[发明专利]一种熔融沉积成型3D打印脱二噁英袋笼及其制备方法

说明书

本发明公开了一种熔融沉积成型3D打印脱二噁英袋笼及其制备方法，该制备方法首先将硝酸锰、六水合硝酸铈和七水合硫酸钴混合后制备出脱二噁英催化粉体，然后将脱二噁英催化剂粉末、聚四氟乙烯粉末、硫酸钡、聚乙烯蜡、纳米二氧化硅混合后，得到混合粉末，将混合粉末制备成丝状料，然后通过熔融沉积成型技术，3D打印出脱二噁英袋笼；该制备方法采用3D打印技术将催化剂负载于滤袋袋笼上，制备出具有脱二噁英功能的袋笼。与常规袋笼相比，本发明对滤袋的支撑更加充分且均匀，进一步降低了滤袋表面的受力，延长了滤袋的寿命。

技术领域

本发明属于垃圾焚烧烟气净化技术领域，具体涉及一种熔融沉积成型3D打印脱二噁英袋笼及其制备方法。

背景技术

垃圾焚烧烟气的净化是近年来研究的重点，而烟气脱二噁英又是垃圾焚烧烟气净化的难点。滤袋脱二噁英是一种新的烟气脱二噁英技术，该技术借助一种具有催化功能的滤袋，利用袋式除尘工艺，在低温下实现烟气脱二噁英。目前只有美国戈尔公司具有成熟应用的催化滤袋产品，该技术在国外垃圾焚烧烟气治理上获得了成功应用，但其价格昂贵，研制难度颇大。目前，国内脱二噁英滤袋的制备方法主要是浸渍法，上述方法虽然可以制备脱二噁英滤料，但通常存在脱二噁英活性组分分散性较差，催化剂与滤袋纤维结合强度较弱，导致滤袋脱二噁英效率较低，使用寿命较短，这极大限制了其工程应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种熔融沉积成型3D打印脱二噁英袋笼及其制备方法，以解决现有技术中，制备出的脱二噁英滤袋活性组分分散性较差，催化剂与滤袋纤维结合强度较弱，导致滤袋脱二噁英效率较低，使用寿命较短的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种熔融沉积成型3D打印脱二噁英袋笼，包括圆筒型的笼壁，所述笼壁的上端一体连接有环形的上圈口，笼壁的下端设置有圆形的笼底；所述笼壁和笼底上均开设有微孔；所述袋笼的材料中包含脱二噁英催化剂；

优选的，所述微孔的平均直径为1~5mm，相邻微孔边部之间的距离为2~10mm。

一种熔融沉积成型3D打印脱二噁英袋笼的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将硝酸锰、六水合硝酸铈和七水合硫酸钴在去离子水中混合，形成过程溶液；调整过程溶液的pH值至8，然后将过程溶液沉淀、过滤，将过滤得到的产物洗涤并烘干后得到前驱体粉末；将前驱体粉末焙烧并研磨后得到脱二噁英催化粉体；

步骤2，以质量份数计，将50~65份的脱二噁英催化剂粉末、10~20份的聚四氟乙烯粉末、1~5份硫酸钡、0.5~4份聚乙烯蜡、3~5份纳米二氧化硅混合后，得到混合粉末，将混合粉末球磨后得到物料A；向物料A中加入4~18份煤油，密封后在室温下搅拌混合均匀，陈化48~60h后得到物料B，物料B挤压后得到棒状料，将棒状料压延成带后，再采用膜裂方法制备成丝状打印料；

步骤3，将丝状打印料引入至3D打印机中，通过熔融沉积成型，按照设定模型进行打印，打印过程中，丝状打印料在3D打印机中的管口被熔融后，以液珠的形式被挤出，冷却成型后固化成为脱二噁英袋笼。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，硝酸锰、六水合硝酸铈和七水合硫酸钴的质量比为2.2:1.5:1。

优选的，步骤1中，焙烧温度为400℃，焙烧时间为4小时。

优选的，步骤2中，聚四氟乙烯粉末的粒度为500nm~50μm；丝状打印料的直径为1.0~1.3mm。

优选的，步骤2中，物料B挤压成棒状料以前，在3~4MPa下预挤压5~8min。

优选的，步骤3中，设定模型的层高为0.1~1mm，壁厚为0.1~0.4mm。