一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法，该制备方法过程中以脱硝催化粉体、聚四氟乙烯粉末、石墨粉体、纳米二氧化硅、煤油为原料，经球磨、搅拌、挤出、压延后通过膜裂法制得3D打印用长丝，通过熔化沉积成型3D打印技术制备脱硝袋笼。本发明专利技术的脱硝袋笼具有催化效率高，袋笼阻力小，延长滤袋寿命，催化剂与袋笼结合强度高等优点，因为在袋笼本身含有催化剂，使得整个袋笼作为催化剂的一个载体与气体中的硝反应，因此催化剂的暴露面积大，分布均匀，而且袋笼中催化剂的负载量大，脱硝效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法


[0001]本专利技术属于垃圾焚烧烟气净化领域，具体涉及一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法。

技术介绍

[0002]垃圾焚烧发电是解决垃圾围城的一种重要方式，其中垃圾焚烧烟气的净化是近年来研究的重点，而烟气脱硝又是垃圾焚烧烟气净化的难点。滤袋脱硝是一种新型的烟气脱硝技术，借助一种具有催化功能的滤袋，利用袋式除尘工艺，在低温下实现烟气脱硝，该技术在国外垃圾焚烧烟气治理上获得了成功应用，但其价格昂贵，研制难度颇大。目前，国内脱硝滤袋的制备方法主要有涂覆法和浸渍法等。上述方法虽然可以制备脱硝滤料，但通常存在脱硝活性组分分散性较差，催化剂与滤袋纤维结合强度较弱，导致滤袋脱硝效率较低，使用寿命较短，这极大限制了其工程应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法，以解决现有技术中滤袋脱硝，脱硝活性组分分散性较差，催化剂与滤袋纤维结合强度较弱，导致滤袋脱硝效率较低的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0005]一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1，将钛铁矿通过硫酸法制得偏钛酸浆液，然后加入偏钒酸铵、六水合硝酸铈和四水合硫酸锰，搅拌形成过程浆液，将过程浆液浓缩后焙烧、研磨制备出脱硝催化剂复合粉体；
[0007]步骤2，按质量份数计，将30～65份的脱硝催化剂粉末、20～40份的聚四氟乙烯粉末、5～8份的石墨粉体、3～10份的纳米二氧化硅混合后，进行球磨，得到物料A，然后向物料A中加入5～20的份煤油，密封后搅拌混合均匀，陈化后得到物料B；将物料B预挤压后得到棒状料，将棒状料制成丝状料；
[0008]步骤3，创建脱硝袋笼的三维模型，对三维模型进行切片；
[0009]步骤4，将丝状打印料引入至3D打印机中，通过熔融沉积成型，按照切片结果进行打印，打印过程中，丝状打印料在3D打印机中的管口被熔融后，以液珠的形式被挤出，冷却成型后固化成为脱硝袋笼。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：
[0011]优选的，步骤1中，偏钒酸铵的质量为钛铁矿质量的0.25％～0.75％，六水合硝酸铈的质量为钛铁矿质量的6％～12％，四水合硫酸锰为钛铁矿质量的8％～13％；钛铁矿中二氧化钛的质量分数为47％～60％。
[0012]优选的，步骤2中，陈化时间为40～48h。
[0013]优选的，步骤2中，物料B预挤压的压力为2.5～3.5MPa，预挤压的时间为12～
15min。
[0014]优选的，步骤2中，所述聚四氟乙烯粉末中颗粒的直径为500nm～50μm、石墨粉体中颗粒的尺寸为100nm～5μm。
[0015]优选的，步骤2中，所述丝状料的截面直径为1.1～1.3mm
[0016]优选的，步骤3中，切片的层高为0.2～1mm、壁厚为0.1～0.3mm。
[0017]优选的，管口的加热温度为350～400℃；管口的移动速度为500
‑
3000mm/min，管口的加热功率为10～50。
[0018]一种通过上述制备方法制得的脱硝袋笼，包括圆筒型的笼壁，所述笼壁的上端一体连接有环形的上圈口，笼壁的下端设置有圆形的笼底；所述笼壁和笼底上均开设有微孔。
[0019]优选的，所述微孔的平均直径为2～10mm，相邻微孔边部之间的距离为4～15mm。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术公开了一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼的制备方法，该制备方法过程中以脱硝催化粉体、聚四氟乙烯粉末、石墨粉体、纳米二氧化硅、煤油为原料，经球磨、搅拌、挤出、压延后通过膜裂法制得3D打印用长丝，通过熔化沉积成型3D打印技术制备脱硝袋笼。制备过程中，首先通过偏钛酸浆液、偏钒酸铵和六水合硝酸铈制备出脱硝催化剂复合粉体，该脱硝催化剂复合粉体专为本专利技术的中的3D打印原材料所制备，使其能够适应3D打印成型。在制备脱硝袋笼的材料中，聚四氟乙烯粉末作为脱硝袋笼的主体支撑材料，石墨粉体能够整体增强润滑性，并作为增强剂，纳米二氧化硅的作为辅助催化剂，通过上述材料制备出的丝状材料为3D打印做准备。本专利技术的脱硝袋笼具有催化效率高，袋笼阻力小，延长滤袋寿命，催化剂与袋笼结合强度高等优点，因为在袋笼本身含有催化剂，使得整个袋笼作为催化剂的一个载体与气体中的硝反应，整个袋笼的比表面积大，与常规袋笼+脱硝滤袋的组合相比，催化剂负载量大，催化剂分布均匀，脱硝效率高。同时因为本专利技术对滤袋的支撑更加充分且均匀，进一步降低了滤袋表面的受力，延长了滤袋的寿命。该结构相对于现有滤袋，因其发生反应的场所主要为孔洞，而不是滤袋的纤维交错处，因气体的流动性好，反应更加彻底和充分。因为袋笼微孔均匀且数量多，使用常规滤袋+脱硝袋笼组合与现有脱硝滤袋+常规袋笼组合相比阻力更小。
[0022]进一步的，上述的陈化过程中，陈化能够释放物料A的内应力，使得内部组分分布更加均匀。同时让煤油充分溶胀物料A中的聚四氟乙烯。
[0023]进一步的，熔融温度在保证聚四氟乙烯能够融化成型的同时，不会影响其催化剂。
[0024]本专利技术还公开了一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼，该袋笼在其筒壁上设置有微孔，筒壁的制备材料中包含有脱硝的催化剂，使得笼壁本身具有催化性能，当烟气穿过笼壁时，燃煤烟气中的硝和袋笼中的催化剂发生反应，使得整个袋笼为一个催化剂，整个袋笼的比表面积大，和烟气的接触面积大，且负载量大，而且催化剂在袋笼中分布均匀，使得脱硝效率高，除此之外，该结构因为袋笼本身就是催化剂，使得催化剂不会被气流及烟尘冲刷掉，整个袋笼的催化稳定性好，能够长时间使用。该结构因为袋笼本身就是催化剂，使得催化剂不会被流动的气体所冲刷掉，整个袋笼的催化稳定性好，能够长时间使用。制备过程和3D打印技术相结合，成型性好，尺寸控制精度高，进而提高孔洞的催化效率。因采用3D打印技术，便于工业化规模生产，工程应用价值高。
[0025]另一方面，袋笼本身设置有微孔，限定了微孔的尺寸和间距，保证气体能够顺利的
同时，最大化的增加滤袋和气体的接触面积，提高脱硝效率。
【附图说明】
[0026]图1为脱硝袋笼建模示意图；
[0027]图2为脱硝袋笼俯视示意图；
[0028]图3为脱硝袋笼侧视示意图；
[0029]图中：1为上圈口，2为微孔，3为笼壁，4为笼底。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将钛铁矿通过硫酸法制得偏钛酸浆液，然后加入偏钒酸铵、六水合硝酸铈和四水合硫酸锰，搅拌形成过程浆液，将过程浆液浓缩后焙烧、研磨制备出脱硝催化剂复合粉体；步骤2，按质量份数计，将30～65份的脱硝催化剂粉末、20～40份的聚四氟乙烯粉末、5～8份的石墨粉体、3～10份的纳米二氧化硅混合后，进行球磨，得到物料A，然后向物料A中加入5～20的份煤油，密封后搅拌混合均匀，陈化后得到物料B；将物料B预挤压后得到棒状料，将棒状料制成丝状料；步骤3，创建脱硝袋笼的三维模型，对三维模型进行切片；步骤4，将丝状料引入至3D打印机中，通过熔融沉积成型，按照切片结果进行打印，打印过程中，丝状料在3D打印机中的管口被熔融后，以液珠的形式被挤出，冷却成型后固化成为脱硝袋笼。2.根据权利要求1所述的一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼的制备方法，其特征在于，步骤1中，偏钒酸铵的质量为钛铁矿质量的0.25％～0.75％，六水合硝酸铈的质量为钛铁矿质量的6％～12％，四水合硫酸锰的质量为钛铁矿质量的8％～13％；钛铁矿中二氧化钛的质量分数为47％～60％。3.根据权利要求1所述的一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼的制备方法，其特征在于，步骤2中，陈化时间为40～48h。4.根据权利要求1所述的一种熔融沉积成型3D打印脱硝袋笼的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨嵩，程广文，郭中旭，刘茜，姚明宇，付康丽，赵瀚辰，杨成龙，蔡铭，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：