[发明专利]一种脱硫废水浓缩系统中不结垢换热材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种脱硫废水浓缩系统中不结垢换热材料及其制备方法，包括如下组分及其质量份数：膨胀石墨10‑50份、二酐单体26‑47份、二胺单体23‑42份、偶联剂0.1‑0.5份，制备方法包括如下步骤：利用偶联剂对膨胀石墨进行表面处理；将二胺单体和膨胀石墨加入到极性溶剂中，在超声与电磁搅拌下溶解，然后分批加入二酐单体，得到复合材料预聚体溶液；将复合材料预聚体溶液浇注在玻璃平板上，干燥，得到聚酰胺酸/膨胀石墨复合材料；将聚酰胺酸/膨胀石墨复合材料脱水环化，即得不结垢换热材料成品。本发明采用具有层状结构的膨胀石墨作为导热填料，以原位插层聚合的方式制备聚酰亚胺/膨胀石墨导热复合材料，具有高导热、耐高温、不结垢、低成本、制备工艺简单等优点。

技术领域

本发明涉及新型材料制造技术领域，具体涉及一种脱硫废水浓缩系统中不结垢换热材料及其制备方法。

背景技术

发电厂的二次热风非常丰富，经常作为热源对脱硫废水浓缩干燥实现脱硫废水的零排放，为了充分利用热源，提高换热效率，通过换热器气流循环使用对余热进行回收。但火力发电厂脱硫后产生的废水成分十分复杂，对某发电有限公司一期脱硫废水进行了水质全分析，表明其中含有K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等阳离子，Cl^-、S^2-、F^-、SO₄^2-等阴离子，因此，在脱硫废水水质净化过程中，常常会生成微溶性或难溶性的钙盐、镁盐。在浓缩过程中，系统中的溶解性固体、盐类等都会比补充水中高很多，当这些无机盐类在脱硫废水浓缩干燥系统中呈过饱和状态时，就会在换热器污水侧以水垢的形态析出，牢固粘贴在金属表面。换热器污水侧表面一旦有污垢生成，会使换热器的导热热阻上升，传热性能下降，增加热量损失，降低换热器运行经济性。防止换热器结垢，一般采用昂贵的替代材料，如钛合金，制成耐垢性好的换热器，钛合金中包含13.5wt％的Al，13.3wt％的V和10.0wt％的Cr，并具有21.9W/(m·K)的导热率，但是制造和使用成本太高。不锈钢换热器最为常见，但它不适合于氯离子浓度高的浓盐水中，给稳定运行带来极大的不便。

基于上述考虑，对换热器的材料提出了新要求，急需一种高导热不结垢的材料，高分子复合材料就是其中之一。目前已有专利发明的导热高分子材料使用温度和力学性能低，它们所选用的导热辅助材料有碳纤维、陶瓷颗粒、金属粉、石墨等，均具有明显缺陷，从结果来看，碳纤维制成的导热复合材料具有各向异性，金属粉的密度又远高于填充的基料，会出现填充物分散性差等诸多问题，同时金属粉不做抗氧化处理极易腐蚀生锈，况且20％的金属粉作填充导热辅料，根本达不到高导热的目的。从经济上来说，高导热碳纤维、金属粉价格昂贵。从填充方式上看，大多为不同粒度、不同形状的辅助填料复配填充提高堆积量，但都对导热的提高有限。从制备工艺上看，多数专利都需共混、挤出、造粒、模压等工序制备导热复合材料，工艺繁琐，设备投入大，极其消耗资源。因此，有必要对现有技术进行改进，以满足现实之需。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫废水浓缩系统中不结垢换热材料及其制备方法，采用具有层状结构的膨胀石墨作为导热填料，以原位插层聚合的方式制备聚酰亚胺/膨胀石墨导热复合材料，具有高导热、耐高温、不结垢、低成本、制备工艺简单等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种脱硫废水浓缩系统中不结垢换热材料，包括如下组分及其质量份数：膨胀石墨10-50份、二酐单体26-47份、二胺单体23-42份、偶联剂0.1-0.5份。

根据以上方案，所述膨胀石墨的膨胀倍数为300倍、粒径为8μm，膨胀石墨作为导热填料，是将天然鳞片石墨加入体积比为4:1的浓硫酸和浓硝酸混合液中，搅拌制得石墨插层化合物，然后在高温下处理，使片状石墨得以膨胀，层间距增大。

根据以上方案，所述二酐单体为均苯四甲酸二酐。