[发明专利]一种低温等离子体改性的催化纤维滤料制备方法

说明书

本发明公开了一种低温等离子体改性的催化纤维滤料制备方法，步骤如下:1)称取聚氨酯作为溶质，用二甲基甲酰胺溶液作为溶剂配制溶液；2)在得到的溶液中加入四乙基溴化铵粉末得混合液；3)将催化剂前驱物加入混合液中，搅拌得到静电纺丝溶液；4)将静电纺丝溶液进行静电纺丝，并将纺丝收集制得纳米纤维膜；5)将纳米纤维膜置于低温等离子体改性装置中，通入氩气进行等离子体改性，冷却至室温得到低温等离子体改性的催化纤维膜；6)将低温等离子体改性的催化纤维膜进行覆膜和包装，即得。本发明以结合静电纺丝和低温等离子体改性工艺制作纤维滤料为创新点，材料来源广，流程易操作，产物加工性好，具有良好的市场竞争力和推广价值。

技术领域

本发明涉及一种低温等离子体改性的催化纤维滤料制备方法，具体涉及等离子体改性Mn/Ce/Fe/Co基低温催化纳米纤维滤料的制备方法，属于催化纤维滤料领域。

技术背景

NO_X是我国燃煤电厂主要的排放污染物之一，长期吸入NO_X会造成人体呼吸系统的病变，同时NO_X也是导致酸雨的主要原因之一。基于布袋除尘工艺的污染物脱除装置可以有效脱除烟气中的NO_X，而布袋除尘工艺的核心便是布袋滤料的开发和制备。

现有用于火电、冶金、水泥等行业的布袋主要由聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、芳纶等高性能纤维材料制成，但造价较高，现今国内大部分钢铁企业处于运营亏损状态，资金短缺，难以投入大量资金在环保设备改造上。

随着科技发展，纳米材料的应用为环保的发展提供了巨大帮助。静电纺丝技术可以用聚合物溶液在电场作用下制备纳米纤维材料，操作方便，成本低，是高效的连续制备纳米纤维材料的方法。同时纳米材料有良好的结构特性，使其在环保领域的大气污染物控制、水污染吸附等方面有着巨大的开发前景。

等离子体是一些中性粒子及大量带有正负电荷的离子组成的物质。等离子体可分为热平衡态等离子体和非热平衡态等离子体。其中非热平衡态等离子体又被称为低温等离子体。低温等离子体中含有大量电子、激发态粒子和离子等高能电子，可以与催化剂表面基团作用提高催化剂活性，增强催化剂稳定性和抗中毒能力等，具有良好工业前景。但使用无除尘功能的低温等离子体催化剂需额外添加除尘设备，增加改造成本，使用受限。

在申请号为CN101721855A的发明专利中，公开了一种“纳米纤维复合玻璃纤维过滤材料及其制备方法”，其特征在于在玻璃纤维表面附着一层纳米纤维来提高滤料的过滤效率。该方式主要问题在于玻璃纤维本身几乎没有催化效果，且并不适合作为脱硝催化剂的负载载体，在除尘后还需增加脱硝设备，尾气处理的成本高，在实际的工业应用中难以推广。

在申请号为CN108940304A的发明专利中，公开了“一种Mn/Ce/Cu基低温等离子体催化剂及制备与应用”，其特征在于将含锰金属盐、含铈金属盐和含铜金属盐溶于DMA溶液中，加入有机配体超声混合均匀，在低温下活化后煅烧得到低温等离子体催化剂。该方式制备的催化剂在低温下有较好活性，但未将催化剂和滤料纤维结合制备，在工业应用中还需添加除尘设备，成本较高，推广难度较大。

发明内容

技术问题：为解决上述为题，本发明的目的是提出一种低温等离子体改性的催化纤维滤料制备方法，具体涉及等离子体改性Mn/Ce/Fe/Co基低温催化纳米纤维滤料的制备方法，该方法在现有的静电纺丝工艺上，添加金属盐分入聚氨酯溶液配制催化剂前驱物，静电纺丝后，纤维膜经过低温等离子体改性成型并覆膜后得到低温等离子体改性催化纤维滤料，该催化纤维滤料可用于如工业布袋除尘器等脱硝、除尘一体化设备，不需要对现有设备进行改造，其投入成本低，催化效果好。

技术方案：本发明提供了一种低温等离子体改性的催化纤维滤料制备方法，包括以下步骤：

1)聚合物预处理：称取一定量聚氨酯作为溶质，用二甲基甲酰胺溶液作为溶剂，配制质量分数为15％～20％的溶液，并在磁力搅拌器下搅拌3～6h；