CN107261641B - 一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，属于高温烟气除尘技术领域，包括如下步骤：纳米电气石粉末热处理；称取六偏磷酸钠、聚丙烯酸钠，与水混合；称取纳米电气石粉末，加入水，与PTFE乳液混和；将六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠加入到纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，得到纳米电气石处理液；将滤料试样浸渍在纳米电气石处理液中，得纳米电气石滤料；将纳米电气石滤料进行驻极极化，得到纳米电气石驻极体除尘滤料。本发明不仅具有极强的驻极性能，可以捕集细小的粉尘，提高粉尘过滤效率，而且可以提高粉尘剥离率，降低设备阻力。

Description

一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种除尘滤料的制备方法，特别是涉及一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，属于高温烟气除尘技术领域。
背景技术
随着中国经济进入重化工时代，环境污染越来越严重，尤其是工业排放的PM2.5可吸入微细颗粒物对人健康影响最大，它对人类的呼吸***、免疫功能、心血管***和中枢神经***等造成严重的危害，因此，减少PM2.5微细粒子的排放，对保护环境、保障人们的身心健康至关重要。
通常情况下，常规滤料主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等物理机械阻挡作用来过滤空气中的微粒，因此其对粒径较小特别是粒径小于5μm的粒子过滤效果不理想，普通过滤材料为达到较高过滤效率，通常会降低过滤材料中的纤维直径、增加克重或者将织物织得更加紧密，但是材料的过滤阻力却大幅上升，增加了除尘器的设备阻力。
驻极处理使得过滤材料纤维带有电荷，过滤材料经驻极处理后，其过滤机理不仅包括除原有的普通拦截作用外，还包含静电吸附作用，使得在不增加通气阻力的情况下，过滤材料的过滤效率得到显著增强，目前，国内外虽然已有驻极体材料相关的专利报导，该驻极体材料主要采用熔喷材料经电晕放电等方式驻极而成，但是，这些驻极体材料只适用于空气净化、水处理等一次性用品，不适合反复使用，国内虽有将电气石负载在滤料上的专利报导，但是，该专利所用电气石没有经过处理，这样会使滤料在使用一段时间后，不易清灰，滤料阻力增加，从而使得设备阻力增大，影响滤袋的使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，通过电气石预处理，使得制备的除尘滤料不仅具有极强的驻极性能，可以捕集细小粉尘，提高粉尘过滤效率，清灰更彻底，可以提高粉尘剥离率，降低设备阻力。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：纳米电气石粉末热处理，称取一定量的纳米电气石粉末，置于马弗炉中进行热处理；
步骤2：称取六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠，加入水，置于搅拌器中加热搅拌；
步骤3：称取纳米电气石粉末，加入水，机械搅拌，再超声分散，加入PTFE乳液，机械搅拌；
步骤4：待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌，再超声分散，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液；
步骤5：将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，轧去多余液体，然后放置于烘箱中烘焙，得纳米电气石滤料；
步骤6：将步骤5所得到的纳米电气石滤料采用电晕充电的方式进行驻极极化，储存电荷，得到性能稳定的纳米电气石驻极体除尘滤料。
优选的方案是，所述步骤1中，热处理的条件为在700～800℃下加热24～48h。
进一步的，所述步骤2中，按重量份数计，称取1～5份六偏磷酸钠，1～5份聚丙烯酸钠，加入10～30份水，置于搅拌器中加热搅拌，搅拌时间10～20min。
进一步的，所述步骤3中，按重量份数计，称取1～5份纳米电气石粉末，加入60～70份水，机械搅拌3～5min，再超声分散10～20min，加入5～10份PTFE乳液，机械搅拌5～10min。
进一步的，所述步骤4中，待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌5～10min，再超声分散10～20min，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液。
进一步的，所述步骤5中，将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，浸渍时间为0.5～1.5min，浴比为10～20：1，轧去多余液体，轧余率为60～80％，然后放置于烘箱中烘焙，烘焙温度为150～260℃，烘焙时间为5～10min，得纳米电气石滤料。
进一步的，所述步骤3中加入的PTFE乳液为不含表面活性剂的PTFE乳液。
进一步的，所述步骤6中，所述纳米电气石滤料的电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为5～15min，所述纳米电气石滤料的表面距针电极的距离为5～10cm。
进一步的，所述滤料试样的材质为：由涤纶滤料、PPS滤料、聚酰亚胺滤料、PTFE滤料中的一种或多种合成而成的纤维滤料。
本发明的有益技术效果：按照本发明的纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，本发明提供的纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，利用电气石自发电荷的特性，利用静电吸附作用，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，提高粉尘过滤效率，利用电气石的热释电性，对纳米电气石杂化乳液进行热处理，一方面热处理可以促进纳米电气石杂化乳液中的Fe2+的氧化，Fe3+含量增加，有利于电气石晶胞体积的收缩，可以提高电气石热释电系数，增强电极性，使电气石表面自由能也增加，从而有利于滤料的驻极，提高滤料的荷电量，在实际工况中可提高对微细粉尘的捕集；另一方面，由于滤料的长期使用温度是在150～260℃之间，当滤袋在脉冲清灰时，滤袋内的温度会急剧下降，由于我们对电气石进行过热处理，在温度下降时，电气石表面的极性会发生变化，恰好可以使滤袋表面的粉尘因同性电荷相斥而脱离滤袋表面，落入除尘器箱底，从而提高滤料粉尘剥离率，有利于清灰，延长所述除尘滤料的使用寿命，确保所述除尘滤料兼具高孔隙率和低微孔孔径的特点，实现对PM2.5等微细粉尘的高效截留，增加烟气经过滤后的流动性，降低滤料的过滤阻力，减少除尘器运行能耗。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本实施1提供的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：纳米电气石粉末热处理，称取一定量的纳米电气石粉末，置于马弗炉中进行热处理，热处理的条件为在700℃下加热24h；
步骤2：按重量份数计，称取1份六偏磷酸钠，1份聚丙烯酸钠，加入10份水，置于搅拌器中加热搅拌，搅拌时间15min；
步骤3：按重量份数计，称取1份纳米电气石粉末，加入70份水，机械搅拌5min，再超声分散15min，加入10份PTFE乳液，机械搅拌10min；
步骤4：待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌10min，再超声分散15min，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液；
步骤5：将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，浸渍时间为1min，浴比为15：1，轧去多余液体，轧余率为70％，然后放置于烘箱中烘焙，烘焙温度为200℃，烘焙时间为5min，得纳米电气石滤料；
步骤6：将步骤5所得到的纳米电气石滤料采用电晕充电的方式进行驻极极化，储存电荷，得到性能稳定的纳米电气石驻极体除尘滤料。
进一步的，在本实施例1中，所述步骤3中加入的PTFE乳液为不含表面活性剂的PTFE乳液。
进一步的，在本实施例1中，所述步骤6中，所述纳米电气石滤料的电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为10min，所述纳米电气石滤料的表面距针电极的距离为6cm。
进一步的，在本实施例1中，所述滤料试样的材质为：由涤纶滤料、PPS滤料、聚酰亚胺滤料、PTFE滤料中的一种或多种合成而成的纤维滤料。
实施例2：
本实施2提供的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：纳米电气石粉末热处理，称取一定量的纳米电气石粉末，置于马弗炉中进行热处理，热处理的条件为在750℃下加热36h；
步骤2：按重量份数计，称取3份六偏磷酸钠，3份聚丙烯酸钠，加入20份水，置于搅拌器中加热搅拌，搅拌时间15min；
步骤3：按重量份数计，称取2份纳米电气石粉末，加入70份水，机械搅拌5min，再超声分散15min，加入10份PTFE乳液，机械搅拌10min；
步骤4：待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌10min，再超声分散15min，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液；
步骤5：将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，浸渍时间为1min，浴比为15：1，轧去多余液体，轧余率为70％，然后放置于烘箱中烘焙，烘焙温度为200℃，烘焙时间为5min，得纳米电气石滤料；
步骤6：将步骤5所得到的纳米电气石滤料采用电晕充电的方式进行驻极极化，储存电荷，得到性能稳定的纳米电气石驻极体除尘滤料。
进一步的，在本实施例2中，所述步骤3中加入的PTFE乳液为不含表面活性剂的PTFE乳液。
进一步的，在本实施例2中，所述步骤6中，所述纳米电气石滤料的电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为5min，所述纳米电气石滤料的表面距针电极的距离为8cm。
进一步的，在本实施例2中，所述滤料试样的材质为：由涤纶滤料、PPS滤料、聚酰亚胺滤料、PTFE滤料中的一种或多种合成而成的纤维滤料。
实施例3：
本实施3提供的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：纳米电气石粉末热处理，称取一定量的纳米电气石粉末，置于马弗炉中进行热处理，热处理的条件为在800℃下加热48h；
步骤2：按重量份数计，称取5份六偏磷酸钠，5份聚丙烯酸钠，加入30份水，置于搅拌器中加热搅拌，搅拌时间20min；
步骤3：按重量份数计，称取3份纳米电气石粉末，加入70份水，机械搅拌5min，再超声分散15min，加入10份PTFE乳液，机械搅拌10min；
步骤4：待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌10min，再超声分散15min，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液；
步骤5：将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，浸渍时间为1min，浴比为15：1，轧去多余液体，轧余率为70％，然后放置于烘箱中烘焙，烘焙温度为200℃，烘焙时间为5min，得纳米电气石滤料；
步骤6：将步骤5所得到的纳米电气石滤料采用电晕充电的方式进行驻极极化，储存电荷，得到性能稳定的纳米电气石驻极体除尘滤料。
进一步的，在本实施例3中，所述步骤3中加入的PTFE乳液为不含表面活性剂的PTFE乳液。
进一步的，在本实施例3中，所述步骤6中，所述纳米电气石滤料的电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为15min，所述纳米电气石滤料的表面距针电极的距离为5cm。
进一步的，在本实施例3中，所述滤料试样的材质为：由涤纶滤料、PPS滤料、聚酰亚胺滤料、PTFE滤料中的一种或多种合成而成的纤维滤料。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，本实施例提供的纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，利用电气石自发电荷的特性，利用静电吸附作用，用于对烟尘中的粉尘进行吸附，提高粉尘过滤效率，利用电气石的热释电性，对纳米电气石杂化乳液进行热处理，一方面热处理可以促进纳米电气石杂化乳液中的Fe2+的氧化，Fe3+含量增加，有利于电气石晶胞体积的收缩，可以提高电气石热释电系数，增强电极性，使电气石表面自由能也增加，从而有利于滤料的驻极，提高滤料的荷电量，在实际工况中可提高对微细粉尘的捕集；另一方面，由于滤料的长期使用温度是在150～260℃之间，当滤袋在脉冲清灰时，滤袋内的温度会急剧下降，由于我们对电气石进行过热处理，在温度下降时，电气石表面的极性会发生变化，恰好可以使滤袋表面的粉尘因同性电荷相斥而脱离滤袋表面，落入除尘器箱底，从而提高滤料粉尘剥离率，有利于清灰，延长所述除尘滤料的使用寿命，确保所述除尘滤料兼具高孔隙率和低微孔孔径的特点，实现对PM2.5等微细粉尘的高效截留，增加烟气经过滤后的流动性，降低滤料的过滤阻力，减少除尘器运行能耗。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述除尘滤料是通过采用无机纳米分散和乳液复合制得纳米电气石杂化乳液，并采用浸渍和烘燥的方式将纳米电气石杂化乳液负载在滤料上，所述除尘滤料的制备方法包括如下步骤：
步骤1：纳米电气石粉末热处理，称取一定量的纳米电气石粉末，置于马弗炉中进行热处理；
步骤2：称取六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠，加入水，置于搅拌器中加热搅拌；
步骤3：称取纳米电气石粉末，加入水，机械搅拌，再超声分散，加入PTFE乳液，机械搅拌；
步骤4：待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌，再超声分散，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液；
步骤5：将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，轧去多余液体，然后放置于烘箱中烘焙，得纳米电气石滤料；
步骤6：将步骤5所得到的纳米电气石滤料采用电晕充电的方式进行驻极极化，储存电荷，得到性能稳定的纳米电气石驻极体除尘滤料。
2.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，热处理的条件为在700～800℃下加热24～48h。
3.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，按重量份数计，称取1～5份六偏磷酸钠，1～5份聚丙烯酸钠，加入10～30份水，置于搅拌器中加热搅拌，搅拌时间10～20min。
4.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，按重量份数计，称取1～5份纳米电气石粉末，加入60～70份水，机械搅拌3～5min，再超声分散10～20min，加入5～10份PTFE乳液，机械搅拌5～10min。
5.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，待步骤2中的六偏磷酸钠和聚丙烯酸钠完全溶解后，加入到步骤3中的纳米电气石粉末与PTFE乳液的混和溶液中，机械搅拌5～10min，再超声分散10～20min，得到分散均匀且稳定的纳米电气石处理液。
6.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，将滤料试样完全浸渍在步骤4所得的纳米电气石处理液中，浸渍时间为0.5～1.5min，浴比为10～20：1，轧去多余液体，轧余率为60～80％，然后放置于烘箱中烘焙，烘焙温度为150～260℃，烘焙时间为5～10min，得纳米电气石滤料。
7.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中加入的PTFE乳液为不含表面活性剂的PTFE乳液。
8.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，所述纳米电气石滤料的电晕充电条件为：加压电压为10KV，加压时间为5～15min，所述纳米电气石滤料的表面距针电极的距离为5～10cm。
9.根据权利要求1所述的一种纳米电气石改性除尘滤料的制备方法，其特征在于，所述滤料试样的材质为：由涤纶滤料、PPS滤料、聚酰亚胺滤料、PTFE滤料中的一种或多种合成而成的纤维滤料。
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CN104088135A (zh) * 2014-06-03 2014-10-08 上海交通大学 一种利用石墨烯改性袋式除尘器滤料纤维的方法
CN104383894A (zh) * 2014-10-21 2015-03-04 繁昌县倍思生产力促进中心有限公司 一种高吸附性口罩用过滤材料及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Title
驻极材料在除尘滤料的应用;徐辉等;《2016清洁高效燃煤发电技术交流研讨会论文集》;20160331;第288-292页

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