[发明专利]一种新型具有催化功能的陶瓷膜管及其制备方法

说明书

一种新型具有催化功能的陶瓷膜管及其制备方法，包括一端开口的支撑体、涂覆于支撑体表面的分离膜、填充于支撑体内部空腔处的催化棉以及封于支撑体开口处用于阻挡压紧催化棉的蜂窝陶瓷挡板。本发明的优点在于方法新颖，实施简单，维持了膜管的原有结构及过滤功能，增加了膜管的催化功能，加大了催化活性成分与预过滤气体的接触面积，加强了催化净化的效果，并且由于催化剂与膜管可分离，陶瓷膜管使用一段时间可以对催化成分进行更换或再处理，延长了膜管的使用寿命，降低了使用成本。

技术领域

本发明属于化工陶瓷领域，尤其涉及陶瓷膜管及其制备方法。

背景技术

当前我国大气环境形势十分严峻，以燃煤为主的能源结构导致煤烟型污染特征，主要污染物有粉尘颗粒物、氮氧化物等。对人体健康和环境质量造成巨大危害，严重制约社会经济的可持续发展。因此有必要对烟气进行除尘和脱硝处理。电厂常用的除尘和脱硝技术都是分做两步独立进行的，先除尘后脱硝或者先脱硝后除尘。目前脱硝常用的技术之一为氨气选择性催化还原法，常规的方法是将催化剂涂敷在蜂窝或多孔陶瓷载体表面，将载体置于容器中，高温烟气通过时，所含氮氧化物与氨气反应生成氮气和水，例如某专利公开了一种催化陶瓷膜反应装置，该装置由孔梯度催化陶瓷膜管组成，一共有八层，催化剂负载在有TiO₂-SiO₂ 涂层的陶瓷膜上，降低了含尘气体的毒性。这种类型的具有催化功能的陶瓷膜管的主要问题是，一方面制备工艺相对复杂，另一方面由于催化剂负载在陶瓷膜上，不能根据需要更换催化剂，而且催化剂中毒发生后将很难将催化剂再生，膜管的催化功能下降，降低了膜管使用寿命。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种不仅粉尘捕捉效率高、而且能高效去除氮氧化物，实现同时除尘及SCR脱硝的新型具有催化功能的陶瓷膜管及其制备方法。

为实现本发明目的，提供了以下技术方案：一种新型具有催化功能的陶瓷膜管，其特征在于包括一端开口的支撑体、涂覆于支撑体表面的分离膜、填充于支撑体内部空腔处的催化棉以及封于支撑体开口处用于阻挡压紧催化棉的蜂窝陶瓷挡板。

作为优选，陶瓷过滤管支撑体气孔率为30%~45%，抗弯强度≥18 MPa。

作为优选，分离膜的膜平均孔径在1~20μm。

作为优选，蜂窝陶瓷挡板由堇青石制成，形状为六边形，孔数为5~20/cm²，蜂窝陶瓷挡板厚度为1~2cm。

为实现本发明目的，提供一种新型具有催化功能的陶瓷膜管制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）采用等静压成型制备陶瓷膜管支撑体；

（2）在支撑体上涂覆分离膜：

2.1分离膜悬浊液的制备：称取短切氧化铝多晶纤维、刚玉粉、粘结剂、分散剂和水，加入容器中搅拌均匀，并且在真空环境下搅拌10~30min以排除浆料中的气泡，制成分离膜悬浊液；

2.2用喷枪将分离膜悬浊液均匀喷涂在支撑体外表面，形成厚度0.1~0.5mm的涂层，干燥成型成陶瓷膜管；

（3）在硅酸铝陶瓷纤维棉上涂覆催化活性组分得到催化棉；催化活性组分为将六水硝酸铈、五水硝酸锆、四水硝酸锰、九水硝酸铁按照摩尔比为2:3:3:1加入去离子水中，搅拌至充分溶解，得到的Ce-Zr-Mn-Fe混合溶液。

（4）催化棉与陶瓷膜管组装成催化功能陶瓷膜管；

4.1将催化棉插入陶瓷膜管中空处；

4.2在陶瓷膜管开口的一端塞上蜂窝陶瓷，用粘结剂与膜管支撑体相连，即组装成具有催化功能的陶瓷膜管。