一種具有納米吸附層的除塵濾料的製作方法

2023-12-09 05:24:06

本發明涉及一種除塵濾料，特別是涉及一種具有納米吸附層的除塵濾料，屬於高溫煙氣除塵技術領域。

背景技術：

隨著中國經濟進入重化工時代，環境汙染越來越嚴重，尤其是工業排放的pm2.5可吸入微細顆粒物對人健康影響最大，它對人類的呼吸系統、免疫功能、心血管系統和中樞神經系統等造成嚴重的危害，因此，減少pm2.5微細粒子的排放，對保護環境、保障人們的身心健康至關重要。

通常情況下，常規濾料主要依靠布朗擴散、截留、慣性碰撞、重力沉降等物理機械阻擋作用來過濾空氣中的微粒，因此其對粒徑較小特別是粒徑小於5μm的粒子過濾效果不理想，普通過濾材料為達到較高過濾效率，通常會降低過濾材料中的纖維直徑、增加克重或者將織物織得更加緊密，但是材料的過濾阻力卻大幅上升，增加了除塵器的設備阻力。

駐極處理使得過濾材料纖維帶有電荷，過濾材料經駐極處理後，其過濾機理不僅包括除原有的普通攔截作用外，還包含靜電吸附作用，使得在不增加通氣阻力的情況下，過濾材料的過濾效率得到顯著增強，目前，國內外雖然已有駐極體材料相關的專利報導，該駐極體材料主要採用熔噴材料經電暈放電等方式駐極而成，但是，這些駐極體材料只適用於空氣淨化、水處理等一次性用品，不適合反覆使用，國內雖有將電氣石負載在濾料上的專利報導，但是，該專利所用電氣石沒有經過處理，這樣會使濾料在使用一段時間後，不易清灰，濾料阻力增加，從而使得設備阻力增大，影響濾袋的使用壽命。

技術實現要素：

本發明的主要目的是為了提供一種具有納米吸附層的除塵濾料，該電氣石經過預處理，不僅具有極強的駐極性能，可以捕集細小粉塵，提高粉塵過濾效率，清灰更徹底，可以提高粉塵剝離率，降低設備阻力。

本發明的目的可以通過採用如下技術方案達到：

一種具有納米吸附層的除塵濾料，所述除塵濾料是通過採用無機納米分散和乳液複合製得納米電氣石雜化乳液，並採用浸漬和烘燥的方式將納米電氣石雜化乳液負載在濾料上，所述除塵濾料為梯度濾料結構，由表面吸附層、緻密層、增強層、支撐層和背面淨化層組成，所述表面吸附層設置在所述緻密層的表面，所述緻密層設置在所述表面吸附層與所述增強層之間，所述增強層設置在所述緻密層和所述支撐層之間，所述支撐層設置在所述增強層與所述背面淨化層之間，所述背面淨化層設置在所述支撐層的背面。

優選的方案是，所述表面吸附層為含有納米電氣石雜化乳液的塗覆層，所述表面吸附層位於所述除塵濾料的迎塵面，用於對煙塵中的粉塵進行吸附，所述納米電氣石雜化乳液在700-800℃下加熱24-48h。

在上述任一方案中優選的是，按重量份數計，所述納米電氣石雜化乳液由以下成分組成：六偏磷酸鈉1-5％、聚丙烯酸鈉1-5％、ptfe乳液20-30％、增稠劑0.5-2％、水40-60％。

在上述任一方案中優選的是，所述表面吸附層採用刮塗的方式將納米電氣石雜化乳液覆在所述除塵濾料的表面，所述表面吸附層進行電暈充電駐極，電暈充電條件為：加壓電壓為10kv，加壓時間為5-15min，電暈充電的針電極與所述表面吸附層的表面距離為5-10cm。

在上述任一方案中優選的是，所述緻密層由聚四氟乙烯ptfe纖維和異形細纖維p84組成，所述聚四氟乙烯ptfe纖維與所述異形細纖維p84成網環繞抱合併水刺成氈，所述異形細纖維p84為不規則的葉片狀截面，所述聚四氟乙烯ptfe纖維經梳理、預刺後，進入水刺經反射使所述聚四氟乙烯ptfe纖維相互纏繞成布，所述聚四氟乙烯ptfe纖維進入水刺後進行開纖。

在上述任一方案中優選的是，所述增強層為基布層，由高性能纖維通過經緯交織形成的機織物，所述增強層用於提高所述除塵濾料的縱橫雙向的力學性能。

在上述任一方案中優選的是，所述支撐層由纖維細度在2-7tex的纖維組成。

在上述任一方案中優選的是，所述除塵濾料內的微孔孔徑由外到內依次增加，靠近所述表面吸附層的纖維分布細而密、靠近所述背面淨化層纖維分布粗而疏。

在上述任一方案中優選的是，所述背面淨化層為含有納米電氣石雜化乳液的塗覆層，位於所述除塵濾料的背塵面，用於對所述除塵濾料中洩露的微細粉塵實現再吸附。

在上述任一方案中優選的是，所述背面淨化層中的納米電氣石雜化乳液與所述表面吸附層中的納米電氣石雜化乳液的成分相同。

本發明的有益技術效果：按照本發明的具有納米吸附層的除塵濾料，本發明提供的具有納米吸附層的除塵濾料，利用電氣石自發電荷的特性，利用靜電吸附作用，用於對煙塵中的粉塵進行吸附，提高粉塵過濾效率，利用電氣石的熱釋電性，對納米電氣石雜化乳液進行熱處理，一方面熱處理可以促進納米電氣石雜化乳液中的fe2+的氧化，fe3+含量增加，有利於電氣石晶胞體積的收縮，可以提高電氣石熱釋電係數，增強電極性，使電氣石表面自由能也增加，從而有利於濾料的駐極，提高濾料的荷電量，在實際工況中可提高對微細粉塵的捕集；另一方面，由於濾料的長期使用溫度是在150-260℃之間，當濾袋在脈衝清灰時，濾袋內的溫度會急劇下降，由於我們對電氣石進行過熱處理，在溫度下降時，電氣石表面的極性會發生變化，恰好可以使濾袋錶面的粉塵因同性電荷相斥而脫離濾袋錶面，落入除塵器箱底，從而提高濾料粉塵剝離率，有利於清灰，延長所述除塵濾料的使用壽命，確保所述除塵濾料兼具高孔隙率和低微孔孔徑的特點，實現對pm2.5等微細粉塵的高效截留，增加煙氣經過濾後的流動性，降低濾料的過濾阻力，減少除塵器運行能耗。

附圖說明

圖1為按照本發明的具有納米吸附層的除塵濾料的一優選實施例的整體結構示意圖；

圖2為按照本發明的具有納米吸附層的除塵濾料的一優選實施例的ptfe纖維原樣圖，該實施例可以是與圖1相同的實施例，也可以是與圖1不同的實施例；

圖3為按照本發明的具有納米吸附層的除塵濾料的一優選實施例的開纖後的ptfe纖維圖，該實施例可以是與圖1相同的實施例，也可以是與圖1不同的實施例。

圖中：1-表面吸附層，2-緻密層，3-增強層，4-支撐層，5-背面淨化層。

具體實施方式

為使本領域技術人員更加清楚和明確本發明的技術方案，下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

如圖1所示，本實施例提供的一種具有納米吸附層的除塵濾料，所述除塵濾料是通過採用無機納米分散和乳液複合製得納米電氣石雜化乳液，並採用浸漬和烘燥的方式將納米電氣石雜化乳液負載在濾料上，所述除塵濾料為梯度濾料結構，由表面吸附層1、緻密層2、增強層3、支撐層4和背面淨化層5組成，所述表面吸附層1設置在所述緻密層2的表面，所述緻密層2設置在所述表面吸附層1與所述增強層3之間，所述增強層3設置在所述緻密層2和所述支撐層4之間，所述支撐層4設置在所述增強層3與所述背面淨化層5之間，所述背面淨化層5設置在所述支撐層4的背面。

進一步的，在本實施例中，如圖1所示，所述表面吸附層1為含有納米電氣石雜化乳液的塗覆層，所述表面吸附層1位於所述除塵濾料的迎塵面，主要利用電氣石自發電荷的特性，利用靜電吸附作用，用於對煙塵中的粉塵進行吸附，提高粉塵過濾效率，所述納米電氣石雜化乳液在700-800℃下加熱24-48h，按重量份數計，所述納米電氣石雜化乳液由以下成分組成：六偏磷酸鈉1-5％、聚丙烯酸鈉1-5％、ptfe乳液20-30％、增稠劑0.5-2％、水40-60％，所述表面吸附層1採用刮塗的方式將納米電氣石雜化乳液覆在所述除塵濾料的表面，所述表面吸附層1進行電暈充電駐極，電暈充電條件為：加壓電壓為10kv，加壓時間為5-15min，電暈充電的針電極與所述表面吸附層1的表面距離為5-10cm。

進一步的，在本實施例中，利用電氣石的熱釋電性，對納米電氣石雜化乳液進行熱處理，一方面熱處理可以促進納米電氣石雜化乳液中的fe2+的氧化，fe3+含量增加，有利於電氣石晶胞體積的收縮，可以提高電氣石熱釋電係數，增強電極性，使電氣石表面自由能也增加，從而有利於濾料的駐極，提高濾料的荷電量，在實際工況中可提高對微細粉塵的捕集；另一方面，由於濾料的長期使用溫度是在150-260℃之間，當濾袋在脈衝清灰時，濾袋內的溫度會急劇下降，由於我們對電氣石進行過熱處理，在溫度下降時，電氣石表面的極性會發生變化，恰好可以使濾袋錶面的粉塵因同性電荷相斥而脫離濾袋錶面，落入除塵器箱底，從而提高濾料粉塵剝離率，有利於清灰。

進一步的，在本實施例中，如圖1、圖2和圖3所示，所述緻密層2由聚四氟乙烯ptfe纖維和異形細纖維p84組成，所述聚四氟乙烯ptfe纖維與所述異形細纖維p84成網環繞抱合併水刺成氈，所述異形細纖維p84為不規則的葉片狀截面，因此比一般圓形截面增加了80％的表面積，所以過濾效率高，聚四氟乙烯ptfe纖維表面的靜電較大，加入ptfe纖維可以提高濾料迎塵面微細粉塵的吸附作用，所述聚四氟乙烯ptfe纖維經梳理、預刺後，進入水刺經反射使所述聚四氟乙烯ptfe纖維相互纏繞成布，所述聚四氟乙烯ptfe纖維進入水刺後進行開纖，形成更加微細的ptfe纖維層，實現粉塵的表面過濾，提高了過濾精度，降低了濾料阻力，將ptfe纖維原樣與經高壓水刺開纖後的ptfe纖維，放大1000倍在電子顯微鏡進行觀察。

進一步的，在本實施例中，如圖1所示，所述增強層3為基布層，由高性能纖維通過經緯交織形成的機織物，所述增強層3用於提高所述除塵濾料的縱橫雙向的力學性能，延長所述除塵濾料的使用壽命。

進一步的，在本實施例中，如圖1所示，所述支撐層4由纖維細度在2-7tex的纖維組成，所述除塵濾料內的微孔孔徑由外到內依次增加，靠近所述表面吸附層1的纖維分布細而密、靠近所述背面淨化層5纖維分布粗而疏，確保所述除塵濾料兼具高孔隙率和低微孔孔徑的特點，實現對pm2.5等微細粉塵的高效截留，增加煙氣經過濾後的流動性，降低濾料的過濾阻力，減少除塵器運行能耗。

進一步的，在本實施例中，如圖1所示，所述背面淨化層5為含有納米電氣石雜化乳液的塗覆層，位於所述除塵濾料的背塵面，用於對所述除塵濾料中洩露的微細粉塵實現再吸附，所述背面淨化層5中的納米電氣石雜化乳液與所述表面吸附層1中的納米電氣石雜化乳液的成分相同。

綜上所述，在本實施例中，按照本實施例的具有納米吸附層的除塵濾料，本實施例提供的具有納米吸附層的除塵濾料，利用電氣石自發電荷的特性，利用靜電吸附作用，用於對煙塵中的粉塵進行吸附，提高粉塵過濾效率，利用電氣石的熱釋電性，對納米電氣石雜化乳液進行熱處理，一方面熱處理可以促進納米電氣石雜化乳液中的fe2+的氧化，fe3+含量增加，有利於電氣石晶胞體積的收縮，可以提高電氣石熱釋電係數，增強電極性，使電氣石表面自由能也增加，從而有利於濾料的駐極，提高濾料的荷電量，在實際工況中可提高對微細粉塵的捕集；另一方面，由於濾料的長期使用溫度是在150-260℃之間，當濾袋在脈衝清灰時，濾袋內的溫度會急劇下降，由於我們對電氣石進行過熱處理，在溫度下降時，電氣石表面的極性會發生變化，恰好可以使濾袋錶面的粉塵因同性電荷相斥而脫離濾袋錶面，落入除塵器箱底，從而提高濾料粉塵剝離率，有利於清灰，延長所述除塵濾料的使用壽命，確保所述除塵濾料兼具高孔隙率和低微孔孔徑的特點，實現對pm2.5等微細粉塵的高效截留，增加煙氣經過濾後的流動性，降低濾料的過濾阻力，減少除塵器運行能耗。

以上所述，僅為本發明進一步的實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明所公開的範圍內，根據本發明的技術方案及其構思加以等同替換或改變，都屬於本發明的保護範圍。