一种工业废气脱硝复合滤料及制备方法技术

本发明专利技术涉及空气净化领域，公开了一种工业废气脱硝复合滤料及制备方法。包括如下制备过程：（1）将聚苯硫醚树脂加入N‑甲基吡咯烷酮中，高温溶液法制得聚苯硫醚颗粒；（2）依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，超声振荡处理制得二氧化硅膜包覆的聚苯硫醚颗粒；（3）将颗粒浸泡于高锰酸钾溶液后将分离出的固体物质高温煅烧，制得工业废气脱硝复合滤料。本发明专利技术通过将聚苯硫醚颗粒用生长有二氧化锰的二氧化硅膜包覆形成核壳结构的复合滤料，使得二氧化锰在滤料均匀牢固地负载，脱硝功能优异，同时制备方法简单，化学稳定性高，材料的使用寿命，对于空气净化脱硝具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种工业废气脱硝复合滤料及制备方法
本专利技术涉及空气净化领域，公开了一种工业废气脱硝复合滤料及制备方法。
技术介绍
近年来，随着社会经济的发展和工业的进步，大气污染也日渐严重。其中，氮氧化物（NOx）是大气的主要污染物，NOx包括N2O、NO、NO2、N2O4、N2O5、N2O8等，能引起酸雨、雾霾、光化学烟雾、臭氧层破坏等环境问题，并对人体有很强的毒害作用。因此，氮氧化物的控制和治理一直是国际环保领域的热点问题。当前处理NOx的方法主要有选择性催化还原法（SCR）)吸附法、吸收法等，应用最广泛、技术最成熟的是SCR脱硝技术，其中催化剂起着决定性的作用。目前，脱除氮氧化物的催化剂主要以金属氧化物为主，金属氧化物存在高温下不稳定、催化活性不高等问题。因此，亟待开发具有高活性且耐高温的催化剂材料。聚苯硫醚是一种高结晶性芳基硫聚合物，分子主链由苯环和硫原子交替排列，苯环为聚苯硫醚提高刚性，硫醚键提供柔性。因此，聚苯硫醚具有化学结构稳定、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温及尺寸稳定性等优点，被广泛用作结构性高分子材料。在环保领域，应用于冶炼、化工、建材、火电、垃圾焚烧炉、燃煤锅炉等行业高温恶劣的工况条件，是一种优质高效耐高温滤料。中国专利技术专利申请号201110039795.3公开了一种负载聚苯硫醚滤料，按以下方法制得：PPS纤维制成PPS滤料；硝酸中水浴酸化，去离子水洗剂至中性；干燥，得到酸化的PPSN；催化剂配成溶液，搅拌；PPSN浸入溶液浸渍；水浴焙干，空气中干燥；氮气氛围下煅烧，即得具有脱硝功能的负载聚苯硫醚滤料。该专利技术提供的负载脱硝催化剂的聚苯硫醚滤料可同时应用作为除尘剂和脱硝剂，制备步骤简单，兼具除尘和脱硝的功能。中国专利技术专利申请号201510787715.0公开了一种具有中低温SCR脱硝活性的改性滤料，滤料上负载有锰系脱硝催化剂，滤料为耐高温纤维与基布针刺复合而成，耐高温纤维为聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、聚亚酰胺纤维中的一种或多种混和而成，基布为聚苯硫醚纤维基布、聚四氟乙烯纤维基布、玻璃纤维基布中的一种。该技术方案针对钒钛体系催化剂催化活性区间较高，不易在烟气处理系统末端应用，因此针对烟气处理系统末端温度较低的特点，选用催化活性温度较低的锰系催化剂，并且使之负载到滤料上，达到在中低温范围兼具脱硝和除尘的效果。根据上述，现有方案中用于空气净化的脱硝催化剂金属氧化物，存在高温下不稳定、催化活性不高等问题，而目前将金属氧化物催化剂与滤料复合用以提高催化剂高温活性的技术方法，因催化剂负载不均匀，附着性差，导致脱硝效果不理想，并且材料使用寿命短。
技术实现思路
目前应用较广的负载脱硝金属氧化物催化剂的空气净化复合滤料，存在催化剂负载不均匀，附着性差的技术缺点，导致复合滤料脱硝效果差，使用寿命短。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种工业废气脱硝复合滤料的制备方法，制备的具体过程为：（1）先将大颗粒聚苯硫醚树脂加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加热反应，利用高温溶液法反应后，制得含有聚苯硫醚颗粒的分散液；（2）向步骤（1）制得的分散液中依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，然后超声振荡处理，再滤出颗粒并烘干，制得二氧化硅膜包覆的聚苯硫醚颗粒；（3）将步骤（2）制得的颗粒浸泡于高锰酸钾溶液中，加热搅拌一定时间，然后温度升高到120℃加热到水分完全蒸发，再分离得到固体物质并进行高温煅烧，出料收集，制得工业废气脱硝复合滤料。优选的，步骤（1）所述加热反应的温度为240~300℃，时间为1~2h。优选的，步骤（1）所述聚苯硫醚颗粒粒径为500nm~2μm。优选的，步骤（1）中：大颗粒聚苯硫醚树脂30~40重量份、N-甲基吡咯烷酮60~70重量份。优选的，步骤（2）所述氢氧化钠溶液的质量浓度为30~40%。优选的，步骤（2）所述超声振荡处理的超声波频率为50~60kHz，时间为2~4h。优选的，步骤（2）中：分散液37~55重量份、对甲苯磺酰氯6~10重量份、正硅酸乙酯10~15重量份、乙醇14~18重量份、氢氧化钠溶液15~20重量份。优选的，步骤（3）所述加热搅拌的温度为60~80℃，搅拌转速为400~500r/min，时间为1~2h。优选的，步骤（3）所述高温煅烧的温度为600~800℃，时间为60~80min。由上述方法制备得到的一种工业废气脱硝复合滤料，聚苯硫醚树脂加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中加热下反应，高温溶液法制备聚苯硫醚颗粒，依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，超声振荡处理，滤出颗粒，烘干得到二氧化硅膜包覆的聚苯硫醚颗粒；将上述颗粒浸泡于高锰酸钾溶液中，加热搅拌，然后温度升高加热到水分完全蒸发，分离出固体物质经煅烧即可。本专利技术提供了一种工业废气脱硝复合滤料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1、提出了采用生长二氧化锰的二氧化硅膜包覆聚苯硫醚颗粒制备工业废气脱硝复合滤料的方法。2、通过将聚苯硫醚颗粒用二氧化硅膜包覆形成核壳结构，通过高温分解高锰酸钾生成的二氧化锰作为催化剂活性组分生长在二氧化硅膜表面，二氧化硅膜包覆有利于二氧化锰在滤料更均匀牢固地负载，负载金属氧化物使滤料具备优异的脱硝功能。3、本专利技术制备方法简单，增强了复合滤料的化学稳定性，延长了材料的使用寿命，对于空气净化脱硝具有广阔的应用前景。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本专利技术的范围内。实施例1（1）先将大颗粒聚苯硫醚树脂加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加热反应，利用高温溶液法反应后，制得含有聚苯硫醚颗粒的分散液；加热反应的温度为260℃，时间为1.5h；聚苯硫醚平均颗粒粒径为1300nm；其中：大颗粒聚苯硫醚树脂34重量份、N-甲基吡咯烷酮66重量份；（2）向步骤（1）制得的分散液中依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，然后超声振荡处理，再滤出颗粒并烘干，制得二氧化硅膜包覆的聚苯硫醚颗粒；氢氧化钠溶液的质量浓度为36%；超声振荡处理的超声波频率为56kHz，时间为3h；其中：分散液48重量份、对甲苯磺酰氯7重量份、正硅酸乙酯13重量份、乙醇15重量份、氢氧化钠溶液17重量份；（3）将步骤（2）制得的颗粒浸泡于高锰酸钾溶液中，加热搅拌一定时间，然后温度升高到120℃加热到水分完全蒸发，再分离出固体物质并进行高温煅烧，出料收集，制得工业废气脱硝复合滤料；加热搅拌的温度为68℃，搅拌转速为460r/min，时间为1.5h；高温煅烧的温度为680℃，时间为68min。实施例1制得的空气净化复合滤料，其脱硝率、催化剂分布特征及负载情况如表1所示。实施例2（1）先将大颗粒聚苯硫醚树脂加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加热反应，利用高温溶液法反应后，制得含有聚苯硫醚颗粒的分散液；加热反应的温度为250℃，时间为2h；聚苯硫醚平均颗粒粒径为800nm；其中：大颗粒聚苯硫醚树脂32重量份、N-甲基吡咯烷酮68重量份；（2）向步骤（1）制得的分散液中依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，然后超声振荡处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业废气脱硝复合滤料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先将大颗粒聚苯硫醚树脂加入到N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加热反应，利用高温溶液法反应后，制得含有聚苯硫醚颗粒的分散液；（2）向步骤（1）制得的分散液中依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，然后超声振荡处理，再滤出颗粒并烘干，制得二氧化硅膜包覆的聚苯硫醚颗粒；（3）将步骤（2）制得的颗粒浸泡于高锰酸钾溶液中，加热搅拌一定时间，然后温度升高到120℃加热到水分完全蒸发，再分离得到固体物质并进行高温煅烧，出料收集，制得工业废气脱硝复合滤料。

【技术特征摘要】
1.一种工业废气脱硝复合滤料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：（1）先将大颗粒聚苯硫醚树脂加入到N-甲基吡咯烷酮溶剂中，然后加热反应，利用高温溶液法反应后，制得含有聚苯硫醚颗粒的分散液；（2）向步骤（1）制得的分散液中依次加入对甲苯磺酰氯、正硅酸乙酯、乙醇和氢氧化钠溶液，然后超声振荡处理，再滤出颗粒并烘干，制得二氧化硅膜包覆的聚苯硫醚颗粒；（3）将步骤（2）制得的颗粒浸泡于高锰酸钾溶液中，加热搅拌一定时间，然后温度升高到120℃加热到水分完全蒸发，再分离得到固体物质并进行高温煅烧，出料收集，制得工业废气脱硝复合滤料。2.根据权利要求1所述一种工业废气脱硝复合滤料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述加热反应的温度为240~300℃，时间为1~2h。3.根据权利要求1所述一种工业废气脱硝复合滤料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述聚苯硫醚颗粒粒径为500nm~2μm。4.根据权利要求1所述一种工业废气脱硝复合滤料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中：大颗粒聚苯硫醚树脂30~40重...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，曾军堂，高锋，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51