一种持久亲水的水幕电极及其制备方法和应用技术

本申请涉及水幕电极的技术领域，具体公开了一种持久亲水的水幕电极及其制备方法和应用。水幕电极包括导电层、包覆在导电层外的绝缘层和包覆在绝缘层外的亲水层；亲水层由纳米亲水材料涂覆于绝缘层外形成，纳米亲水材料包括以下重量份的原料：亲水二氧化硅溶液7~15份，亲水二氧化钛溶液10~17份；亲水二氧化硅溶液中含有经平均聚合度为400~600的聚乙二醇包覆的纳米二氧化硅颗粒，亲水二氧化钛溶液中含有经平均聚合度为600~1000的聚乙二醇包覆的纳米二氧化钛颗粒。本申请的水幕电极可用于静电除尘设备，其具有优异的亲水性和亲水持久性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种持久亲水的水幕电极及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及水幕电极的
，更具体地说，它涉及一种持久亲水的水幕电极及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水幕电极是用于静电除尘设备中的一种电极。在静电除尘设备中，其工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。
[0003]其除尘过程为：含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电。尘粒荷电后以垂直于电力线方向进入高压电场，在电场力的作用下，按“同性相斥、异性相吸”原理，向与各自极性相反的电极驱进，终点是电极。在经过一段时间的集尘后，集尘电极上聚满粉尘，需定期清洗清除电极上所捕集的粉尘。
[0004]为了进一步减少电极板上的粉尘聚集，所选用的电极为水幕电极。即在电极板层结构的外表面设置为亲水层，并在电极板外提供水流。当粉尘在电场作用下向电极板运动时，粉尘首先接触的是流动的水，无法直接与电极表面接触，且粉尘随着水流被冲刷下来，不会停留在电极表面。在电极板上涂覆的亲水层以及和水流的配合实现了粉尘和电极板间的有效隔绝。
[0005]但是，目前，在电极外表面涂覆的亲水层，经长时间使用后，亲水层的亲水性变弱。当水流流经电极板表面时，无法在电极板表面形成连续的水膜，从而失去了将粉尘和电极板隔绝接触的作用。

技术实现思路

[0006]为了改善亲水层亲水持久性不佳的问题，本申请提供一种亲水持久性较佳的水幕电极及其制备方法和应用。
[0007]第一方面，本申请提供的一种持久亲水的水幕电极，采用如下的技术方案：一种持久亲水的水幕电极，包括导电层、包覆在导电层外的绝缘层和包覆在绝缘层外的亲水层；所述亲水层由纳米亲水材料涂覆于绝缘层外形成，所述纳米亲水材料包括以下重量份的原料：亲水二氧化硅溶液7～15份，亲水二氧化钛溶液10～17份；所述亲水二氧化硅溶液中含有经平均聚合度为400～600的聚乙二醇包覆的纳米二氧化硅颗粒，所述亲水二氧化钛溶液中含有经平均聚合度为600～1000的聚乙二醇包覆的纳米二氧化钛颗粒。
[0008]通过采用上述技术方案，本申请的亲水层是由亲水二氧化硅溶液和亲水二氧化钛混合后制备得到，该亲水层具有较好的亲水性，且亲水持久性较佳，使得制备得到的水幕电极的接触角在1
°
～5
°
的范围内，并在长达12～18个月内其接触角维持在8
°
～11
°
的范围内。此外，由于亲水二氧化钛溶液在紫外照射下具有极佳的亲水性，其接触角最小可达1
°
，但是保持这样优异的亲水性，需要紫外的照射；而亲水二氧化硅溶液的接触角虽然最小达3
°
，但是其在没有紫外照射的条件下即可表现出较佳的亲水性；因此将二者以适当的比例混合
的质量比为5:(0.7～1.2)，所述聚乙二醇Ⅰ的平均聚合度为400～600；将水、无水乙醇和酸性试剂混合，得到pH＝4.5～5.5的混合液B；S1
‑
2、将混合液B在0.7～1.5h内滴加到混合液A中，混合液A和混合液B的质量比为(7～12):1，滴加结束后搅拌均匀。
[0020]通过采用上述技术方案，制备得到粒径在5～30nm范围内的纳米二氧化硅。在制备纳米二氧化硅颗粒时，首先通过聚乙二醇Ⅰ对二氧化硅颗粒的包覆修饰，使得制备得到的纳米二氧化硅颗粒的粒径可控(粒径控制在5～30nm)，得到的纳米二氧化硅其粒径较小，从而获得接触角更小的亲水二氧化硅溶液，使得亲水二氧化硅溶液表现出优异的亲水性能。此外，将添加的聚乙二醇Ⅰ的平均聚合度控制在400～600的范围内，经该类聚乙二醇修饰包覆的纳米二氧化硅，其粒径较小，使得纳米亲水材料表现出优异的亲水性，聚乙二醇的修饰包覆过程能够显著提高亲水二氧化硅溶液的亲水性。当添加的聚乙二醇Ⅰ的平均聚合度过小或者过大时，亲水二氧化硅溶液的接触角反而有所增大，即亲水二氧化硅溶液的亲水性表现不佳。另外，在制备亲水二氧化硅溶液时，需要控制溶液B的pH在4.5～5.5的范围内：当其pH过低时(如小于3时)，将溶液A和溶液B混合后，反应过快，使得制备得到的纳米二氧化硅的粒径不可控制，从而影响得到的亲水二氧化硅溶液的亲水性；当其pH过高时(如6～7时)，将溶液A和溶液B混合后，反应过慢，反应效率过低，使得制备亲水二氧化硅溶液时制备时间过长。
[0021]优选的，所述亲水二氧化钛溶液制备方法包括以下步骤：S2
‑
1、将钛酸四丁酯、聚乙二醇Ⅱ、乙醇和二乙醇胺混合，搅拌后得到的混合液C，其中，钛酸四丁酯和聚乙二醇Ⅱ的质量比为10:(13～24)，所述聚乙二醇Ⅱ的平均聚合度为600～1000；将水和乙醇混合得到溶液D；S2
‑
2、将溶液D在0.7～1.5h内滴加到混合液C中，溶液C和溶液D的质量比为2:(0.8～1.4)；滴加结束后搅拌均匀。
[0022]通过采用上述技术方案，制备得到粒径在5～30nm范围内的纳米二氧化钛。在制备纳米二氧化钛颗粒时，首先通过聚乙二醇Ⅱ对二氧化钛进行包覆修饰，使得制备得到的纳米二氧化钛颗粒的粒径可控(粒径控制在5～30nm)；当得到的纳米二氧化钛的粒径控制在较小的范围内时，纳米二氧化钛的光催化活性较佳，在紫外照射下使得亲水二氧化钛溶液的接触角更小，亲水二氧化钛溶液表现出优异的亲水性(接触角低至1
°
)以及亲水稳定性。此外，添加的聚乙二醇Ⅱ的平均聚合度选择为600～1000，经该类聚乙二醇修饰包覆的纳米二氧化钛，其亲水二氧化钛溶液的亲水性显著提高。当添加的聚乙二醇Ⅱ的平均聚合度过小(如400～600)或者过大时，亲水二氧化钛溶液的接触角反而有所增大，即其亲水性表现不佳。
[0023]第三方面，本申请提供一种持久亲水的水幕电极的应用，采用如下的技术方案：一种持久亲水的水幕电极的应用，所述水幕电极用于静电除尘设备，所述静电除尘设备内还包括紫外照射系统。
[0024]通过采用上述技术方案，将上述的持久亲水的水幕电极用于静电除尘设备时，其静电除尘设备的实用寿命更加长久。
[0025]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、本申请的纳米亲水材料，是通过将亲水二氧化钛溶液和亲水二氧化硅溶液混
合，以获得亲水性和亲水持久性较佳的纳米亲水材料。将该纳米亲水材料用于制备水幕电极时，水幕电极的接触角在1
°
～5
°
的范围内，并在长达12～18个月内其接触角维持在8
°
～11
°
的范围内。
[0026]2、本申请中通过花生蛋白的添加进一步优化纳米亲水材料，使得制备得到的水幕电极具有优异的亲水持久性。水幕电极的接触角提高至2
°
；18个月后，接触角衰减为3
°
，亲水持久性显著提高。
[0027]3、本申请中选择平均聚合度为400～600的聚乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种持久亲水的水幕电极，其特征在于，包括导电层、包覆在导电层外的绝缘层和包覆在绝缘层外的亲水层；所述亲水层由纳米亲水材料涂覆于绝缘层外形成，所述纳米亲水材料包括以下重量份的原料：亲水二氧化硅溶液7~15份，亲水二氧化钛溶液10~17份；所述亲水二氧化硅溶液中含有经平均聚合度为400~600的聚乙二醇包覆的纳米二氧化硅颗粒，所述亲水二氧化钛溶液中含有经平均聚合度为600~1000的聚乙二醇包覆的纳米二氧化钛颗粒。2.根据权利要求1所述的一种持久亲水的水幕电极，其特征在于：所述纳米亲水材料包括以下重量份的原料：亲水二氧化硅溶液8~11份，亲水二氧化钛溶液11~13份。3.根据权利要求1
‑
2任意一项所述的一种持久亲水的水幕电极，其特征在于：所述纳米亲水材料还包括4~10重量份的花生蛋白。4.一种权利要求1
‑
2任意一项所述持久亲水的水幕电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在所述导电层外涂覆绝缘材料以形成绝缘层，在绝缘层外涂覆纳米亲水材料形成亲水层，所述纳米亲水材料的制备方法包括以下步骤：将亲水二氧化硅溶液和亲水二氧化钛溶液混合，所述亲水二氧化硅溶液中含有经平均聚合度为400~600的聚乙二醇包覆的纳米二氧化硅颗粒，所述亲水二氧化钛溶液中含有经平均聚合度为600~1000的聚乙二醇包覆的纳米二氧化钛颗粒。5.根据权利要求4所述的一种持久亲水的水幕电极的制备方法，其特征在于，所述纳米亲水材料还包括4~10重量份的花生蛋白；在将亲水二氧化硅溶液和亲水二氧化钛溶液混合后，所述制备方法还包括：添加所述花生蛋白，搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：咸才军，王建平，
申请(专利权)人：北京生泰宝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：