一种一体成型催化陶瓷滤管的制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷滤管技术领域，尤其涉及一种一体成型催化陶瓷滤管的制备方法。

背景技术

在烟气治理过程中，由于采用多工段串联的传统工艺明显已经无法取得良好治理效果，因而以催化陶瓷纤维复合滤管为核心部件的尘硝一体化技术路线逐渐成为工业烟气治理的主流技术。

现有技术中，催化陶瓷滤管的生产主要是由滤筒成型、一次干燥、端部硬化、催化剂涂覆及二次干燥等工艺组成，该种生产工艺在实践中发现存在有以下缺陷：干燥工艺占比较大，制造能耗偏大，滤管生产效率较低；催化剂采用外部涂覆方式，不可避免的存在涂覆不均匀现象，还可能存在催化剂过量堆积和不足，造成催化剂利用率不高或者降低脱硝性能，生产制作成本高。

为解决上述技术问题，急需对现有的催化陶瓷滤管生产工艺进行改进，为此本发明研发了一种能够大大缩短生产工艺流程，提高滤管生产效率，降低生产制作成本的一体成型催化陶瓷滤管的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种设计合理，能够大大缩短生产工艺流程，提高滤管生产效率，降低生产制作成本的一体成型催化陶瓷滤管的制备方法，用于解决上述提到的现有技术中所存在问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种一体成型催化陶瓷滤管的制备方法，其包括以下步骤：

S1)将陶瓷滤管纤维原料分散到水中，保持快速搅拌，再加入其他辅助原料，形成滤管纤维悬浮液；

S2)将催化剂原料添加到滤管纤维悬浮液中，快速搅拌均匀后，再转低速搅拌，加入絮凝剂进行絮凝反应，得到催化滤管悬浮液；

S3)催化滤管悬浮液经真空抽滤成型、干燥、打磨、端部硬化、干燥包装后，得到一体化成型的催化陶瓷滤管。

作为优选，步骤S1)中所述陶瓷滤管纤维原料为硅酸铝陶瓷纤维原料。

作为优选，步骤S2)中所述催化剂原料的添加量为5-25wt％。

作为优选，步骤S2)中所述催化剂原料包括催化剂载体和活性组分，催化剂载体与活性组分的重量比为(1-10):1。

作为优选，所述催化剂载体为纳米二氧化钛。

作为优选，所述催化剂载体为二氧化钛溶胶或者纳米二氧化钛分散液。

作为优选，所述活性组分由五氧化二钒、氧化铈、氧化锰、氧化钼、氧化钨、氧化铬、氧化铌、氧化锆中的一种以上组成。

作为优选，所述活性组分的合成方式为共沉淀、溶胶凝胶和物理混合中的一种方式。

在本发明中，催化剂活性组分的形式可以由多种氧化物组成，其合成方法可以采用共沉淀、溶胶凝胶、物理混合等方式；催化剂活性组分的形式也可以是其前驱体，加入后通过调整pH值或者加入沉淀剂形成活性组分共沉淀物。

作为优选，步骤S2)中所述催化剂原料的添加方法为：先加入催化剂载体，再加入活性组分。

在本发明中，催化剂原料的添加方法，使得催化剂载体可以先与滤管纤维悬浮液中的纤维进行结合，形成超高比表面积的催化剂载体，后加入的活性组分再附着于催化剂载体之上，使得催化剂原料中各组分获得更均匀的分布。

作为优选，所述絮凝剂为天然有机高分子改性絮凝剂。

作为优选，所述天然有机高分子为淀粉、壳聚糖、纤维素和木质素中的一种。

作为优选，所述絮凝剂为阳离子絮凝剂。

在本发明中，加入絮凝剂后，悬浮液发生絮凝反应，催化剂中各组分颗粒与陶瓷纤维充分混合形成絮团，随着絮团变大催化滤管悬浮液逐渐发生固液分离。在絮凝反应过程中，催化剂各组分被均匀分散在纤维中。

本发明采用以上技术方案，具有以下技术效果：

本发明通过将催化剂活性组分添加到滤管纤维悬浮液中，并通过搅拌和絮凝反应来获得分散均匀的催化滤管悬浮液，实现一体化成型。在成型过程中，催化剂原料在纤维中得到充分分散，间接获得较高的比表面积，催化剂分布更均匀，可以杜绝因外部涂覆造成的催化剂不均匀现象，有效避免了因催化剂堆积浪费和负载不足导致的性能缺陷，大大提高了催化剂利用率，实现较高的脱硝性能。

本发明的催化陶瓷纤维滤管采用一体化成型技术，使其在成型后无需再次涂覆催化剂和干燥，仅一次干燥即可完成滤管生产，大大缩短了催化陶瓷滤管的生产工艺流程，提高了滤管生产效率，降低了生产能耗，实现了催化陶瓷滤管高效、便捷、一体化成型。

本发明采用一体化成型方法大幅提高看催化陶瓷滤管的生产效率，大大降低了生产制作成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，现针对附图进行如下说明：

图1为本发明一体成型催化陶瓷滤管的制备方法的流程框图。

具体实施方式

以下所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不代表与本发明相一致的所有实施例。现结合附图，对示例性实施例进行如下说明：

如图1所示，本发明提供一种一体成型催化陶瓷滤管的制备方法，其包括以下步骤：

S1)将陶瓷滤管纤维原料分散到水中，保持快速搅拌，再加入其他辅助原料，形成滤管纤维悬浮液；其中，陶瓷滤管纤维原料为硅酸铝陶瓷纤维原料；

S2)将催化剂原料添加到滤管纤维悬浮液中，快速搅拌均匀后，再转低速搅拌，加入絮凝剂进行絮凝反应，得到催化滤管悬浮液；其中，催化剂原料的添加量为5-25wt％，催化剂原料包括催化剂载体和活性组分，催化剂载体与活性组分的重量比为(1-10):1；

S3)催化滤管悬浮液经真空抽滤成型、干燥、打磨、端部硬化、干燥包装后，得到一体化成型的催化陶瓷滤管。

作为优选，活性组分由五氧化二钒、氧化铈、氧化锰、氧化钼、氧化钨、氧化铬、氧化铌、氧化锆中的一种以上组成；催化剂载体为纳米二氧化钛；优选的，催化剂载体为二氧化钛溶胶或者纳米二氧化钛分散液。

作为优选，絮凝剂为阳离子絮凝剂或者天然有机高分子改性絮凝剂；优选的，天然有机高分子为淀粉、壳聚糖、纤维素和木质素中的一种。

实施例1

S1)将硅酸铝陶瓷纤维原料分散到水中，保持快速搅拌，再加入其他辅助原料，形成滤管纤维悬浮液；

S2)选取二氧化钛溶胶为催化剂载体，五氧化二钒、氧化钨超细粉体为催化剂活性组分，其中催化剂载体与活性组分的重量比为1.5:1，先将二氧化钛溶胶添加到上述滤管纤维悬浮液中充分搅拌，再加入活性组分粉体，转低速搅拌，加入絮凝剂改性纤维素进行絮凝反应，得到催化滤管悬浮液；

S3)催化滤管悬浮液经真空抽滤成型、干燥、打磨、端部硬化、干燥包装后，得到一体化成型的催化陶瓷滤管。

实施例2

S1)将硅酸铝陶瓷纤维原料分散到水中，保持快速搅拌，再加入其他辅助原料，形成滤管纤维悬浮液；

S2)选取二氧化钛溶胶为催化剂载体，偏钒酸铵、仲钨酸铵为催化剂活性组分前驱体，其中催化剂载体与活性组分的重量比为1:1，先将二氧化钛溶胶添加到上述滤管纤维悬浮液中充分搅拌，再加入活性组分粉体，转低速搅拌，加入絮凝剂改性木质素进行絮凝反应，得到催化滤管悬浮液；

S3)催化滤管悬浮液经真空抽滤成型、干燥、打磨、端部硬化、干燥包装后，得到一体化成型的催化陶瓷滤管。

实施例3

S1)将硅酸铝陶瓷纤维原料分散到水中，保持快速搅拌，再加入其他辅助原料，形成滤管纤维悬浮液；

S2)选取纳米二氧化钛分散液为催化剂载体，仲钨酸铵、硝酸铈为催化剂活性组分前驱体，其中催化剂载体与活性组分的重量比为2:1，先将二氧化钛溶胶添加到上述滤管纤维悬浮液中充分搅拌，再加入活性组分粉体，调整pH形成氧化铈沉淀后转低速搅拌，加入絮凝剂改性淀粉进行絮凝反应，得到催化滤管悬浮液；

S3)催化滤管悬浮液经真空抽滤成型、干燥、打磨、端部硬化、干燥包装后，得到一体化成型的催化陶瓷滤管。

实施例4

S1)将硅酸铝陶瓷纤维原料分散到水中，保持快速搅拌，再加入其他辅助原料，形成滤管纤维悬浮液；

S2)选取二氧化钛溶胶为催化剂载体，硝酸锰、硝酸铬、草酸铌、硝酸铈为催化剂活性组分前驱体，其中催化剂载体与活性组分的重量比为1:1，先将二氧化钛溶胶添加到上述滤管纤维悬浮液中充分搅拌，再通过溶胶凝胶法得到共溶胶，加入活性组分粉体，转低速搅拌，加入絮凝剂改性壳聚糖进行絮凝反应，得到催化滤管悬浮液；

S3)催化滤管悬浮液经真空抽滤成型、干燥、打磨、端部硬化、干燥包装后，得到一体化成型的催化陶瓷滤管。

以上仅为本发明的较佳具体实施例，并不用以限制本发明保护范围；凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。