一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料及其制备方法，由玻璃纤维过滤材料基材、玻璃纤维保护膜、催化剂纳米微粒层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜构成，在过滤应用中，粉尘先由催化功能玻璃纤维覆膜滤料的膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜拦截，避免了催化剂纳米微粒上的活性位点被粉尘覆盖而失去活性，从而确保了催化剂的催化功能高效持久，余下的有害气体再经过催化剂纳米微粒层分解，达到对粉尘和有害气体综合防治的目的，实现了除尘、脱硫、脱硝、脱二噁英、脱汞等一体化，同时特别适宜于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料及其制备方法
本专利技术属于催化材料
，尤其涉及一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料及其制备方法。
技术介绍
大气污染治理经历了或正在经历除尘、脱硫、脱硝、脱二噁英、脱汞等发展历程。袋式除尘技术成熟，过滤材料是袋式除尘器的关键部件，采用玻璃纤维覆膜滤料可有效减排PM2.5等微细粉尘，实现5mg/Nm3以下的烟尘排放。将催化剂负载在过滤材料上，研究具有催化功能的过滤材料对粉尘和有害气体综合防治，实现除尘、脱硫、脱硝、脱二噁英、脱汞等一体化是目前的发展方向。其技术关键是要做到①催化剂微粒与滤料结合牢固；②不降低过滤材料的性能；③催化剂的催化功能高效持久；④成本低，适应工业化生产。目前将催化剂负载在过滤材料上的方法大体分为以下几种：（1）将催化剂微粒引入纤维制造工艺，生产出含催化剂的纤维，利用该种纤维生产过滤材料。该方法能使催化剂微粒与滤料结合牢固，但催化剂成份位于纤维内部，且在滤料的后续表面后处理过程中纤维又被包覆，从而影响了催化剂催化功能的发挥。例如：中国专利CN101496974B，披露了一种除尘和二噁英分解双效过滤材料的制备方法。该材料包括五层结构，一是将聚四氟乙烯纤维梳理加工成迎尘层，二是将细旦聚四氟乙烯纤维预针刺加工成缓冲层，三是通过裂膜方法将负载催化剂的聚四氟乙烯薄膜加工成网状结构的纤维，并多层叠合成催化层，四是聚四氟乙烯基布增强层，将上述四层叠合，再在基布增强层上叠合迎尘层，最后通过针刺加工而成。中国专利CN107638739A，披露了一种具有催化脱硝功能的过滤材料的制备方法，包括如下步骤：1)在玻璃纤维拉丝时将脱硝催化剂组份涂覆至玻璃纤维上，形成具有脱硝功能的玻璃纤维；2)将步骤1)所得的具有脱硝功能的玻璃纤维制备成玻璃纤维布或针刺毡后，经过化学处理及覆膜后，形成具有催化脱硝功能的过滤材料。（2）将催化剂微粒引入ePTFE制膜工艺，生产出含催化剂的ePTFE滤膜，将该滤膜覆合到过滤材料表面。该方法能使催化剂微粒与滤料结合牢固，但催化剂成份位于滤膜内部，从而影响了催化剂催化功能的发挥，且催化剂微粒的引入严重影响滤膜的生产。例如：中国专利CN104014200B，披露了一种除尘脱硝一体化滤料制备方法，具体步骤为：(1)将聚四氟乙烯粉料、脱硝催化剂粉末、扩散剂、偶联剂、润滑剂按一定比例混合均匀，经搅拌、打坯制成催化滤膜坯料；(2)将配制好的催化滤膜坯料经压延、拉伸、成膜等工艺制备出包含脱硝催化剂的孔可控催化滤膜；(3)使用处理剂对滤料基布进行预处理；(4)通过热压复合使预处理后的滤料基布与催化滤膜紧密结合。最终制得除尘脱硝一体化滤料。中国专利CN101357279A，披露了一种除尘及二恶英分解一体化过滤材料及其制备方法，过滤材料包括支撑催化层、基布层和支撑层，基布层的一面置于支撑催化层的一侧、基布层的另一面置于支撑层上；支撑催化层由催化层叠加覆盖在催化支撑层上构成。该制备方法是将含有二恶英分解催化剂的聚四氟乙烯微孔薄膜、耐高温纤维支撑层、基布层进行叠加，通过针刺、后处理等工艺加工而成。（3）通过原位生成的方式，将催化剂一步生长到纤维表面，从而使催化剂在纤维表面均匀牢固负载。但工艺复杂、生产周期长，不适应工业化生产。例如：中国专利CN106215522B，披露了一种在滤料上原位生成纳米花状二氧化锰催化剂的方法，将滤料浸入含有十二烷基硫酸钠和硝酸的溶液中，首先利用十二烷基硫酸钠对滤料的表面进行改性，使其表面缠绕一层荷电层，它能够紧密地吸附酸性溶液中的H+；然后加入高锰酸钾作为氧化剂，使高锰酸钾与滤料表面的H+反应，在滤料表面原位生成纳米花状二氧化锰，从而制得具有脱硝功能的复合滤料。中国专利CN106512552A，披露了一种原位负载三元脱硝抗硫催化剂的复合滤料及其制备方法，其是以聚苯硫醚滤料为催化剂载体，先采用十二烷基硫酸钠对聚苯硫醚针刺毡进行表面改性，使聚苯硫醚滤料活化，然后以高锰酸钾、无水氯化铁和七水合三氯化铈为催化剂前驱体，以去离子水为溶剂，将三元MnO2-Fe2O3-CeOx催化剂一步原位负载在经活化处理的聚苯硫醚滤料表面。（4）将催化剂微粒直接均匀喷洒在织物层的表面；或先将催化剂微粒浸渍在耐热纤维上，然后进行热压，再将附着了催化剂微粒的耐热纤维进行开松、梳理、铺网、预针刺后形成催化层；或者是先将耐热纤维进行开松、梳理、铺网、预针刺制得耐热纤维网，然后将催化剂微粒热压在耐热纤维网上加工成催化层。该法催化剂微粒与滤料结合不牢固，且生产过程损耗大，成本高。例如：中国专利CN103170182B，披露了一种除尘和低温脱硝过滤材料及其用途，该过滤材料是由迎尘层、催化层、中间织物增强层、非过滤面层构成，所述迎尘层、中间织物增强层、非过滤面层是由平均直径为5-30μm、强度在3.0CN/dtex以上、伸长率在50%以下的耐热纤维组成，所述催化层是由附着催化剂微粒的耐热纤维网组成。具体是将催化剂微粒在温度为250-500℃、时间为2-20min下进行热压，使之附着在耐热纤维或耐热纤维网上，加工成催化层。中国专利CN103418187A，披露了一种除尘和低温脱硝过滤材料及用途，该过滤材料是由覆盖层、催化层、织物层构成，所述织物层是由平均直径为5-30μm、强度在3.0CN/dtex以上、伸长率在50%以下的耐热纤维组成，所述催化层是由催化剂微粒铺设而成。（5）现有最常用的催化剂附着方式是将催化剂微粒制成乳液浸渍在滤料上。该法不降低过滤材料的性能、特别适应工业化生产。但如何提高催化剂微粒与滤料结合牢固度和保持催化剂的催化功能高效持久是需进一步研究的课题。中国专利CN103463871B，披露了一种脱硝除尘玻璃纤维覆膜滤料，它包括玻璃纤维过滤材料基材、脱除NOX催化剂浸涂层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜，其特征在于，首先用脱除NOX催化剂配合料对玻璃纤维过滤材料基材进行浸渍烘干后处理，在玻璃纤维表面形成一层脱除NOX催化剂浸涂层，然后与聚四氟乙烯表面膜进行高温热压，制成既具有脱除NOX催化剂功能又能防治PM2.5的功能性覆膜滤料。中国专利CN105032034B，披露了一种脱硝和二噁英的超细玻纤机织复合功能滤料的制备方法，包括以下步骤：(1)活性金属催化剂粉末混合与PTFE树脂混合后，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纤维与超细玻纤混纺制成复合纱线，采用机织的方式织造制成超细玻纤与催化PTFE纤维混纺机织布层；(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，对超细玻纤与催化PTFE纤维混纺机织布层进行整体浸渍处理后在300-350℃进行烧结；(4)将烧结后的超细玻纤与催化PTFE纤维混纺机织布层与含有催化剂的PTFE微孔薄膜同时引入热覆膜机中，进行表面热压覆膜加工。按照中国专利CN103463871B和中国专利CN105032034B披露的方法，都是在玻璃纤维滤料后处理剂中引入催化剂纳米粉体，对滤料基材进行整体浸渍处理，造成催化剂纳米粉体被后处理剂膜包覆，影响其效率的发挥。中国专利CN106215546B，披露了一种自组装催化剂涂层滤料，该滤料包括滤料基底、吸附固化层、催化剂纳米微粒层；其基本原理是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，包括玻璃纤维过滤材料基材、玻璃纤维保护膜、催化剂纳米微粒层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜，其中玻璃纤维过滤材料基材和玻璃纤维保护膜之间，以及玻璃纤维保护膜和催化剂纳米微粒层之间均采用偶联键合技术牢固连接。

【技术特征摘要】
1.一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，包括玻璃纤维过滤材料基材、玻璃纤维保护膜、催化剂纳米微粒层和膨化微孔聚四氟乙烯过滤膜，其中玻璃纤维过滤材料基材和玻璃纤维保护膜之间，以及玻璃纤维保护膜和催化剂纳米微粒层之间均采用偶联键合技术牢固连接。2.根据权利要求1所述的催化功能玻璃纤维覆膜滤料，其特征在于，所述玻璃纤维过滤材料基材为300-900g/m2的市售产品。3.一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在高温下，对玻璃纤维过滤材料基材进行高温热清洗，得到玻璃纤维过滤材料A；（2）配制玻璃纤维后处理剂，对玻璃纤维过滤材料A进行浸渍处理、烘干，得到覆有玻璃纤维保护膜的玻璃纤维过滤材料B；其中玻璃纤维后处理剂的组份重量百分比如下：聚四氟乙烯乳液20-50%偶联剂0.3-2%聚丙烯酸酯乳液1-3%水余量；其中聚四氟乙烯乳液为市售产品，固含量58-62%；偶联剂为硅烷偶联剂；聚丙烯酸酯乳液为市售产品，固含量35-40%；（3）配制催化剂纳米微粒分散液，对玻璃纤维过滤材料B进行喷涂或浸渍、烘干、固化，得到负载催化剂纳米微粒的玻璃纤维过滤材料C；其中催化剂纳米微粒分散液的组份重量百分比如下：催化剂纳米微粒10-30%偶联剂0.3-2%含氟聚丙烯酸酯乳液3-5%水余量；其中催化剂纳米微粒选自Mn基、Ce基、Mn-Ce/TiO2复合催化剂或贵金属Pt、Rh、Pd具有低温活性的催化剂纳米微粒中的任意一种；偶联剂为钛酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：严荣楼，吴翠敏，
申请(专利权)人：太湖金锦鸿过滤材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34