[发明专利]基于等离子体处理和原位沉积法的脱硝滤料及其制备方法

说明书

本发明涉及功能性复合滤料技术领域，特别涉及基于等离子体处理和原位沉积法的脱硝滤料及其制备方法。包括以耐高温纤维为原料，并经过等离子体处理制成的针刺毡滤料为催化剂载体，以高锰酸钾和硝酸锰为催化剂前驱体，以去离子水为溶剂，通过原位沉积法制得MnO₂催化剂负载滤料。制备工艺：（一）前处理，(二）原位沉积法，(三）挤压烘干并计算负载率。本发明通过原位沉积法，将二氧化锰负载于耐高温纤维制成的滤料上，使催化剂颗粒粒径小，分布均匀，通过等离子体处理，提高针刺毡滤料表面粗糙度和粘结强度，使催化剂负载率高，与耐高温纤维结合更加牢固。

技术领域

本发明涉及功能性复合滤料技术领域，特别涉及基于等离子体处理和原位沉积法的脱硝滤料及其制备方法。

背景技术

目前工业除尘所用袋式除尘器主要使用滤袋进行烟尘净化，大部分滤袋是复合结构，中间层以机织物为基布，上下面层采用针刺、水刺等非织造技术形成三维结构过滤层。所形成的复合滤料以过滤为主，拦截滤除颗粒物使烟尘排放浓度达到国家规定的标准为目标。但随着技术的进步，人们逐渐意识到除了颗粒物，烟尘中还含有有毒有害气体成分，不同企业工况不同，排放的烟气中所含成分也各不相同，烟气净化不仅是使排放的气体含尘浓度达到国家标准，更重要的是除去氮氧化物等有害气体成分。

应用于脱硝的催化剂有很多种，其中金属氧化物成本低，使用较为广泛。已有研究表明锰类氧化物选择低温时也能达到较好的脱硝效果，因此可以选用二氧化锰作为脱硝催化剂的主要活性组分。一般催化剂负载于滤料采用的是直接浸渍法，即将清洁好的滤料浸没于配制好的一定浓度的锰氧化物溶液中，一定温度和时间后取出浸轧，高温焙烘。

而原位沉积法是另一种将催化剂负载于滤料的方法，即在清洁好的滤料上直接进行锰氧化物的生成。低温等离子体技术既可以通过清洁和刻蚀作用清除材料表面的有机污渍和弱界面，又能通过在材料表面形成极薄的交联结构层，增加表面的致密程度，阻止低分子成分扩散到界面，从而达到提高聚合物表面粘结强度的目的。

专利CN107890706A，公开了一种负载中空结构脱硝抗硫催化剂的复合滤料及其制备方法，具体为：以PPS针刺毡为滤料，先采用木质素磺酸钠对针刺毡滤料进行表面前处理，通过π-π共轭作用机制包覆于滤料纤维表面，之后加入去除模板法制备的中空结构脱硝抗硫催化剂，通过木质素静电作用吸附，制得具有高效脱硝抗硫功能的复合滤料。

上述专利，制备工艺简单、环境友好、生产成本低廉，制得的功能复合滤料对烟气中的氮氧化物具有优异的脱硝效果，可解决现有技术中尾部净化系统的复杂和高成本，但是，上述专利通过传统浸渍法将催化剂负载于滤料上，这种结合方式并不牢靠，并且会出现负载率较低，负载不均匀等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，通过等离子体处理及原位沉积法相结合，提供一种不同于传统浸渍法制备的脱硝滤料，该脱硝滤料所负载的催化剂颗粒粒径更小，在滤料上的分布更为均匀，负载率更高，且脱硝滤料的负载牢度更高的基于等离子体处理和原位沉积法的脱硝滤料及其制备方法。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：基于等离子体处理和原位沉积法的脱硝滤料，包括以耐高温纤维为原料，并经过等离子体处理制成的针刺毡滤料为催化剂载体，以高锰酸钾和硝酸锰为催化剂前驱体，以去离子水为溶剂，通过原位沉积法制得在耐高温纤维表面均匀负载有不规则颗粒状的MnO₂脱硝催化剂负载滤料。

进一步的，所述耐高温纤维包括聚苯硫醚纤维，聚酰亚胺纤维，聚四氟乙烯纤维。

进一步的，所述针刺毡滤料为两层由耐高温纤维制成的非织造布中间加入一层由耐高温纤维制成的基布,通过针刺加固的方式制成的毡状非织造布材料，所述针刺毡滤料的克重为500～800g/m²，厚度为2.5～4.5mm。

本发明还公开了基于等离子体处理和原位沉积法的脱硝滤料的制备方法，包括如下制备步骤：