[发明专利]一种电场辅助涂覆的陶瓷纤维滤管及其制备方法

说明书

本发明提出一种陶瓷纤维滤管的制备方法，包括以下步骤：在陶瓷纤维滤管的内表面涂覆含催化剂颗粒的浆液；在陶瓷纤维滤管的内外表面之间施加电场，使催化剂颗粒在电场力的驱动下向陶瓷纤维滤管的外表面方向扩散；获得负载有催化剂颗粒的陶瓷纤维滤管。还包括对负载有催化剂颗粒的陶瓷纤维滤管进行低温等离子处理，获得干燥的陶瓷纤维滤管。通过调节电场强度和方向可以实现催化剂颗粒可控、均匀负载和涂覆，解决单一重力场无法使催化剂颗粒充分、可控地渗入陶瓷纤维孔道内部的问题。电场辅助涂覆进一步协同低温等离子干燥技术，可以抑制催化剂颗粒的团聚，获得具有高效催化性能和较低背压的复合型陶瓷纤维滤管。

技术领域

本发明属于大气污染物治理技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维滤管及其制备方法。

背景技术

对烟尘、SO_x、NO_x、VOCs、CH_x和CO等主要大气污染物治理主要依靠相对独立布袋除尘、碱法脱硫和催化净化技术，虽然这些技术能实现目前最严格的国家限排标准，但存在工艺设计复杂、占地面积大、能耗损失大和受化学腐蚀严重等问题。近年来，陶瓷纤维滤管在一体化净化领域的应用越来越受到关注，其孔隙发达、适宜涂覆催化材料，具有除尘效率佳、强度高、耐高温冲击、抗腐蚀性能强、再生效果佳、使用寿命长等特点，可以取代独立的布袋除尘、碱法脱硫和催化净化装置。此外，陶瓷纤维滤管的温度适用范围为150-550℃，烟气无需降温即可实现除尘，进而保证催化净化所需的反应温度，同时提高烟气余热的回收率，实现低碳目标。因此，将催化剂负载至陶瓷纤维滤管上，使其变成具有反应催化功能的复合型陶瓷纤维滤管，将实现气体污染物和除尘一体化净化，从而使工艺简单化和占地面积小型化，极大地提高系统的热量利用率和提高耐腐蚀性能，延长设备的使用寿命和效率，降低投资、安装、维护和运行等各项费用。

为保证除尘效率，陶瓷纤维滤管的纤维孔道的平均孔径一般约为100nm左右。对于催化净化功能，目前最为常用的手段是采用胶体涂覆法是将催化剂颗粒负载于陶瓷纤维滤管的表面，随后以重力促进催化剂颗粒向滤管的内部渗透。为提高陶瓷滤管的催化性能，需将催化组分均匀分散于纤维孔道内部。但由于催化剂胶体溶液自身的粘结力和表面张力作用等，催化剂颗粒无法均匀、顺畅地渗入滤管内部，易沉积于滤管内壁表面或团聚于滤管内部形成大颗粒，进而造成涂覆后的滤管背压增大、脱硝等催化反应活性较低。

发明内容

针对上述问题，本发明第一方面提出一种电场辅助涂覆的陶瓷纤维滤管的制备方法，包括以下步骤：

在陶瓷纤维滤管的内表面涂覆含催化剂颗粒的浆液；

在陶瓷纤维滤管的内外表面之间施加电场，使催化剂颗粒在电场力的驱动下向陶瓷纤维滤管的外表面方向扩散；

获得负载有催化剂颗粒的陶瓷纤维滤管。

上述方法借助胶体的电泳特性，通过增加电场使催化剂颗粒在陶瓷纤维滤管内定向移动，同时还可以结合电场强度和方向的调控，使催化剂颗粒均匀、可控地渗透和涂覆。

优选地，还包括对负载有催化剂颗粒的陶瓷纤维滤管进行低温等离子处理，获得干燥的陶瓷纤维滤管。在实现了催化剂颗粒的均匀渗透后，可以利用低温等离子体技术进行干燥处理，保证催化剂颗粒均匀、高分散地分布于陶瓷纤维滤管内部。

优选地，电场的强度为15-1500V/m。

优选地，在催化剂颗粒的扩散过程中，陶瓷纤维滤管以长度方向水平放置，并以陶瓷纤维滤管的中心为轴旋转。

优选地，旋转的转速为10-150r/min。

优选地，电场由设置于陶瓷纤维滤管的半径方向上的电极对产生，其中第一电极设置于陶瓷纤维滤管的中心，第二电极设置于第一电极正下方。