一种低温脱除烟气中二噁英、NOx和粉尘的催化纤维及催化滤袋制备方法

本发明属于化工领域，具体涉及一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维及催化滤袋制备方法。

背景技术：

1、二噁英排放控制方法主要有两大类：一是二噁英生成抑制，二是对已生成二噁英进行尾部脱除。二噁英生成抑制包括通过优化焚烧过程中的燃烧条件等来减少不完全燃烧产物的生成的方法，以及通过添加一些硫基或氮基化合物，抑制二噁英生成的方法。上述方法仅通过二噁英生成抑制以控制其排放量的效果是有限的，因此还需借助末端控制手段来实现二噁英类的高效脱除。

2、近年来，活性炭吸附法被广泛用于二噁英末端控制。但是，活性炭吸附法只能实现二噁英污染从气相向固相的转移，却无法实现二噁英的彻底降解。要想将二噁英彻底矿化，形成co2、h2o、hcl等无机小分子而不造成二次污染，需要对其进行催化降解，催化降解法被认为是一种最有潜力的二噁英末端控制技术。

3、除尘滤袋在目前垃圾焚烧烟气中颗粒物的脱除中应用广泛，滤袋除尘器对颗粒物的脱除效率能够达到99.9％以上。如能采用催化滤袋，一体化脱除颗粒物、二噁英和nox，那么不仅能在同一产品上实现多种功能的复合达到多无污染物协同处理一物二用，且不用增加设备投资，只需将除尘滤袋替换成催化滤袋即可，在烟气末端除尘的过程中，还能将污染物降解成低毒的有机物和无毒的无机小分子排放至环境中，不会造成二次污染。

4、催化滤袋一体化脱除颗粒物、二噁英和nox技术主要包括两个方面：一方面是二噁英低温催化剂的研究；另一方面是滤料与催化剂有机结合研究。焚烧烟气组分复杂，so2和hcl含量高，湿度大，容易导致催化剂中毒而失去活性，直接影响催化剂的催化活性和使用寿命，因此，开发一种催化活性高的催化剂配方，制备一种使用寿命长的催化产品是非常有必要的。

技术实现思路

1、为了解决上述问题中的至少一种，本发明提供了一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维及催化滤袋制备方法。本发明中二噁英催化纤维与催化滤袋可批量生产，减小成本，适用温度范围宽，使用寿命长，具有良好的应用前景。

2、为了达到上述目的，本发明采用了如下技术手段：

3、本发明的第一方面提供了一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)制备催化剂粉末：以二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铈为原料，通过球磨进行掺杂得到催化剂粉末；

5、(2)催化剂粉末表面修饰：将催化剂粉末加入到ptfe树脂高浓缩乳液中，催化剂与ptfe乳液质量比1：3-1：6，超声频率10-30khz震荡时间20-40min，之后放入烘箱60-80℃烘干；

6、(3)制备催化纤维：将步骤(2)表面修饰后的的催化剂粉末与有机聚合树脂粉末混合均匀，加入润滑剂和添加剂混匀25-35min，20-40℃静置72-120h，然后40-80℃静置12-24h熟化；混合物料20-30℃压制成坯，然后40-60℃挤出压延成基带，180-300℃脱脂拉伸成脱脂基带，320-420℃热定型20-80s成烧结基带，将其在开纤设备上开纤即得到催化纤维。

7、在本发明的一些实施方案中，所述原料中，二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵硝酸铈的质量比为：(8-12)：(0.8-1.2)：(0.4-0.6)：(0.4-0.6)：(0.08-0.12)。

8、在本发明的一些实施方案中，所述催化剂粉末的制备过程为：球料质量比(5-30)：1，转速400-800r/min，球磨罐球磨时间2-10h，得到的粉末在400-600℃空气气氛中煅烧3-6h。在一些具体实施方案中，空气气氛，升温速率5℃/min。进一步地，球磨罐中，氧化锆球直径为10mm和5mm，大球和小球质量比1:1。

9、在本发明的一些实施方案中，所述催化剂粉末与有机聚合树脂粉末的质量比为1：(9-100)。

10、在本发明的一些实施方案中，有机聚合树脂粉末和润滑剂的质量比为(4-5)：1。

11、在本发明的一些实施方案中，所用润滑剂为液体溶剂石油醚、煤油、石蜡中的一种；添加剂为氧化铝、铝中的一种。

12、在本发明的一些实施方案中，所述有机聚合树脂粉末为聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚酰亚胺中的一种。优选地，有机聚合树脂粉末为聚四氟乙烯。

13、在本发明的一些实施方案中，所述有机聚合树脂粉末的结晶度在99％以上。

14、本发明的第二方面提供了一种催化滤袋，所述催化滤袋采用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的催化纤维，经粗开线、混棉箱、精开线、气压棉箱、梳理机、交叉铺网机、预针刺、主针刺、切边卷绕得到针刺毡，针刺毡经浸渍、烘干、覆膜、缝制后得到。

15、本发明的第三方面提供了采用第一方面所述的方法制备得到的催化纤维以及第二方面所述的催化滤袋在烟气二噁英、nox和粉尘低温脱除中的应用。

16、本发明的有益效果

17、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明以二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵、氧化铝为原料，通过球磨罐的机械力诱导材料结构性能等方面产生变化，将过渡金属氧化物负载到载体二氧化钛表面，主活性成分ti-v-w-mo与稀土金属助剂铈形成高分散度、结构稳定活性较高的催化剂粉末，不仅能够分解二噁英，还能脱硝，其中稀土金属助剂铈很好提升了催化活性。催化剂制备方法绿色无污染、制备条件温和、周期短，易于大规模合成，具有低温催化活性和稳定性。

18、在控制催化剂粉末和有机聚合树脂粉末的比例充分混合搅拌均匀，在添加润滑剂控制搅拌速度，以及拉丝温度，制备得到的催化纤维丝，具有较好的机械拉伸性能，热稳定性，采用该催化纤维制备得到的催化滤袋。

19、采用本发明的方法制备得到的催化纤维与催化滤袋适用温度范围宽，使用寿命长。在180℃左右催化反应，二噁英脱除效率98.72％，nox脱除效率99.54％，粉尘过滤效率99.97％，催化滤袋催化性能稳定，使用时间长，在烟气二噁英、nox和粉尘低温脱除应用中取得了很好的效果。

技术特征：

1.一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，所述原料中，二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铈的质量比为：(8-12)：(0.8-1.2)：(0.4-0.6)：(0.4-0.6)：(0.08-0.12)。

3.根据权利要求1所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，所述球磨罐中球料质量比5：1-30：1，转速400-800r/min，球磨时间2-10h，得到的粉末在400-600℃空气气氛中煅烧3-6h。

4.根据权利要求1所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，所述催化剂粉末与有机聚合树脂粉末的质量比为1：(9-100)。

5.根据权利要求1所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，有机聚合树脂粉末和润滑剂的质量比为(4-5)：1。

6.根据权利要求1所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，所用润滑剂为液体溶剂石油醚、煤油、石蜡中的一种；添加剂为氧化铝、铝中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，所述有机聚合树脂粉末为聚四氟乙烯、聚苯硫醚、聚酰亚胺中的一种。

8.根据权利要求7所述的一种低温脱除烟气中二噁英、nox和粉尘的催化纤维的制备方法，其特征在于，所述有机聚合树脂粉末的结晶度在99％以上。

9.一种催化滤袋，其特征在于：所述催化滤袋采用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的催化纤维，经粗开线、混棉箱、精开线、气压棉箱、梳理机、交叉铺网机、预针刺、主针刺、切边卷绕得到针刺毡，针刺毡经浸渍、烘干、覆膜、缝制后得到。

10.权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的催化纤维以及权利要求9所述的催化滤袋在烟气二噁英、nox和粉尘低温脱除中的应用。

技术总结本发明公开了一种低温脱除烟气中二噁英、NOx和粉尘的催化纤维及催化滤袋的制备方法，其中催化纤维制备包括：以二氧化钛、偏钒酸铵、偏钨酸铵、钼酸铵、硝酸铈为原料，通过球磨进行掺杂得到催化剂粉末；将催化剂粉末经PTFE树脂高浓缩乳液表面修饰后与有机聚合树脂粉末混合均匀，加入润滑剂、添加剂混匀，静置，熟化；混合物料压制成坯，然后挤出压延成基带，180‑300℃脱脂拉伸成脱脂基带，热定型成烧结基带，将其在开纤设备上开纤即得到催化纤维，催化滤袋由催化纤维制备而成。本发明中二噁英催化纤维与催化滤袋可批量生产，减小成本，适用温度范围宽，使用寿命长，具有良好的应用前景。技术研发人员：邱娟,陆胜勇,郭轩豪,王冠杰,丁佳敏受保护的技术使用者：浙江大学台州研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/19