[发明专利]一种陶瓷纤维催化滤芯及其一体化制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷纤维催化滤芯及其一体化制备方法。该一体化制备方法包括如下步骤：(1)将催化剂制备成催化剂浆料，将陶瓷短纤维制备成陶瓷短纤维浆料；(2)无机纤维布负载上步骤(1)制备得到的所述催化剂浆料，受热固化后得到催化滤布；(3)将步骤(2)制备得到的所述催化滤布负载上步骤(1)制备得到的所述陶瓷短纤维浆料，在真空模具上缠绕成型，经脱模、干燥处理得到陶瓷纤维催化滤芯。该一体化制备方法流程简单、占地空间小、成本较低、制备尺寸可调节。制备得到的陶瓷纤维催化滤芯具有催化剂分布均匀、气孔率高、机械强度高、耐磨损性能优良的特点。

技术领域

本发明涉及烟气净化领域，具体地说，涉及一种陶瓷纤维催化滤芯及其一体化制备方法。

背景技术

随着国家经济快速发展，我国以氮氧化物和二噁英为特征的区域性大气污染问题日益突出。氮氧化物是造成雾霾的重要原因，会引起酸雨、光化学烟雾等现象。二噁英是一种致癌物，会造成严重的生殖和发育问题，严重影响免疫系统。面对越来越严峻的环境问题，国家出台了一系列的措施，制定了严格的大气污染物排放标准，研究者也加紧了对烟气净化技术的研发。但是，目前烟气净化技术还存在一些薄弱点，比如烟气的除尘、脱硝和脱二噁英等净化技术都是单独进行开发的，形成了各自的技术体系和工艺流程，导致现阶段烟气净化系统占地面积大，工序繁杂，设备造价高，而且多套设备串联容易出现互相影响造成故障，导致设备整体运行状况不佳，增加维护运营成本。为此，开发除尘和脱硝脱二噁英的协同技术具有重要意义。

为了解决上述问题，研究者进行了相关研究，主要致力于将脱硝脱二噁英催化剂负载在除尘载体上。高温陶瓷过滤材料作为常用的除尘载体，具有使用温度高、孔隙率高、机械强度大、适用范围广、过滤效率高等优点，在烟气净化领域显示出极大优势。目前，将催化剂负载在高温陶瓷过滤材料上的制备方法主要有如下两种：

一种是在以碳化硅、刚玉、堇青石、铝矾土或莫来石为原料整体挤压制得的高密度颗粒堆积过滤元件上，采用浸渍法、溶胶凝胶法、涂覆法将催化剂负载上去的制备方法。例如CN107803113A公开了一种烟气除尘脱硝脱二噁英一体化陶瓷过滤器的制备方法，该制备方法采用以钛酸铝、高铝或刚玉为材质的除尘陶瓷过滤器为载体，超声浸渍上可溶性催化活性组分，通过自蔓延燃烧反应在除尘陶瓷过滤器孔内负载上硝脱脱二噁英活性物质，制得烟气除尘脱硝脱二噁英一体化陶瓷过滤器。该制备方法的缺陷在于，制备得到的一体化陶瓷过滤器气孔率较低、过滤阻力大、韧性差，高温易发生脆性断裂，同时该一体化陶瓷过滤器的尺寸不易调节，大尺寸级别的制备困难、成本较高，不利于大规模应用。

另一种是采用陶瓷纤维为原料真空抽滤制得低密度陶瓷纤维过滤元件后，再将催化剂负载上去的制备方法。例如CN109091956A公开了一种基于陶瓷纤维的除尘脱硝一体化滤料的制备方法，该制备方法将陶瓷纤维布浸渍上催化剂浆料后，经干燥煅烧再覆上陶瓷纤维复合膜，制得除尘脱硝脱二噁英一体化滤料。该制备方法的缺陷在于，制备得到的一体化滤料的机械强度较低，抗磨损能力弱，并且因烟气停留时间短而导致催化活性降低，只适用于烟气流速低且含尘量较低的应用场合。

以上现有技术中的制备方法，均是先制备高温陶瓷过滤材料，再负载上催化剂，使得制备的陶瓷催化过滤材料具备催化和除尘的双重功能。但是，这些制备方法普遍存在过程复杂、成本较高、无法实现催化剂和陶瓷过滤材料的一体化制备等问题。制备得到的陶瓷催化过滤材料也存在气孔率较低、机械强度较低，尺寸不易调节，大尺寸级别的制备困难、成本较高等问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提出一种以无机纤维布为载体，先后涂覆上催化剂浆料、陶瓷短纤维浆料后，在真空模具上缠绕成型并进一步得到陶瓷纤维催化滤芯的一体化制备方法。由该方法制备得到的陶瓷纤维催化滤芯不仅具备除尘和脱硝脱二噁英的双重功能，还可以调节尺寸来适应各种应用场合。

本发明的目的之一在于提供一种陶瓷纤维催化滤芯的一体化制备方法，包括如下步骤：

(1)将催化剂制备成催化剂浆料，将陶瓷短纤维制备成陶瓷短纤维浆料；