一种可去除有害气体的耐高温过滤材料及其制备方法与应用

本发明涉及高温过滤材料，尤其涉及一种可去除有害气体的耐高温过滤材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着工业化进程不断加快，高温废气排放和废弃物燃烧等引起的环境污染问题越来越引起人们关注。这些高温烟气中通常含有氮氧化物、硫氧化物等有害组分和细小颗粒粉尘，直接排放势必会造成严重的大气污染，威胁国民健康。因此，高温过滤除尘技术的发展迫在眉睫。作为其核心组成部分，高温过滤材料显得格外重要。传统的过滤材料主要针对固体粉尘颗粒物，无法有效去除有毒有害成分。兼顾粉尘颗粒与有害气体协同控制的耐高温滤料将是今后发展的重要方向。而活性炭具有比表面积大、吸附能力强、热稳定性好、价格低等特点，已被广泛用于去除异味、有机/无机污染物以及烟气脱硫等领域，为此提出一种基于活性炭吸附有害气体的耐高温过滤材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种可去除有害气体的耐高温过滤材料及其制备方法与应用，以解决现有耐高温过滤材料无法同时处理废弃中的粉尘颗粒与有害气体的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，包括顺次层叠设置的过滤层、吸附层、耐腐蚀层、增强层和基布层；

4、所述吸附层为吹纺改性活性炭/聚醚醚酮复合纤维膜。

5、优选的，所述吹纺改性活性炭/聚醚醚酮复合纤维膜的制备方法包括以下步骤：

6、1)将活性炭与强氧化剂混合反应进行初步改性，然后将初步改性的活性炭与含有三聚氰胺、尿素、氨水的混合溶液混合进行浸渍处理，将浸渍处理后的活性炭进行高温煅烧得到表面具有碱性官能团的改性活性炭；

7、2)将聚醚醚酮、有机溶剂与改性活性炭混合得到改性活性炭/聚醚醚酮纺丝液，进行纺丝，得到吹纺改性活性炭/聚醚醚酮复合纤维膜。

8、优选的，所述步骤1)中初步改性的温度为25～40℃，初步改性的时间为12～24h；

9、所述初步改性的活性炭与含有三聚氰胺、尿素与氨水的混合溶液的质量体积比为1g：1.5～2.5ml；

10、所述三聚氰胺、尿素与氨水的质量比为2：1：1～2；

11、所述氨水的浓度为25wt％；

12、所述浸渍的时间为12～18h；

13、所述高温煅烧的温度为830～880℃，高温煅烧的时间为2～3h，高温煅烧的气氛为氨气与氮气的混合气氛；

14、所述氨气与氮气的体积比为1：1～1.5。

15、优选的，所述步骤2)中改性活性炭/聚醚醚酮纺丝液中聚醚醚酮的浓度为3～15wt％；

16、改性活性炭与聚醚醚酮的质量比为10～30：70～90。

17、优选的，所述步骤2)中纺丝的温度为20～30℃，纺丝的湿度为10～20％，纺丝的电压为15～20kv，纺丝的流速为0.3～1ml/h，纺丝的距离为13～20cm，纺丝的气流速度为40～60m/s。

18、优选的，所述过滤层的制备方法为：将聚四氟乙烯、非离子表面活性剂、发泡剂以及水混合得到发泡涂层整理液，对其进行发泡处理并通过刮刀将泡沫涂刮至吸附层上表面，再在表面热压一层聚四氟乙烯微孔膜得到过滤层；

19、所述聚四氟乙烯、非离子表面活性剂、发泡剂以及水的质量比为40～60：5～7：2～3：30～53。

20、优选的，所述耐腐蚀层的制备方法为：将玄武岩纤维、芳纶和玻璃纤维混合，依次进行开松、梳理、铺网、针刺，得到耐腐蚀层；

21、所述玄武岩纤维、芳纶和玻璃纤维的质量比为1：3：2～3；

22、所述增强层的制备方法为将芳纶与高分子纤维混合，依次进行开松、梳理、铺网、针刺，得到增强层；

23、所述高分子纤维为聚酰亚胺纤维、尼龙66和聚醚醚酮纤维中的一种；

24、所述芳纶与高分子纤维的质量比为35～50：50～65；

25、所述基布层为聚四氟乙烯无纺布。

26、优选的，所述耐腐蚀层、增强层与基布层的质量比为35～60：65～40：40～60。

27、本发明还提供了一种上述过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

28、1)将耐腐蚀层、基布层分别叠放在增强层的上下表面，针刺成型，获得三维毡状材料；

29、2)以三维毡状材料为基底，直接在耐腐蚀层表面进行纺丝，得到吸附层，并在吸附层表面制备过滤层；

30、所述三维毡状材料的克重为200～800g/m2；

31、所述吸附层的克重为2.5～4g/m2；

32、所述过滤层的克重为3～4g/m2。

33、本发明还提供了上述过滤材料在去除有害气体中的应用。

34、本发明至少具有如下有益效果：

35、1.本发明的耐高温过滤材料，通过过滤层、吸附层、耐腐蚀层、增强层和基布层复合而成，有效提升滤材的热稳定性和化学稳定性，在保证过滤效率的同时，吸附层改性活性炭增强对有害气体的去除能力，实现对高温烟气的高效过滤。

36、2.本发明通过过滤层ptfe微孔膜和吸附层吹纺纤维膜形成的微纳结构复合，实现梯度过滤，能够有效提高过滤材料的过滤精度。ptfe过滤层具有极低的摩擦系数，在实现有效过滤的同时，灰尘不易黏附，达到易清灰的目的，延长滤料的使用寿命。

技术特征：

1.一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，包括顺次层叠设置的过滤层、吸附层、耐腐蚀层、增强层和基布层；

2.根据权利要求1所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述吹纺改性活性炭/聚醚醚酮复合纤维膜的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述步骤1)中初步改性的温度为25～40℃，初步改性的时间为12～24h；

4.根据权利要求3所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述步骤2)中改性活性炭/聚醚醚酮纺丝液中聚醚醚酮的浓度为3～15wt％；

5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述步骤2)中纺丝的温度为20～30℃，纺丝的湿度为10～20％，纺丝的电压为15～20kv，纺丝的流速为0.3～1ml/h，纺丝的距离为13～20cm，纺丝的气流速度为40～60m/s。

6.根据权利要求5所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述过滤层的制备方法为：将聚四氟乙烯、非离子表面活性剂、发泡剂以及水混合得到发泡涂层整理液，对其进行发泡处理并通过刮刀将泡沫涂刮至吸附层上表面，再在表面热压一层聚四氟乙烯微孔膜得到过滤层；

7.根据权利要求6所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述耐腐蚀层的制备方法为：将玄武岩纤维、芳纶和玻璃纤维混合，依次进行开松、梳理、铺网、针刺，得到耐腐蚀层；

8.根据权利要求7所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料，其特征在于，所述耐腐蚀层、增强层与基布层的质量比为35～60：65～40：40～60。

9.权利要求1～8任意一项所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.权利要求1～8任意一项所述的一种可去除有害气体的耐高温过滤材料在去除有害气体中的应用。

技术总结本发明提供了一种可去除有害气体的耐高温过滤材料及其制备方法与应用，涉及高温过滤材料技术领域。所述耐高温过滤材料包括顺次层叠设置的过滤层、吸附层、耐腐蚀层、增强层和基布层；所述吸附层为吹纺改性活性炭/聚醚醚酮复合纤维膜。本发明能够有效提升滤材的热稳定性和化学稳定性，在保证过滤效率的同时，吸附层采用的改性活性炭对有害气体有较强的去除能力，能够实现对高温烟气的高效过滤。通过将过滤层PTFE微孔膜和吸附层吹纺纤维膜形成的微纳结构复合，实现了梯度过滤，能够有效提高过滤材料的过滤精度，其拉伸强度也不受高温环境影响，能够适用于处理高温烟气。技术研发人员：罗磊,刘洁,余绍毅,袁嘉,王锦,徐畅华,蔡光明,张如全受保护的技术使用者：武汉纺织大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25