[发明专利]一种陶瓷纤维过滤材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷纤维技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维过滤材料及其制备方法。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a)将铝源、硅溶胶和助纺剂混合，之后进行水解和浓缩，得到纺丝液；b)将所述纺丝液进行成纤和集棉，得到坯体；c)在所述坯体中填充氧化铝气凝胶，之后进行针刺，得到针刺纤维坯；d)将所述针刺纤维坯进行焙烧，得到陶瓷纤维过滤材料。实验结果表明，采用本发明方法制备得到的陶瓷纤维过滤材料的孔隙率在90％以上，抗风蚀能力大于40m/s，抗拉强度≥0.1MPa，典型粉尘排放数量可控制在5mg/nm³内。

技术领域

本发明属于陶瓷纤维技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维过滤材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷纤维过滤技术是近年来发展较快的过滤技术之一。与传统粒状滤料相比，纤维过滤材料的比表面积较大，有更大的界面吸附并能截留悬浮物，过滤效果好。与传统布袋等滤料相比，纤维过滤材料可以使用在高温环境下；与多孔陶瓷以及金属过滤材料相比，纤维过滤材料无需烧结、阻力低节约能耗、化学稳定性和抗热震性好。陶瓷纤维具有的优良性能使得其在空气净化、高温烟气过滤、化工过滤、柴油机尾气微粒捕集、金属液过滤等方面得到了广泛的应用，尤其在工业废气治理方面得到广泛的认可。

公开号为CN109734461A的中国专利公开了一种耐高温陶瓷纤维过滤管的制备方法，包括以下步骤：(1)将纤维在水中分散，过滤，加入改性剂和添加剂搅拌；(2)将除渣及改性后的纤维干燥；(3)将有机粘结剂加水调配成有机粘结剂溶液，将调配好的有机粘结剂溶液、无机粘结剂和水混合均匀并分成A、B两份，将A份混合粘结剂与纤维混合均匀，得到混料a，在混料a中加入添加剂，混合均匀得到混料b；(4)将混料b和B份混合粘结剂注入到模具中成型，脱模得到半成品；(5)将步骤(4)中的半成品干燥，得到产品。

上述专利公开的方法虽然制备得到了陶瓷纤维过滤材料，但该方法为湿法工艺，整个工艺流程较为复杂；而且在制备过程中还使用了有机物作为粘结剂，导致产品的高温稳定性较为一般。此外，现在陶瓷纤维过滤材料制备工艺还存在着产品机械强度低、孔隙率低、过滤性差等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种陶瓷纤维过滤材料及其制备方法，本发明提供的制备方法工艺流程简单，采用该方法制备得到的陶瓷纤维过滤材料具有较为优异的耐热性能和机械强度，孔隙率高，过滤性强。

本发明提供了一种陶瓷纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将铝源、硅溶胶和助纺剂混合，之后进行水解和浓缩，得到纺丝液；

b)将所述纺丝液进行成纤和集棉，得到坯体；

c)在所述坯体中填充氧化铝气凝胶，之后进行针刺，得到针刺纤维坯；

d)将所述针刺纤维坯进行焙烧，得到陶瓷纤维过滤材料。

优选的，步骤a)中，以氧化铝计的所述铝源和所述硅溶胶中二氧化硅的质量比为(67～95)：(5～33)。

优选的，步骤a)中，所述水解的温度为40～70℃；所述水解的时间为1～2h。

优选的，步骤a)中，所述浓缩的方式为蒸馏浓缩；所述蒸馏浓缩的温度为80～150℃；所述蒸馏浓缩的时间为2～3h。

优选的，步骤c)中，所述氧化铝气凝胶的密度为3～500kg/m³；所述氧化铝气凝胶的比表面积为200～1000m²/g；所述氧化铝气凝胶的孔隙率为80～99.8％；所述氧化铝气凝胶的孔径为1～100nm。

优选的，步骤c)中，在所述坯体中填充氧化铝气凝胶的具体方式为：

在所述坯体的一侧涂布氧化铝气凝胶，并向另一侧施加负压；所述氧化铝气凝胶在负压作用下进入所述坯体的内部。