[发明专利]一种复合型纳米滤料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种纳米滤料，尤其涉及一种复合型纳米滤料、其制备方法及应用，所述纳米滤料包括基底支撑层(1)、纳米纤维层(2)和保护层(3)；其中，所述基底支撑层(1)、纳米纤维层(2)和保护层(3)通过耐高温粘合剂粘合。本发明纳米滤料过滤效率高，对PM2.5等微小颗粒的过滤效率大于99.5％，过滤残余阻力可控制在200Pa以内；且本发明纳米滤料能够在180‑240℃条件下长期使用，瞬时耐温可达260℃，具有较强的抗酸碱性和抗热氧化性，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种纳米滤料，尤其涉及一种复合型纳米滤料、其制备方法及应用。

背景技术

当前我国空气污染非常严重，大面积雾霾事件频繁发生，已经严重影响了人们的正常生活，频繁发生的雾霾天气也引起了国内外的广泛关注。雾霾中的主要成分是PM2.5，这些细小颗粒物对人体有极大的危害，通过人们的呼吸可以直接进入支气管，并被人体吸收引发包括哮喘、支气管炎、尘肺和心血管病等众多疾病。同时，PM2.5中有不少可溶性的粒子，如硫酸盐、硝酸盐、铵盐以及有机酸盐等，这些粒子的吸水性很强，这些可溶性粒子极容易吸附水气，而形成灰霾天气。这种天气严重地降低了空气的能见度，可导致交通事故，造成人员伤亡和财产损失。

根据国家环保部统计数据显示，我国烟(粉)排放的85.6％来源于工业粉尘的排放，而工业粉尘的排放主要来源于化石能源的燃烧，特别是煤炭资源的大量使用。据统计，煤炭能源的消耗占全国能源消耗的70％，而煤炭燃烧产生大量的烟尘，正是PM2.5的主要来源。

袋式除尘器是有效去除烟(粉)气中粉尘颗粒的方法，废气通过过滤装置，废气中的气固两相发生分离，而决定袋式除尘器除尘效率的关键因素是滤料。袋式除尘器被广泛应用于电力、钢铁、水泥、有色金属冶炼工业、垃圾焚烧等诸多领域，不同的使用环境和烟气成分对除尘器滤料提出了新的要求。

燃煤工业含尘烟气排放温度一般在200℃左右，但含尘气体排放温度波动范围较大，因此所用滤料要求能够在180-240℃环境下长期使用。当前，市场上主要的耐高温过滤材料有聚苯硫醚、聚四氟乙烯、芳纶、聚酰亚胺、芳砜纶等，其中聚四氟乙烯通常作为覆膜材料。与国外发达国家相比，我国覆膜技术还不成熟，常发生膜破裂、脱落等问题，严重影响了材料的推广和使用。市场上广泛使用的袋式除尘器滤料主要是针刺毡无纺布，其纤维直径在5μm以上，孔径普遍在20μm以上，对小颗粒粉尘的过滤效率较低，根据国家最新公布的环境质量标准GB3095-2012以及火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011要求，当前的过滤材料无法满足过滤要求。

CN 103505942 A采用熔喷法制备了纳米纤维过滤材料，详细说明了纳米纤维在小颗粒粉尘过滤方面的优势，但制备的材料无法在高温下长期使用，且材料强度低，无法承受多次高压脉冲清洗。CN 101795747 A描述了一种含有纳米纤维的空气过滤器滤料，详细说明了高效低阻滤料制备的可行性，但该滤料的纳米纤维层保护效果差，无法自动清灰，纳米纤维滤料的重复连续使用性较差。CN 102527158 A描述了一种耐高温过滤材料，使用聚苯硫醚或聚四氟乙烯纳米纤维，但制备的材料孔隙较大，对小颗粒粉尘过滤效率较低。

根据过滤理论，过滤材料的过滤效率随纤维直径的减小而提高，当纤维直径降到微纳米级时，纤维无纺材料体现出高比表面积和连接紧密的微小孔径结构，纤维直径的减小，使得粉尘在纤维表面的运动发生改变，进而使得过滤材料提供高过滤效率的同时，将过滤压降控制在较小的范围内。耐高温微纳米纤维过滤材料的出现为高温含尘烟气的过滤及净化提供了新的思路和方法，使高效率低阻力过滤得以实现。

发明内容

针对现有技术的不足及实际的需求，本发明提供一种复合型空气过滤纳米滤料及其制备方法，所述制备方法工艺简单，所制产品稳定性高、耐高温，可用于燃煤电厂、水泥和垃圾焚烧等工业领域的烟尘治理。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：