CTS@PPS composite material. The invention can enhance the mechanical strength of PPS material, increase its service life, but also makes the filter blockage are solid particles, has a certain absorption for SO2, the PPS filter on prolonged service life of the catalyst, with sulfur resistant properties.

【技术实现步骤摘要】
一种原位氧化还原法制备复合滤料的方法
本专利技术属于PPS滤料表面改性功能化
，特别涉及一种原位氧化还原法制备壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS的复合滤料的方法。
技术介绍
来自固定源的NOx是主要的大气污染物之一，不仅会导致生态破坏，还严重威胁人体健康。许多国家对NOx的排放都制定了严格法规，与此同时，NOx脱除技术也得到了广泛的研究、应用。其中，NH3选择性催化还原NO（NH3-SCR）脱硝技术被广泛应用。目前商用的V-基催化剂有催化温度窗口高（300-400℃）、有毒、安装费用高等缺点。因此，开发低温（<200oC）脱硝活性优异的催化剂是很重要的。除NOx外，一些固体颗粒物（PM2.5，PM10）也是主要气体污染物。工业中主要采用固定源袋式除尘控制PM排量，该技术的核心是滤料，聚苯硫醚（PPS）滤料由于其自身阻燃、热稳定性好，耐酸碱和老化能力强等优点成为广泛应用的滤袋材料。但是，传统滤袋仅有单一的除尘功能，鉴于此，本专利技术对PPS滤料表面进行壳聚糖包覆处理，使其对过渡金属阳离子的吸附性增加，从而在PPS滤料表面通过原位氧化还原反应制得壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料，使得催化剂和PPS滤料之间粘结牢固的同时，赋予PPS滤料吸附特性以及更高机械强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料的制备方法。该制备方法主要包括两个部分：（一）以乙酸为溶剂，用超声浸渍法将壳聚糖包裹在PPS表面；（二）以壳聚糖为吸附剂，得到表面吸附Ce3+离子的CTS@PPS滤料，KMnO4为氧化剂，在CTS@PPS滤料表面原位发生氧化还原反应，得到负载MnO2-Ce2O3催化剂的CTS@PPS滤料，即MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术旨在解决现有脱硝催化剂制备方法复杂、PPS滤料功能单一、催化剂与PPS滤料结合不牢固的问题。本专利技术利用壳聚糖溶液对PPS滤料进行表面处理，使其对过渡金属阳离子具有良好吸附性，然后KMnO4氧化CeCl3溶液的水解产物HCl的同时，自身被还原为MnO2，同时CeCl3溶液的水解产物Ce(OH)3在后续的烘干过程失水后得到Ce2O3，从而得到与PPS滤料结合牢固的MnO2-Ce2O3催化剂，得到MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。为实现上述目的，本专利技术的具体实施方案如下：MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料的制备方法：a.将0.1g的壳聚糖溶于20mL体积分数36%乙酸溶液中，超声30min，使其分散均匀。b.将0.7gPPS滤料置于步骤a形成的均匀分散液中，浸渍1h后取出，在60℃下烘干12h后得到包覆壳聚糖膜的CTS@PPS滤料。c.将0.05~0.15gCeCl3溶于50mL去离子水中，超声均匀制成溶液，将上述步骤所得CTS@PPS滤料放置到CeCl3溶液中搅拌6h。d.取0.05~0.15g的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其逐步加入到步骤c的混合液中，80℃连续搅拌反应12h，得到MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。e.将步骤d得到的MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料用蒸馏水冲洗三次后，110℃烘干12h，得到壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。本专利技术与现有技术相比的优势在于：本专利技术用壳聚糖溶液（CTS）处理PPS滤料，使其对过渡金属阳离子的吸附性增加，从而吸附过渡金属阳离子，使得KMnO4可以在PPS滤料表面发生原位氧化还原反应，生成MnO2-Ce2O3催化剂并牢固地负载到PPS滤料上，得到分散性好且与滤料结合紧密催化层；由于壳聚糖薄膜自身具有优异的耐磨性，耐碱性以及酸吸收性，一方面能够增强PPS滤料的机械强度，增加其使用寿命，另一方面使得滤料不易被固体颗粒物堵塞，对于SO2具有一定的吸收性，使得PPS滤料上催化剂寿命延长，具有抗硫特性。附图说明图1PPS滤料和MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合脱硝滤料的拉伸强度柱状图。图2PPS滤料和MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合脱硝滤料的压降柱状图。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0.1g的壳聚糖溶于20mL36%（v/v）乙酸溶液中，超声30min，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，浸渍1h，然后取出滤料，在60℃下烘干6h得到包覆壳聚糖膜的PPS滤料。c.将0.05gCeCl3溶于50mL去离子水中，形成混合溶液，并将步骤b所得PPS滤料置于其中，连续搅拌6h。d.将0.05g的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声30min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其缓慢加入到步骤c混合液中，80℃下连续搅拌反应12h。e.将步骤d所得PPS滤料用蒸馏水冲洗三次，置于110℃烘箱中烘12h，得到壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。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0.1g的壳聚糖溶于20mL36%乙酸溶液中，超声30min，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，浸渍1h，然后取出滤料，在60℃下烘干6h得到包覆壳聚糖膜的PPS滤料。c.将0.10gCeCl3溶于50mL去离子水中，形成混合溶液，并将步骤b所得PPS滤料置于其中，连续搅拌6h。d.将0.10g的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声30min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其缓慢加入到步骤c混合液中，80℃下连续搅拌反应12h。e.将步骤d所得PPS滤料用蒸馏水冲洗三次，置于110℃烘箱中烘12h，得到壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。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0.1g的壳聚糖溶于20mL36%乙酸溶液中，超声30min，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，浸渍1h，然后取出滤料，在60℃下烘干6h得到包覆壳聚糖膜的PPS滤料。c.将0.15gCeCl3溶于50mL去离子水中，形成混合溶液，并将步骤b所得PPS滤料置于其中，连续搅拌6h。d.将0.15g的KMnO4溶于50mL去离子水中，超声30min，使其形成均匀KMnO4溶液，然后将其缓慢加入到步骤c混合液中，80℃下连续搅拌反应12h。e.将步骤d所得PPS滤料用蒸馏水冲洗三次，置于110℃烘箱中烘12h，得到壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位氧化还原法制备壳聚糖包覆MnO2‑Ce2O3/CTS@PPS的复合滤料的方法，其特征在于：首先利用壳聚糖CTS溶液对聚苯硫醚PPS滤料进行表面处理，然后将得到的CTS@PPS滤料与CeCl3溶液反应，再由KMnO4氧化CeCl3溶液的水解产物，这时KMnO4自身被还原为MnO2，而水解产物Ce(OH)3在后续的烘干过程失水后得到Ce2O3，从而得到与CTS@PPS滤料结合牢固的MnO2‑Ce2O3催化剂，得到MnO2‑Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。

【技术特征摘要】
1.一种原位氧化还原法制备壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS的复合滤料的方法，其特征在于：首先利用壳聚糖CTS溶液对聚苯硫醚PPS滤料进行表面处理，然后将得到的CTS@PPS滤料与CeCl3溶液反应，再由KMnO4氧化CeCl3溶液的水解产物，这时KMnO4自身被还原为MnO2，而水解产物Ce(OH)3在后续的烘干过程失水后得到Ce2O3，从而得到与CTS@PPS滤料结合牢固的MnO2-Ce2O3催化剂，得到MnO2-Ce2O3/CTS@PPS复合滤料。2.根据权利要求1所述的一种原位氧化还原法制备壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS的复合滤料的方法，其特征在于：壳聚糖溶液所用溶剂为乙酸。3.根据权利要求1所述的一种原位氧化还原法制备壳聚糖包覆MnO2-Ce2O3/CTS@PPS的复合滤料的方法，其特征在于：所用的聚苯硫醚PPS滤料为烧毛的原始PPS滤料。4.根据权利要求1所述的一种原位氧化还原法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉婴，陈雪红，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35