一種高效除塵模塊的製備方法
2023-10-10 23:29:44
專利名稱：一種高效除塵模塊的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種高效除塵模塊的製備方法，屬於材料製備和環境保護技術領域。
背景技術：
隨著我國經濟的高速發展，我國大中城市、經濟發達地區和基礎工業密集區域的灰霾空氣汙染日漸嚴重。隨著我國對於SOx和NOx排放的限制日趨嚴格、相關環保技術和裝置不斷投入使用，我國大氣環境中SOx和NOx的汙染物排放總量逐年減少，然而，從目前的監測結果看，我國長三角、珠三角和京津冀各片區的灰霾汙染反而日趨嚴重，已經嚴重威脅到了民眾的身體健康和經濟的可持續發展。隨著當前對於灰霾汙染溯源研究的深入，人們已經發現，工業生產排放超細顆粒對灰霾天氣有一定的貢獻，尤其在山東、河北等地，大量存在的水泥廠、燒結廠所排放的含塵氣體對周邊環境的灰霾現象貢獻明顯。因此亟需一種高效的除塵模塊來解決該問題。 目前工業除塵領域已經有了很多成熟技術，例如袋式除塵、電除塵、機械除塵和溼法除塵等等。其中袋式除塵的除塵效率很高，對粉塵的粒徑範圍波動的耐受性好，即使微細的粉塵也可成功獲得很高的截留率，然而，袋式除塵的壓降較大，對於風機等氣體傳輸設備的動力載荷要求高，此外，目前常見的布袋難以耐受高溫，對於廢氣中含有紅熱顆粒和陰燃顆粒的燒結煙氣而言，使用布袋除塵常常發生「燒袋」事故。此外，常見的工業廢氣處理工段，廢氣的壓力很低，對於壓降較大的袋式除塵，常常需要提高風機壓頭來應付布袋的壓降，甚至需要重新選購風機。電除塵也是當前非常常用和高效除塵手段，該方法是首先對空氣中的粉塵荷電、而後通過電場力將其從空氣中去除並固定在電極板表面的除塵方法。該方法可用於高溫廢氣處理，且只有很小的壓降阻力，但其缺點在於對粉塵的導電率、氣體溼度都有一定要求，否則不能獲得高的除塵率，此外該方法的一次性投資較高，運行成本也不低。機械除塵是利用降塵室、旋風分離器等機械裝置進行除塵的方法，該方法對於顆粒較大的粉塵具有較好的效果，然而對於造成灰霾汙染的2 μ m左右的粒子，其淨化效率很低，而且對於微細顆粒而言，這一類除塵裝置的二次揚塵問題嚴重，無法在當前對於微細顆粒的除塵效率要求越來越高的情況下有效發揮作用。溼法除塵是利用噴淋塔、水膜除塵器或文丘裡除塵器進行除塵的方法，常見於處理塵埃顆粒尺寸較大的氣體，所縛集的顆粒可以通過和水形成泥漿而排出，該工藝對設備的要求也較高,設備體積較大,投資較高。綜上所述，目前我國亟需一種氣阻小、通量大、針對於微細顆粒和霧滴的高效靈活的去除裝置，這對於從源頭抑制工業性微塵對灰霾的貢獻至關重要。
發明內容
本發明的目的在於通過一種簡單的方法獲得具有低氣阻、高通量的高效除塵模塊。該模塊結構緊湊、製作方法簡單、使用溫度範圍寬，對於碳煙、土壤性微塵、二次氣溶膠粒子都具有良好的捕捉性能。本發明的目的是通過如下的技術方案實現的採用蜂窩狀多孔陶瓷為基體，將扭線毛刷填塞於蜂窩狀多孔陶瓷的孔道內，並利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線毛刷的刷毛表面進行浸潰處理，浸潰液濃度為縛塵劑飽和濃度的29TlOO%，然後烘乾，獲得具有低氣阻和高氣體通量的高效除塵模塊，扭線毛刷的外徑在蜂窩狀多孔陶瓷孔道截面的長徑和短徑之間，所採用的蜂窩狀多孔陶瓷是堇青石陶瓷、氧化鋁陶瓷、二氧化矽陶瓷或碳化矽陶瓷，其孔徑為lmnT50_ ;所述方法中的縛塵劑選自聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、丙烯酸-丙烯醯胺共聚物、聚天冬胺酸、糊化澱粉、陽離子醚化澱粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇和聚乙烯醇當中的一種或任意幾種的混合物；所述方法中的扭線毛刷的刷毛選自鋼絲、不鏽鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維、尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛。相比於常見的除塵裝置，本方法獲得的除塵模塊尺寸可調、對微細顆粒去除效果好。由於避免了採用微孔或狹縫來截留顆粒，所以該模塊具有壓降小、風量大的特點。對於高溫含塵氣體處理，可選擇鋼絲、不鏽鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵 絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維等材料作為扭線毛刷的刷毛材料，其熱穩定性良好；對於常溫或中溫煙氣則可選擇尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛等材料作為扭線毛刷的刷毛材料。技術方案中使用的縛塵劑在一定溫度範圍內會形成粘稠的液膜停留在刷毛和多孔陶瓷孔道內壁，當空氣中微細顆粒與壁面和刷毛撞擊時，會被縛塵劑的液膜所捕獲，不會在後續的氣流衝刷中發生逃逸和二次揚塵；當除塵模塊吸附飽和時，可用水將沉積在扭線毛刷纖毛上和蜂窩狀多孔陶瓷內壁上的微細顆粒和縛塵劑一併洗脫，然後重新負載縛塵劑，便可完成模塊的再生。
說明書附圖I和圖2畫對本技術方案進行了直觀闡釋，在圖I和圖2中1代表蜂窩狀多孔陶瓷；2代表扭線毛刷。圖I是蜂窩狀多孔陶瓷的斜視圖，並畫出了扭線毛刷插入陶瓷孔的過程，圖2是每個陶瓷孔都被插入扭線毛刷後的正視圖。圖I和圖2並不對本技術方案中蜂窩狀多孔陶瓷載體的外形和孔道形狀構成限制，本技術方案中蜂窩狀多孔陶瓷的外形除方形外，還可根據實際需要選擇圓形、橢圓、梨形、三角形和多邊形，而且其孔道除了方孔外，還可選擇圓孔、橢圓孔、半圓孔和長方孔。
具體實施例方式本發明提供的一種高效除塵模塊的製備方法，其具體技術方案是這樣實現的採用蜂窩狀多孔陶瓷為基體，將扭線毛刷填塞於蜂窩狀多孔陶瓷的孔道內，並利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線毛刷的刷毛表面進行浸潰處理，浸潰液濃度為縛塵劑飽和濃度的29TlOO%，然後烘乾，獲得具有低氣阻和高氣體通量的高效除塵模塊，所採用的蜂窩狀多孔陶瓷是堇青石陶瓷、氧化鋁陶瓷、二氧化矽陶瓷或碳化矽陶瓷，其孔徑為lmnT50mm;所述方法中的縛塵劑選自聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、丙烯酸-丙烯醯胺共聚物、聚天冬胺酸、糊化澱粉、陽離子醚化澱粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇和聚乙烯醇當中的一種或任意幾種的混合物；所述方法中的扭線毛刷的刷毛選自鋼絲、不鏽鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維、尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛。下面舉出幾個具體實施例，以進一步理解本發明實施例I :取一塊尺寸IOcmXlOcm的蜂窩狀堇青石多孔陶瓷,其孔尺寸為I. 5mmX I. 5mm,孔數為38X38，取1444支扭線毛刷，其外徑為2. 1mm，刷毛材質為聚乙烯絲，插入堇青石蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用糊化澱粉溶液(質量濃度1%)浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為20cm時，在10000/h的空速下，壓降小於900Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過90%。實施例2: 取一塊尺寸20cmX20cm的蜂窩狀氧化招多孔陶瓷,其孔尺寸為I. 5mmX I. 5mm,孔數為76 X 76，取5776支扭線毛刷，其外徑為I. 5mm，刷毛材質為聚丙烯絲，插入該氧化鋁蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用分子量200萬的聚丙烯醯胺溶液(質量濃度I. 5%)浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為30cm時，在10000/h的空速下，壓降小於900Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過93%。實施例3:取一塊直徑IOcm的圓柱形蜂窩狀二氧化矽多孔陶瓷，其孔道直徑為2mm，取外徑為2mm的扭線毛刷，刷毛材質為豬鬃，插入該二氧化矽蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用分子量100萬的丙烯酸-丙烯醯胺共聚物溶液(質量濃度I. 2%)浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為40cm時，在10000/h的空速下，壓降小於lOOOPa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過98%。實施例4:取一塊尺寸IOcmX IOcm的蜂窩狀氧化鋁多孔陶瓷，其孔尺寸為ImmX Imm,孔數為50 X 50，取2500支扭線毛刷，其外徑為I. 4mm，刷毛材質為樹棕，插入該氧化鋁蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用質量濃度2%的陽離子醚化澱粉溶液浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為25cm時，在7000/h的空速下，壓降小於700Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過96%。實施例5 取一塊直徑50cm的圓柱形蜂窩狀碳化矽多孔陶瓷，其孔道直徑為50mm，取外徑50mm的扭線毛刷，刷毛材質為鋼絲，插入該碳化矽蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用分子量10000的聚乙二醇溶液(質量濃度O. 7%)浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為IOOcm時，在10000/h的空速下，壓降小於900Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過97%。實施例6 取一塊尺寸IOcmX IOcm的蜂窩狀堇青石多孔陶瓷,其孔尺寸為2mmX 2mm,取外徑
2.5mm的扭線毛刷，其刷毛材質為銅絲，插入該堇青石蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用質量濃度O. 6%的聚乙烯醇(分子量10萬)溶液浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為20cm時，在7000/h的空速下，壓降小於700Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過95%。
實施例7 取一塊尺寸IOcmX IOcm的蜂窩狀堇青石多孔陶瓷,其孔尺寸為3mmX 3mm,取外徑 3mm的扭線毛刷，刷毛材質為玻璃纖維，插入該堇青石蜂窩陶瓷的孔道中，每孔插一根毛刷，用質量濃度1%的甲基纖維素溶液浸潰該模塊，而後取出烘乾，獲得可以高效縛塵的氣體淨化模塊，當其徑向長度為15cm時，在7000/h的空速下，壓降小於700Pa，對粒徑2 μ m的顆粒，其截留效率超過90%。
權利要求
1.一種高效除塵模塊的製備方法，其特徵在於本方法是通過如下的技術方案實現的採用蜂窩狀多孔陶瓷為基體，將扭線毛刷填塞於蜂窩狀多孔陶瓷的孔道內，並利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線毛刷的刷毛表面進行浸潰處理，浸潰液濃度為縛塵劑飽和濃度的29TlOO%，然後烘乾，獲得具有低氣阻和高氣體通量的除塵模塊，扭線毛刷的外徑在蜂窩狀多孔陶瓷孔道截面的長徑和短徑之間，所採用的蜂窩狀多孔陶瓷是堇青石陶瓷、氧化鋁陶瓷、二氧化矽陶瓷或碳化矽陶瓷，其孔徑為lmnT50mm。
2.如權利要求I所述的一種高效除塵模塊的製備方法，其特徵在於方法中的縛塵劑選自分子量在200(Γ2萬之間的聚丙烯酸、分子量在100萬 2500萬之間的聚丙烯醯胺、分子量在20萬 1000萬之間的丙烯酸-丙烯醯胺共聚物、分子量在30(Γ2萬之間的聚天冬胺酸、糊化澱粉、陽離子醚化澱粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、分子量在100(Γ2.5萬之間的聚乙二醇和分子量在2. 5萬 30萬之間的聚乙烯醇當中的一種或任意幾種的混合物。
3.如權利要求I所述的一種高效除塵模塊的製備方法，其特徵在於方法中的扭線毛刷的刷毛選自鋼絲、不鏽鋼絲、鐵絲、鍍銅鋼絲、鍍銅鐵絲、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鐵絲、銅絲、玻璃纖維、碳纖維、尼龍絲、聚丙烯毛、聚乙烯毛、聚氯乙烯毛、樹棕、馬尾、羊毛、鬃毛。
全文摘要
一種高效除塵模塊的製備方法，屬於材料製備和環境保護技術領域。該方法是將蜂窩狀多孔陶瓷作為基材，在其孔道中填塞扭線式毛刷，並利用縛塵劑溶液對蜂窩狀多孔陶瓷的孔壁和扭線式毛刷進行表面處理，便能獲得一種氣阻小、通量大的高效除塵模塊。含塵氣流在模塊中流動時會在刷毛和陶瓷孔共同構成的複雜流道中湍流通過，其中的顆粒會被刷毛表面和陶瓷孔內表面的縛塵劑層所捕捉，所以該模塊非常有利於去除氣流當中粒徑≤2μm的微細顆粒。
文檔編號B01D47/00GK102921254SQ20121041855
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者劉海弟, 李偉曼, 黃億蘋, 嶽仁亮, 陳運法 申請人:中國科學院過程工程研究所