[发明专利]一种仿生催化滤料及其制备方法和应用

说明书

一种仿生催化滤料及其制备方法和应用，属于环境保护与催化技术领域。首先将商业钒钛催化剂或锰基催化剂用低表面能物质进行超疏水改性得到超疏水催化剂溶液，旋转蒸发及冷冻干燥后得到超疏水催化剂颗粒，再向超疏水催化剂溶液加入水性丙烯酸树脂和PTFE树脂，机械搅拌混合均匀后采用浸渍轧制的方式与除尘滤袋相结合，高温固化后获得仿生催化滤料。本发明制备的仿生催化滤料在一般工况下气体烟尘排放浓度低于10 mg/m³，运行阻力小于1000Pa，过滤效率大于99.99%，脱硝效率大于90%，使用寿命大于4a，满足最新环保要求。可实现烟气中尘硝一体化脱除，从而减小除尘、脱硝设备所需空间、减少烟气处理工序、降低成本、提高催化剂使用寿命，以使SCR技术能大规模应用。

技术领域

本发明属于环境保护与催化技术领域，具体涉及一种仿生催化滤料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代工业的发展，环境污染越来越严重，尤其是水泥、钢铁行业和燃煤电厂锅炉排放出来的高温废气，严重污染生态环境的同时损害人体健康，国家对空气质量高度重视，降低烟气对环境的污染刻不容缓。高温废烟尘主要包括含硫化合物、含氮化合物和烟尘类颗粒物。因此，如何快速高效地对工业高温烟气进行处理成为世界性难题。

目前工业常用的处理高温废气的方法是将含硫化合物(SOx)、含氮化合物(NOx)和烟尘类颗粒物通过多种工序分别处理，工序复杂，工业占地面积大，成本高。烟尘类颗粒物的处理办法主要用袋式除尘器，核心是滤袋，由于高温烟气中SOx和NOx的存在，滤料易被氧化，且当高温气体处于高湿状态时，气体冷却产生结露现象，硝酸硫酸液滴会腐蚀滤料，液滴会沾湿滤袋，使粉尘粘附在滤料上，堵塞滤料的孔径，难以清灰形成糊袋，严重影响滤袋使用寿命和除尘效果。含氮化合物的主要处理方法是氨气选择性催化还原法(NH₃-Selective CatalyticReduction,NH₃-SCR)，核心是催化剂，商业常用的催化剂主要是V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂体系(活性温度在300～400℃之间)，从高效、节能、环保角度出发研究热门的是低温锰基催化剂(活性温度在120～300℃之间)，由于高温烟气中粉尘和重金属的存在，易使钒钛催化剂出现灰堵和中毒现象，且由于水和硫化物的存在易使锰基催化剂失活，失去催化效果。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在高温废气处理工序繁琐、催化剂易中毒失活以及滤袋结露糊袋等问题，本发明提供一种仿生催化滤料及其制备方法和应用，具有工艺简单、易操作等优点，适合大规模制备生产，可实现烟气中尘硝一体化脱除，能够减少除尘、脱硝设备所需空间、减少烟气处理工序、降低成本、提高催化剂使用寿命。

技术方案：一种仿生催化滤料的制备方法，制备过程如下：

步骤一.预处理：除尘滤袋依次分别用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗10-15min，在80-120℃烘箱中烘干备用；

步骤二.超疏水催化滤料溶液制备：将0.2-0.6质量份水性丙烯酸树脂加入到100质量份超疏水催化剂溶液中搅拌10-20min，再加入10-15质量份含氟丙烯酸树脂和10-15质量份PTFE乳液(聚四氟乙烯乳液)，随后在转速500-2000rpm条件下搅拌20-30min，加入0.1-0.3质量份聚醚改性有机硅分散剂，继续搅拌10-20min，即得超疏水催化滤料溶液；

步骤三.仿生催化滤料制备：通过浸渍轧制方法，在步骤一处理后的除尘滤袋上沉积步骤二得到的超疏水催化滤料溶液，2次浸渍2次轧制，之后在160-200℃温度下定型2～3min，220-260℃温度下固化2～3min，即可获得具有脱硝除尘一体化功能的仿生催化滤料。