[发明专利]一种工业用滤料失效的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业用滤料失效的检测方法。

背景技术

火力发电、垃圾焚烧、水泥、钢铁、冶炼、化工等行业的高温烟气治理领域中，关于导致工业用滤料的失效的原因一直以来就存在很多争议：有的人认为是氧气，有的人认为是SO₂、有的人认为是SO₃，也有的人认为是NO_x，但由于缺乏理论支持，始终没有一个确定的结论；同时，对于滤料失效的检测方法也有很多，像色谱、能谱、红外、差热、电镜等，但这些检测结果也只能说明滤料是否已经失效，而无法说明滤料是如何失效的。为此，本发明人提出用量子化学的方法从微观上来解释滤料失效的主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业用滤料失效的检测方法，在检测滤料是否失效的同时检测出失效的主要原因。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种工业用滤料失效的检测方法，其步骤如下：

第一步，对工业用滤料的高分子结构进行分析，使用包括色谱、高分辨率的核磁共振谱、红外及拉曼光谱、X射线电子能谱、各种辐射的散射及衍射方法研究分析化纤原料的高分子结构，在保证滤料基本性能的前提下，得到其最简单的结构单元，利用现有的量子化学软件如Gaussian、ADF、gamess、molpro、Mater studio和VASP等优化该结构并得到它的能量E₀，并将其作为反应物(reactant)；

第二步，利用量子化学软件模拟反应物与单一影响因素的反应，找到其反应过程中出现的最终产物(product)、中间产物(IN1、IN2、IN3……)及对应的中间体(ts1、ts2、ts3……)，并优化出它们的结构，计算得到最终产物能量E_e、中间体能量(E_#，1、E_#，2、E_#，3、……)；

第三步，通过对比各中间体的能量，找出能量最高的中间体作为反应中间体，其能量为E_#，max；

第四步，通过计算出反应中间体和反应物间的能量差，得到单一影响因素与反应物间的能垒ΔE＝E_#，max-E₀；

第五步，通过对比各单一影响因素与反应物间的能垒，判断哪一种因素是导致反应物失效的主要原因，其中反应中间体与反应物的能垒越低，说明反应过程中遇到的阻力越少，反应越容易进行，反之，阻力越大，反应越难进行。

第六步，通过量子化学软件模拟重复的结构单元，与各影响因素反应的能垒，验证滤料是否失效。其中判断的标准与第三步相同，反应中间体与反应物的反应能垒越低，反应越容易进行。

其中，在第四步，如果存在两个或多个影响因素与反应物间的能垒接近时，则通过反应物和最终产物间的能量变化E_e-E₀，判断反应是否可逆；如果该能量变化接近0，说明反应可逆程度越大，该影响因素对反应物的影响就越小；如果该能量变化远离0，说明反应可逆程度越小，该影响因素对反应物的影响就越大。

采用上述方案后，本发明是通过对工业用滤料的高分子结构进行分析，在保证滤料基本性能的前提下，尽可能简化其高分子结构，得到其最简单的结构单元，利用量子化学软件优化该结构并得到它的能量；再采用量子化学软件，可以模拟滤料在不同影响因素作用下的反应过程，通过各种反应物、反应中间体和最终产物间的能量对比，研究不同因素导致滤料失效机理，判断出导致滤料失效的主要原因，其中反应物和反应中间体间的能垒高低决定反应进行的难易程度，反应物和产物间的能量变化决定反应是否存在可逆反应；最后，通过滤料重复结构单元的反应来验证滤料的失效机理。

附图说明

图1是PPS氧化模型一；

图2是PPS氧化模型二；

图3是PPS氧化模型三。

具体实施方式

通过下面给出的本发明实施例可进一步了解本发明。

聚苯硫醚(PPS)滤料氧化失效的机理研究

(a)结构单元寻找

通过对PPS滤料基本性能的研究，选择了对苯硫醚(图1)为PPS滤料的结构单元，对苯硫醚氧化后出现了两种产物(对二苯亚砜(图2)和对二苯砜(图3))，同时利用Gauss程序优化结构。

(b)PPS滤料与各种不同氧化剂的反应机理研究