一种空气净化器用催化剂颗粒及其逐层包覆成型方法_2

文档序号:9387117阅读:来源:国知局
粒放入糖衣机进行转动并且喷洒所述多孔骨架材料和粘 结剂,检测颗粒粒度并筛选出粒度符合要求的包覆了多孔骨架材料层的颗粒。
[0032] 进一步优选的是,所述糖衣机的转速为20-40转/min。
[0033] 进一步优选的是,通过红外粒度检测对颗粒粒度进行检测,当粒度满足设定的要 求时收集符合要求的颗粒。
[0034] 进一步优选的是,根据检测获得的当前颗粒粒度控制喷洒所述催化剂、多孔骨架 材料和粘结剂的速率。
[0035] 进一步优选的是,喷洒所述催化剂、多孔骨架材料和粘结剂的加料方式为气路输 送。
[0036] 优选的是,在球形颗粒干燥抛光工艺中,采用干燥转筒进行所述干燥和表面抛光 处理。
[0037] 进一步优选的是,所述干燥转筒的转速为2-5转/min。
[0038] 进一步优选的是,所述干燥转筒采用夹套式加热,并且干燥转筒的内部设置有挡 板。
[0039] 优选的是,在球形颗粒干燥抛光工艺中,抽样颗粒并且检测被抽样的颗粒的含水 量。
[0040] 进一步优选的是,采用热重分析法检测抽样颗粒的含水量。
[0041] 本发明实现的有益效果包括:
[0042] 本发明制得的空气净化器用催化剂颗粒由于采用了逐层包覆成型的方法,采用大 比表面积的活性炭等无机多孔材料作为骨架材料,一方面大大增加颗粒的比表面积,这巨 大的比表面积为催化反应提供了足够的反应空间,增大了催化剂与空气的接触面积,提高 了催化剂的净化效率;另一方面,将催化剂材料包覆于其中,防止其暴露在空气中,安全健 康;选用硅溶胶等无机粘结剂材料,不仅能有效粘结,起到了辅助骨架材料的作用,而且不 易变质,防止颗粒物挥发出异味,适合在室温条件下长期使用。可见,本发明制备出的球形 催化剂颗粒具有催化效率高、不易变质、粒度均匀、安全健康的特点。
[0043] 并且,本发明提供了逐层包覆成型的制备方法,制粒过程简单,处理量大;采用红 外粒度在线监测系统,监测成型过程中颗粒物的粒度,并根据当前粒度水平自动调节物料 的添加速率,保证了颗粒结构的均一性;并且红外粒度在线监测系统筛选所得颗粒,精确控 制广品的粒度。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明所述催化剂颗粒逐层包覆成型方法的流程图。
[0045] 图2是本发明所述催化剂颗粒的颗粒结构示意图;
[0046] 图3是本发明所述干燥转筒的结构示意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
[0048] 图1是本发明所述催化剂颗粒逐层包覆成型方法的流程图。该催化剂颗粒的逐层 包覆成型方法主要包括粘土矿物成核前处理工艺、糖衣机转动制粒工艺以及球形颗粒干燥 抛光工艺,具体如下:
[0049] 往内核材料中充分加水进行成核前处理,内核材料采用镁硅酸盐粘土矿物,如硅 藻土、海泡石,粘土矿物与水的质量比为1 : 1。粘土矿物加水后泡发形成颗粒,从所形成的 颗粒中筛选粒径在0. 4-0. 6mm的颗粒作为内核颗粒,转移到糖衣机中并开启转动,糖衣机 的转速为20-40转/min,水雾的喷入量为l-20mL/min,向内核颗粒间歇地交替喷洒粘结剂 和催化剂粉末,使之在泡发完成的粘土矿物颗粒表面形成均匀的催化剂和粘结剂混合的催 化剂层,通过上述一层成型工艺形成包括内核颗粒与催化剂层的二层颗粒。其中,所述催化 剂为金属氧化物催化材料粉末;使用的粘结剂为无机粘结剂,如硅溶胶、水玻璃、铝溶胶、羧 甲基纤维素钠(CMC),粘结剂的质量溶度为20%。
[0050] 通过红外粒度在线监测系统检测所述二层颗粒,并筛选粒度符合要求的颗粒进入 二层成型工艺中;对于不合格的颗粒,如果粒径过小则返回糖衣机继续转动包覆,直到粒度 合格;如果粒径过大,则将其碾碎进行回收。所述的红外粒度在线监测系统为颗粒粒度检测 和筛选系统,可以进行在线颗粒检测,并根据颗粒大小自动调整催化剂粉末与粘结剂喷洒 的加料速率。当颗粒较小时,该检测系统将颗粒粒度信息传输至PLC,再由PLC控制加料喷 头流量,增大加料量;当颗粒粒度满足所设定的要求时,收集符合要求的颗粒,并将颗粒粒 度信息发送至PLC,PLC再根据接收到的颗粒粒度信息,控制加料喷头停止加料并控制开启 报警指示灯。所述粒度符合要求的二层颗粒的粒径为〇. 8-1. 5mm,被筛选出来的粒度符合要 求的二层颗粒送入另一台糖衣机,进行二层成型工艺。
[0051] 在二层成型工艺中,糖衣机的转速保持为20-40转/min,对二层颗粒依次间歇地 喷洒粘结剂和多孔骨架材料粉末,使在二层颗粒表面形成均匀的多孔骨架材料和粘结剂混 合的多孔骨架材料层,形成三层颗粒。所述多孔骨架材料为无机多孔材料粉末,例如活性 炭、二氧化硅细粉、硅藻泥中的任一种;使用的粘结剂为无机粘结剂,如硅溶胶、水玻璃、铝 溶胶、羧甲基纤维素钠(CMC),粘结剂的质量溶度为20%。
[0052] 接下来,再利用红外粒度在线监测系统筛选出颗粒粒径达到2_3mm的三层颗粒; 对于不合格的三层颗粒,粒径过小的再返回成型直至合格,粒径过大的进行压碎处理。并 且,在二层成型工艺中,同样根据红外粒度在线检测的结果控制对多孔骨架材料粉末以及 粘结剂的喷洒速率。喷洒所述催化剂、多孔骨架材料和粘结剂的加料方式均为气路输送,使 加料速率平稳可控。
[0053] 将所制备的粒度合格的三层颗粒转移至干燥转筒内进行干燥和表面抛光处理后, 得到空气净化器用催化剂颗粒。图2是所述干燥转筒的剖面图,该干燥转筒为卧式干燥机, 包括夹套加热区201、干燥腔202以及挡板203。通过夹套加热区实现夹套式加热,提供充足 的热量,可以较快的干燥颗粒;颗粒放入干燥腔202内,在干燥腔202内部设置有挡板203, 在转动的过程中通过挡板203能有效带动颗粒翻转;在干燥的过程中,由于颗粒与其它颗 粒和转筒内壁摩擦,颗粒表面也得到了抛光处理。转筒的转速为2-5转/min,干燥温度为 90-200°C,干燥时间为5-30h。在球形颗粒干燥抛光工艺中,抽样颗粒并且采用热重分析法 检测被抽样的颗粒的含水量。含水量合格的颗粒进行包装,作为空气净化器应用的催化剂 颗粒,含水量不合格的颗粒继续进行球形颗粒干燥抛光工艺处理。
[0054] 经上述工艺制成的催化剂颗粒,其剖面结构如图3所示,由内至外依次包括内核 301、催化剂层302、多孔骨架材料层303,所述催化剂层302包覆在内核301外表面,并且所 述多孔骨架材料层303包覆在催化剂层302外表面;所述催化剂层302包括催化剂和粘结 剂,并且所述多孔骨架材料层303包括多孔骨架材料和粘结剂。所述内核为为硅藻土、海泡 石中的任一种;所述催化剂为金属氧化物催化材料;所述多孔骨架材料为具有大比表面积 的无机多孔材料,例如活性炭、二氧化硅细粉、硅藻泥中的任一种;所述催化剂层302或多 孔骨架材料层303中的粘结剂为无机粘结剂,例如硅溶胶、水玻璃、铝溶胶、羧甲基纤维素 钠(CMC)中的任一种。在最终形成的催化剂颗粒当中,所述催化剂材料、多孔骨架材料、粘 结剂、内核材料用量的质量百分比分别为:催化剂15-30%、多孔骨架材料55-70%、粘结剂 2-15%、内核3-10%。在三层结构当中,所述内核的直径为0. 4-0. 6_,内核外面包覆催化 剂层后二者的直径为I. 5-1. 8mm,整个催化剂颗粒的直径为2-3mm。
[0055] 本发明所提供的催化剂颗粒逐层包覆成型的方法采用了自动控制物料添加速率, 保证了颗粒结构的均一性,且制备出的球形催化剂颗粒具有催化效率高、不易变质、粒度均 匀、安全健康的特点。在颗粒成型的过程中,采用逐层包覆的工艺得到核壳结构,选用粘土 矿物材料作为内核,活性炭等安全无害的无机多孔材料作为骨架材料,采用不易变质的无 机粘结剂,得到了粒度均匀、有高催化活性且在室温下长期放置不易变质不会霉变的球形 催化剂颗粒。
[0056] 本发明所制得的催化剂颗粒一方面大大增加颗粒的比表面积,这巨大的比表面积 为催化反应提供了足够的反应空间,另一方面,将催化剂材料包覆于其中,防止其暴露在空 气中,安全健康;选用硅溶胶等无机粘结剂材料,不仅能有效粘结,起到了辅助骨架材料的 作用,而且不易
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