[发明专利]含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜及其制备方法。

背景技术

传统的除尘技术主要包括旋风除尘、布袋除尘、静电除尘等，这些技术为粉尘排放的控制做出了巨大的贡献，但对于高温热气体的净化，传统除尘技术却很难实现，如旋风除尘存在分离精度差的问题；静电除尘技术压力损失小，但设备庞大，投资较高，除尘效率低且对粉尘具有选择性。布袋除尘虽然具有较高的粒子去除效率，但存在耐温性差（最高使用温度280℃）和滤袋易腐蚀问题。陶瓷材料以其特有的耐高温、高压和介质腐蚀以及良好的过滤和清洗再生性能，在高温热气体净化领域显示了特有的优越性，近年来高温陶瓷热气体过滤技术已逐渐发展成为最主要发展的高温热气体过滤技术。

目前对于高温有毒有害气体的净化，现有的处理技术只是系统的集成，脱硫、脱硝、除尘三者通常是独立的操作单元，需分别经过各自独立的脱硫反应器、脱硝反应器和除尘过滤器完成，特别是由于热催化剂需要一定的启动温度，而受限于除尘技术的使用温度（通常低于300℃），脱硝工艺通常设置在除尘工艺前面，含尘气体对催化剂的冲刷、腐蚀、毒化作用非常显著，造成催化功能的衰减与失效，对整个净化系统的运行效率和成本造成了严重影响。另外，对于垃圾焚烧行业，目前采用的方式是对高温含尘有有毒气体体水冷后，再由布袋除尘，该方式通过降温除尘不仅浪费了大量的显热，水冷工艺还产生了二次污染。而且该方式也只能用于去除高温含尘有有毒气体体中的含尘颗粒，对于其中的氮氧化物、二噁英等有毒成分的去除效果则不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜，兼有除尘及催化功能的陶瓷膜组件，真正实现脱硝与除尘的一体化，改变以前独立操作单元分步进行的传统模式；并提供其制备方法，简单易实施。

本发明所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜，由质量分数为90-99%的陶瓷膜支撑体和1-10%催化剂制成复合体，然后在外表喷涂陶瓷膜涂层制成。

其中：

催化剂为SCR脱硝催化剂，具有催化脱硝功能。

陶瓷膜支撑体由如下质量份数的原料制成：骨料70-95份、高温结合剂5-30份、增孔剂1-10份、成型助剂0.5-7份和脱模剂0.05-1份，其中：骨料和高温结合剂共100份。

骨料为碳化硅、刚玉、堇青石或莫来石，粒径为100-500目。

高温结合剂由如下质量百分数的原料组成：耐火粘土92-95%和助熔剂5-8%，其中：助熔剂为钾长石、烧滑石、硼钙石或方解石中的一种或多种以任意比例混合。

耐火粘土为铝矾土、樟村土、苏州土、大同土、膨润土或坊子土中的一种或多种以任意比例混合。

增孔剂为粒径10-20mm的木炭或核桃粉中的一种或两种以任意比例混合。增孔剂粒径是根据目标产品所需孔径来定的，孔径过大会造成产品大孔缺陷，太小会影响产品透气性。

成型助剂为树脂。树脂优选酚醛乙烯基脂树脂T-158#，济南昌华树脂化工有限公司生产。

脱模剂优选为石墨。

陶瓷膜涂层为氧化铝。

本发明中各组分起到协同作用，在只有除尘功能的陶瓷膜支撑体上复合催化剂，使陶瓷膜在除尘的同时兼有催化脱硝的功能，实现脱硝与除尘一体化。

所述的含尘有毒高温气体处理用陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）陶瓷膜支撑体的制备：

将骨料中添加高温结合剂、增孔剂、成型助剂以及脱模剂，混合均匀后等静压成型，然后热处理制备得到陶瓷膜支撑体；

（2）催化剂复合：

将催化剂通过浸渍沉着或者真空抽滤复合到支撑体的孔道内，在孔道的内表面形成一层均匀的催化剂涂层，涂层厚度1-10μm，负载量＞30%，得到复合体；

（3）覆膜：

将复合体外表面喷涂一层陶瓷膜涂层，经过热处理制备得到陶瓷膜。

步骤（1）中等静压成型的压力为40-150MPa，热处理温度为1000-1300℃，热处理时间为2-4小时。步骤（1）制备得到的陶瓷膜支撑体具有高负载量、高强度、高通量、抗热震性能好的特点。

步骤（2）中催化剂负载量＞30%，催化剂负载量越高催化效果好，但是负载量过高会造成孔的堵塞，催化剂负载量优选30%-50%。

步骤（3）中热处理温度300-400℃，热处理时间2-3小时。

步骤（3）中陶瓷膜涂层的膜层厚度为0.5-5毫米。涂层厚度影响陶瓷膜材料透过性能，过厚透气性能不好，但过薄会发生漏膜现象，起不到除尘效果。