一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法

圖1為《一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法》的剖視圖。

1.《一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法》其特征在于，其包括由聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混紡制成的迎塵層、由聚四氟乙烯纖維與聚酰亞胺纖維混紡制成的緩沖層、由含有V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑的聚四氟乙烯膜制成的催化分解層、由聚四氟乙烯纖維制成的基布層、以及由聚四氟乙烯纖維制成的支撐層；該基布層位于該支撐層上，該催化分解層位于該基布層上，該緩沖層位于該催化分解層上，該迎塵層位于該緩沖層上；該迎塵層、該緩沖層、該催化分解層通過針刺法勾連置于該基布層上，該支撐層通過針刺法置于該基布層之下；在該催化分解層中，該脫硝催化劑通過分散劑形式植入聚四氟乙烯膜中，該催化分解層的總克重為250-350克/平方米，其中，脫硝催化劑的重量比重為每平方米占60-80％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵脫硝一體化功能性濾料，其特征在于：該基布層總克重為100-150克/平方米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的除塵脫硝一體化功能性濾料，其特征在于：該迎塵層總克重為200-300克/平方米。

4.一種如權(quán)利要求1所述的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，其特征在于：該制備方法包括以下步驟：

a、緩沖層的制備：將聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維進(jìn)行開松后，通過機(jī)械成網(wǎng)形成緩沖層，并經(jīng)過針刺加固；

b、迎塵層的制備：采用聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混合，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工；

c、基布層的制備：采用聚四氟乙烯乙烯長絲，通過經(jīng)緯向交織形成基布層；

d、支撐層的制備：采用聚四氟乙烯纖維，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工；

e、催化分解層的制備，將V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑植入聚四氟乙烯膜，再將該聚四氟乙烯膜和迎塵層、緩沖層進(jìn)行鋪網(wǎng)、針刺；

f、除塵及脫硝一體化功能性濾料的制備：將迎塵層、緩沖層、催化分解層、基布層以及支撐層，通過針刺加工、后處理，得到除塵及脫硝一體化功能性濾料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，其特征在于：在步驟c中，該基布層用纖維聚四氟乙烯纖維經(jīng)機(jī)織加工而成，總克重為100-150克/平方米。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，其特征在于：在步驟b中，迎塵層總克重為200-300克/平方米。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，其特征在于：在步驟d中，根據(jù)支撐層中聚四氟乙烯纖維的性能進(jìn)行不同的后處理，支撐層采用纖維為聚四氟乙烯纖維，后處理包括熱定型，溫度300-320℃，時間5—10分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，其特征在于：在步驟b中，迎塵層用聚四氟乙烯纖維細(xì)度為2～10分特，長度35～90毫米，預(yù)處理采用表面活性劑OP-10，與纖維重量比為1:300～1:800，噴灑到纖維表面，密閉24～72小時。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，其特征在于：該催化分解層中脫硝催化劑的含重量為60-80％，通過分散劑形式植入聚四氟乙烯膜中；該催化分解層總克重為250-350克/平方米，該濾料總克重為1500-2000克/平方米。

2011年7月29日，國家環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布了最新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》?！稑?biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定氮氧化物：自2012年1月1日起，對于新建火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組執(zhí)行100毫克/立方米的氮氧化物限值；自2014年7月1日起，2013年5月之前的火力發(fā)電鍋爐和燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組執(zhí)行100毫克/立方米的氮氧化物限值；重點(diǎn)地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐和燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組執(zhí)行100毫克/立方米的氮氧化物限值；燃煤電廠煙氣中產(chǎn)生的污染物包括硫氧化物、氮氧化物、粉塵等有害成分，尤其氮氧化物與空氣中的水結(jié)合最終會轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，硝酸是酸雨的成因之一；它與其他污染物在一定條件下能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧污染。

截至2013年5月，市面上的幾種脫硝工藝中，SCR、SNCR、SCR SNCR都存在脫硝效率不高，有一部分逃逸現(xiàn)象。為了進(jìn)一步提高氮氧化物的脫除效率，在高溫?zé)煔膺M(jìn)行除塵同時，本研發(fā)設(shè)計新型結(jié)構(gòu)的除塵濾料，不改變煙氣工況的前提下，實現(xiàn)氮氧化物的催化分解；其中，濾料采用三層結(jié)構(gòu)：迎塵層、緩沖層和催化分解層；通過引入了表面過濾、煙氣緩沖、深層分解等濾料結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提高濾料的過濾性能，增加濾料分解有害氣體的功能，提高濾料的使用壽命。

一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法專利目的

《一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法》的目的在于提供一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法。該制備方法簡便易行，得到的濾料既可以高溫除塵又可以脫硝，同時可以提高脫硝效率。

一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法技術(shù)方案

《一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法》包括由聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混紡制成的迎塵層、由聚四氟乙烯纖維與聚酰亞胺纖維混紡制成的緩沖層、由含有V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑的聚四氟乙烯膜制成的催化分解層、由聚四氟乙烯纖維制成的基布層、以及由聚四氟乙烯纖維制成的支撐層；該基布層位于該支撐層上，該催化分解層位于該基布層上，該緩沖層位于該催化分解層上，該迎塵層位于該緩沖層上；該迎塵層、該緩沖層、該催化分解層通過針刺法勾連置于該基布層上，該支撐層通過針刺法置于該基布層之下。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該基布層總克重為100-150克/平方米。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該迎塵層總克重為200-300克/平方米。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在該催化分解層中，該脫硝催化劑通過分散劑形式植入聚四氟乙烯膜中，該催化分解層的總克重為250-350克/平方米，其中，脫硝催化劑的重量比重為每平方米占60-80%。

該發(fā)明還涉及一種除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法，該除塵脫硝一體化功能性濾料包括由聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混紡制成的迎塵層、由聚四氟乙烯纖維與聚酰亞胺纖維混紡制成的緩沖層、由含有V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑的聚四氟乙烯膜制成的催化分解層、由聚四氟乙烯纖維制成的基布層、以及由聚四氟乙烯纖維制成的支撐層；該基布層位于該支撐層上，該催化分解層位于該基布層上，該緩沖層位于該催化分解層上，該迎塵層位于該緩沖層上；該迎塵層、該緩沖層、該催化分解層通過針刺法勾連置于該基布層上，該支撐層通過針刺法置于該基布層之下。該制備方法包括以下步驟：a、緩沖層的制備：將聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維進(jìn)行開松后，通過機(jī)械成網(wǎng)形成緩沖層，并經(jīng)過針刺加固；b、迎塵層的制備：采用聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混合，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工；c、基布層的制備：采用聚四氟乙烯乙烯長絲，通過經(jīng)緯向交織形成基布層；d、支撐層的制備：采用聚四氟乙烯纖維，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工；e、催化分解層的制備，將V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑植入聚四氟乙烯膜，再將該聚四氟乙烯膜和迎塵層、緩沖層進(jìn)行鋪網(wǎng)、針刺；f、除塵及脫硝一體化功能性濾料的制備：將迎塵層、緩沖層、催化分解層、基布層以及支撐層，通過針刺加工、后處理，得到除塵及脫硝一體化功能性濾料。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟c中，該基布層用纖維聚四氟乙烯纖維經(jīng)機(jī)織加工而成，總克重為100-150克/平方米。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟b中，迎塵層總克重為200-300克/平方米。作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟d中，根據(jù)支撐層中聚四氟乙烯纖維的性能進(jìn)行不同的后處理，支撐層采用纖維為聚四氟乙烯纖維，后處理包括熱定型，溫度300-320℃，時間5—10分鐘。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟b中，迎塵層用聚四氟乙烯纖維細(xì)度為2~10分特，長度35~90毫米，預(yù)處理采用表面活性劑OP-10，與纖維重量比為1::300~1:800，噴灑到纖維表面，密閉24~72小時。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該催化分解層中脫硝催化劑的含重量為60-80%，通過分散劑形式植入聚四氟乙烯膜中；該催化分解層總克重為250-350克/平方米，該濾料總克重為1500-2000克/平方米。

該發(fā)明的脫硝催化功能性濾料的性能特點(diǎn)：是在制備傳統(tǒng)除塵濾料的同時，將V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑植入PTFE膜中，在將植入脫硝催化劑的PTFE膜載體同迎塵層、緩沖層一同針刺，形成針刺氈濾料。

一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法改善效果

1、具有除塵和脫硝的雙重功效：該濾料是在原有濾料中復(fù)合了具有催化分解氮氧化物的功能濾料，因此，在高效除塵的同時可以將氮氧化物在高溫下同步分解，降低了氮氧化物的排放濃度；

2、溫度匹配性好：PTFE纖維和P84纖維都可在260℃以下長期運(yùn)行，而催化劑的有效分解溫度為150-220℃，因此在溫度上匹配性較好；

3、催化分解效率高：纖維中使用粉體狀催化劑，并且采用PTFE超細(xì)微孔膜作為載體，提高了催化劑的附著效果，比2013年5月之前的塊狀（蜂窩煤狀）比較，增大廢氣與催化劑的接觸面積，提高了對廢氣的分解效率；

4、環(huán)境適應(yīng)性好：可以在高濕度、高氧化、高酸堿腐蝕的環(huán)境中保持良好的分解效率和使用壽命；

5、造價成本低：無需增加新的除塵設(shè)備和改造，由于該新型濾料與普通濾料差異很小，可以直接在2013年5月之前的袋式除塵器上使用，因此沒有任何設(shè)備改造等費(fèi)用。

如圖1所示，《一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法》包括由聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混紡制成的迎塵層1、由聚四氟乙烯纖維與聚酰亞胺纖維混紡制成的緩沖層2、由含有V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑的聚四氟乙烯膜制成的催化分解層3、由聚四氟乙烯纖維制成的基布層4、以及由聚四氟乙烯纖維制成的支撐層5。

該基布層4位于該支撐層5上，該催化分解層3位于該基布層4上，該緩沖層2位于該催化分解層3上，該迎塵層1位于該緩沖層2上。該迎塵層1、該緩沖層2、該催化分解層3通過針刺法勾連置于該基布層4上，該支撐層5通過針刺法置于該基布層4之下。 迎塵層1：涂層技術(shù)引入到迎塵層1的加工中，產(chǎn)生表層過濾效果。與覆PTFE微孔膜的表面過濾技術(shù)相比，對濾料透氣量的影響顯著降低；與非織造布深層過濾比較，提高了阻擋微細(xì)塵粒能力，同時表面易清灰。迎塵層的主要作用是截留煙塵中的飛灰。緩沖層2：纖維層內(nèi)纖維錯綜排列，形成無數(shù)網(wǎng)格。氣流在纖維層內(nèi)穿過時，要經(jīng)過多次激烈的轉(zhuǎn)彎。當(dāng)微粒質(zhì)量較大或者氣流速度較大時，在轉(zhuǎn)彎處，微粒或氣流由于慣性來不及繞過纖維，而是向纖維不斷靠近，微粒在纖維上沉積下來，氣流速度被減緩。催化分解層3：催化分解層3主要在160-220℃的溫度范圍內(nèi)，在少量O2存在的條件下，通過催化劑與氮氧化物接觸，進(jìn)行催化分解。

該除塵脫硝一體化功能性濾料在制備時，包括以下步驟：

a、緩沖層1的制備：將聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維進(jìn)行開松后，通過機(jī)械成網(wǎng)形成緩沖層，并經(jīng)過針刺加固；

b、迎塵層2的制備：采用聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混合，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工；

c、基布層4的制備：采用聚四氟乙烯乙烯長絲，通過經(jīng)緯向交織形成基布層；

d、支撐層5的制備：采用聚四氟乙烯纖維，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工；

e、催化分解層3的制備，將V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑植入聚四氟乙烯膜，再將該聚四氟乙烯膜和迎塵層1、緩沖層2進(jìn)行鋪網(wǎng)、針刺；

f、除塵及脫硝一體化功能性濾料的制備：將迎塵層1、緩沖層2、催化分解層3、基布層4以及支撐層5，通過針刺加工、后處理，得到除塵及脫硝一體化功能性濾料。

除了催化分解層3的制備有次序限制之外，其余結(jié)構(gòu)層的制備沒有特殊限制，如緩沖層1的制備、迎塵層2的制備、基布層4的制備、支撐層5的制備沒有特殊限制，而催化分解層3的制備需要在迎塵層1、緩沖層2制備好之后進(jìn)行。

在步驟c中，該基布層4可用纖維聚四氟乙烯纖維經(jīng)機(jī)織加工而成，總克重為100-150克/平方米。

在步驟b中，迎塵層1總克重可為200-300克/平方米；迎塵層1可用聚四氟乙烯纖維細(xì)度為2~10分特，長度35~90毫米，預(yù)處理采用表面活性劑OP-10，與纖維重量比為1:300~1:800，噴灑到纖維表面，密閉24~72小時。

在步驟d中，根據(jù)支撐層5中聚四氟乙烯纖維的性能進(jìn)行不同的后處理，支撐層5可采用纖維為聚四氟乙烯纖維，后處理包括熱定型，溫度300-320℃，時間5—10分鐘。

該催化分解層3中脫硝催化劑的含重量為60-80%，通過分散劑形式植入聚四氟乙烯膜中；該濾料總克重為1500-2000克/平方米時，該催化分解層3總克重可為250-350克/平方米。

接下去對該發(fā)明的除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法進(jìn)行詳細(xì)舉例說明。

除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法是將V₂O₅-WO₃/TiO₂脫硝催化劑分散在聚四氟乙烯膜中，再將含有脫硝催化劑的聚四氟乙烯膜通過針刺法成網(wǎng)，以聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混紡作為迎塵層，將多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行疊層，通過針刺、后處理等工藝加工而成。

該除塵脫硝一體化功能性濾料的制備方法包括以下步驟。

a、緩沖層2的制備：將聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維進(jìn)行開松后，通過機(jī)械成網(wǎng)形成緩沖層，并經(jīng)過針刺加固。

b、迎塵層1的制備：采用聚四氟乙烯纖維和聚酰亞胺纖維混合，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工。迎塵層1總克重為200-300克/平方米，迎塵層1用聚四氟乙烯纖維細(xì)度為2~10分特，長度35~90毫米，預(yù)處理采用表面活性劑OP-10，與纖維重量比為1:300~1:800，噴灑到纖維表面，密閉24~72小時。

c、催化分解層3的制備，將V₂O₅-WO₃/TiO₂植入聚四氟乙烯膜，再將該聚四氟乙烯膜和迎塵層1、緩沖層2進(jìn)行鋪網(wǎng)、針刺。催化分解層3中V₂O₅-WO₃/TiO₂的含重量為60%，通過分散劑形式植入聚四氟乙烯膜中；總克重為250-350克/平方米。

d、基布層4的制備：采用聚四氟乙烯乙烯長絲，通過經(jīng)緯向交織形成基布層?；紝?用纖維聚四氟乙烯纖維經(jīng)機(jī)織加工而成，總克重為100-150克/平方米。

e、支撐層5的制備：采用聚四氟乙烯纖維，經(jīng)過纖維預(yù)處理、開松、梳理加工。根據(jù)支撐層中聚四氟乙烯纖維的性能進(jìn)行不同的后處理，支撐層采用纖維為聚四氟乙烯纖維，后處理包括熱定型，溫度300-320℃，時間5—10分鐘。

f、除塵及脫硝一體化功能性濾料的制備：將迎塵層1、緩沖層2、催化分解層3、基布層4以及支撐層5，通過針刺加工、后處理，得到除塵及脫硝一體化功能性濾料。濾料總克重為1500克/平方米。

通過上述方法得到2000克/平方米的除塵及脫硝一體化功能性濾料，在200℃對氮氧化物的去除率95%，對PM2.5顆粒去除效率達(dá)90%，運(yùn)行阻力為1000帕；在210℃對氮氧化物的去除率99.5%，對PM2.5顆粒去除效率達(dá)99.8%，運(yùn)行阻力為1600帕。

2017年6月22日，《一種除塵脫硝一體化功能性濾料及其制備方法》獲得安徽省第五屆專利獎優(yōu)秀獎。

本發(fā)明提供了一種功能性涂料，包括：聚乙烯亞胺16～58wt％；不飽和聚酯樹脂2～24wt％；紫外光引發(fā)劑0.3～0.9wt％；造孔劑35～60wt％。本發(fā)明提供的功能性涂料可有效吸收鋰電發(fā)生異常時產(chǎn)出的二氧化碳等酸性氣體，采用紫外固化交聯(lián)技術(shù)形成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大提升了隔膜的耐熱性，其性能優(yōu)異，制備方法簡單，能夠應(yīng)用于高端鋰電池隔膜的成型加工領(lǐng)域。本發(fā)明還提供了一種功能性涂料的制備方法和應(yīng)用。