一种壳聚糖包覆的二氧化锰‑三氧化二铁/PPS复合脱硝滤料及其制备方法与流程

本发明属于pps滤料表面功能化改性技术领域，具体涉及一种壳聚糖包覆的二氧化锰-三氧化二铁/pps复合脱硝滤料及其制备方法。

背景技术：

nox作为大气污染物之一，是导致酸雨、光化学烟雾、呼吸道疾病等危害的主要元凶。鉴于此，许多国家对于nox的排放进行了严格的管控，其中，nh3选择性催化还原no技术（nh3-scr）作为一种成熟的脱硝技术得到了广泛应用。然而，商用的v-基催化剂催化温度窗口高（300-400℃），需要置于烟气处理的前端，大量粉尘和未处理的强酸碱性物质会导致催化剂的失活、堵塞。因此，开发适用于低温（<200℃）且活性优异的催化剂很有必要。

目前，mn-基催化剂表现出优异的低温活性（＜200℃）。此外，工业上多采用袋式除尘技术来脱除烟气中的固体颗粒物（pm2.5，pm10），其核心是滤料。聚苯硫醚（pps）滤料由于其优异的阻燃性、热稳定性，耐老化、酸碱得到了广泛应用。然而传统的pps滤袋仅有除尘功能。

鉴于此，本发明以mno2-fe2o3催化剂为活性组份，经超声负载到pps滤料后，再在mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料表面包覆壳聚糖膜，用以固定mno2-fe2o3催化剂，从而得到粘结牢固的壳聚糖包覆的mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料。

技术实现要素：

本发明旨在针对现有脱硝催化剂制备方法复杂、催化剂与pps除尘滤料之间粘结不牢固的问题，提供一种壳聚糖包覆的mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料及其制备方法。对pps滤料进行壳聚糖膜包覆，使mno2-fe2o3催化剂和pps滤料之间粘结牢固的同时，还增加了pps滤料的抗拉伸、抗冲击强度，包覆壳聚糖膜的pps滤料对固体颗粒物的过滤效果提高，由于其酸气吸收性，使得复合滤料还具有抗so2的效果。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

该制备方法主要包括两个部分：（一）以乙醇为溶剂，用超声浸渍法将自制的mno2-fe2o3催化剂负载到pps表面；（二）以乙酸为溶剂，将mno2-fe2o3/pps置于壳聚糖乙酸溶液中，得到壳聚糖包覆的mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料，提高mno2-fe2o3与pps滤料的粘结强度的同时赋予复合滤料更高的过滤料率和机械强度。

1.cts@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料的制备方法：

a.分别将定量氯化铁、高锰酸钾溶于水中，超声混合均匀，置成溶液。其中，氯化铁溶液的浓度为0.008~0.06mol/l，高锰酸钾溶液的浓度为0.008~0.1mol/l；

b.然后将上述高锰酸钾溶液缓慢加入氯化铁溶液中，80℃下连续搅拌反应12h，将所得混合溶液用蒸馏水洗涤抽滤，抽滤所得固体在110℃下烘干，即得mno2-fe2o3催化剂；

c.将所得mno2-fe2o3催化剂溶于乙醇中超声分散1h，待形成均匀混合液后，将pps滤料置于其中，充分超声浸渍，待乙醇挥发完全后，取出pps滤料，110℃烘干，得到负载mno2-fe2o3催化剂的pps滤料；mno2-fe2o3催化剂和pps滤料之间的质量比为1:5~1:10；

d.将壳聚糖溶于乙酸，制得质量分数为2%的壳聚糖乙酸溶液，然后将上述所得mno2-fe2o3/pps滤料置于壳聚糖乙酸溶液中浸泡0.5h；

e.将包覆有壳聚糖乙酸溶液的mno2-fe2o3/pps滤料取出，放置于60℃烘箱中干燥6h成膜，即得粘结强度较高的cs@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料；

f.将步骤e所得滤料取出，用蒸馏水冲洗数次后，110℃下烘干6h得到壳聚糖包覆cs@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料。

本发明的有益效果在于：

将mno2-fe2o3脱硝催化剂超声负载到pps滤料后，在mno2-fe2o3/pps滤料表面包覆一层壳聚糖薄膜，一方面起到了固定mno2-fe2o3催化剂的作用，另一方面壳聚糖薄膜具有优异的耐磨性、耐碱性和酸气吸收性，增加了pps滤料的抗拉伸、抗冲击强度，包覆壳聚糖膜的pps滤料对固体颗粒物的过滤效果提高，由于其酸气吸收性，使得复合滤料还具有抗so2的效果；整个反应条件温和，制备方法简单，无需有机溶剂，所制备的mno2-fe2o3催化剂还具有免煅烧的特性，适合工业化生产。

附图说明

图1pps滤料和cts@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料的拉伸强度柱状图；

图2pps滤料和cts@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料的压降柱状图。

具体实施方式

以下是本发明的几个具体实施例，用以进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。

下列实施例中的pps针刺、水刺毡滤料来源于厦门三维丝有限责任公司。

实施例1

一种cts@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料的制备方法，具体步骤为：

a.分别将定量氯化铁、高锰酸钾溶于水中，超声混合均匀，置成溶液。其中，氯化铁溶液的浓度为0.008mol/l，高锰酸钾溶液的浓度为0.008mol/l；

b.然后将上述50ml高锰酸钾溶液缓慢加入50ml氯化铁溶液中，80℃下连续搅拌反应12h，将所得混合溶液用蒸馏水洗涤抽滤，抽滤所得固体在110℃下烘干，即得mno2-fe2o3催化剂；

c.取0.01gmno2-fe2o3催化剂溶于20ml无水乙醇中，超声30min，使其分散均匀；

d.将pps滤料剪成半径2.5cm的小圆片，置于步骤c形成的均匀分散液中，充分超声浸渍至乙醇挥发完全；然后，取出滤料，在110℃下烘干6h得到负载mno2-fe2o3催化剂的pps滤料；pps滤料与mno2-fe2o3催化剂的质量比为1:10；

e.取0.05g壳聚糖溶于50ml36wt%的乙酸溶液中，形成壳聚糖乙酸溶液，并将步骤d所得pps滤料置于其中，浸渍3h；

f.将上述包覆壳聚糖溶液的mno2-fe2o3/pps滤料取出，置于60℃烘箱中，烘干成膜；

g.将步骤f所得pps滤料用蒸馏水冲洗数次后，110℃烘干12h，得到壳聚糖包覆的mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料。

脱硝效率测试条件：[no]=[nh3]=440ppm,[o2]=5%,n2为平衡气,空速为whsv=1.35×10⁶ml·gcat^-1·h^-1，80-180℃的脱硝效率达到30~60%。

实施例2

一种cts@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料的制备方法，具体步骤为：

a.分别将定量氯化铁、高锰酸钾溶于水中，超声混合均匀，置成溶液。其中，氯化铁溶液的浓度为0.06mol/l，高锰酸钾溶液的浓度为0.1mol/l；

b.然后将上述高锰酸钾溶液缓慢加入氯化铁溶液中，80℃下连续搅拌反应12h，将所得混合溶液用蒸馏水洗涤抽滤，抽滤所得固体在110℃下烘干，即得mno2-fe2o3催化剂；

c.取0.05gmno2-fe2o3催化剂溶于20ml无水乙醇中，超声30min，使其分散均匀；

d.将pps滤料剪成半径2.5cm的小圆片，置于步骤c形成的均匀分散液中，充分超声浸渍至乙醇挥发完全；然后，取出滤料，在110℃下烘干6h得到负载mno2-fe2o3催化剂的pps滤料；pps滤料与mno2-fe2o3催化剂的质量比为1：7；

e.取0.05g壳聚糖溶于50ml36wt%的乙酸溶液中，形成壳聚糖乙酸溶液，并将步骤d所得pps滤料置于其中，浸渍3h；

f.将上述包覆壳聚糖溶液的mno2-fe2o3/pps滤料取出，置于60℃烘箱中，烘干成膜；

g.将步骤f所得pps滤料用蒸馏水冲洗数次后，110℃烘干12h，得到壳聚糖包覆的mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料。

脱硝效率测试条件：[no]=[nh3]=440ppm,[o2]=5%，n2为平衡气，空速为whsv=8.97×10⁵ml·gcat^-1·h^-1，80-180℃的脱硝效率达到45~70%。

实施例3

一种cts@mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料的制备方法，具体步骤为：

a.分别将定量氯化铁、高锰酸钾溶于水中，超声混合均匀，置成溶液。其中，氯化铁溶液的浓度为0.008~0.06mol/l，高锰酸钾溶液的浓度为0.008~0.1mol/l；

b.然后将上述高锰酸钾溶液缓慢加入氯化铁溶液中，80℃下连续搅拌反应12h，将所得混合溶液用蒸馏水洗涤抽滤，抽滤所得固体在110℃下烘干，即得mno2-fe2o3催化剂；

c.取0.1gmno2-fe2o3催化剂溶于20ml无水乙醇中，超声30min，使其分散均匀；

d.将pps滤料剪成半径2.5cm的小圆片，置于步骤c形成的均匀分散液中，充分超声浸渍至乙醇挥发完全；然后，取出滤料，在110℃下烘干6h得到负载mno2-fe2o3催化剂的pps滤料；pps滤料与mno2-fe2o3催化剂的质量比为1：5；

e.取0.05g壳聚糖溶于50ml36wt%的乙酸溶液中，形成壳聚糖乙酸溶液，并将步骤d所得pps滤料置于其中，浸渍3h；

f.将上述包覆壳聚糖溶液的mno2-fe2o3/pps滤料取出，置于60℃烘箱中，烘干成膜；

g.将步骤f所得pps滤料用蒸馏水冲洗数次后，110℃烘干12h，得到壳聚糖包覆的mno2-fe2o3/pps复合脱硝滤料。

脱硝效率测试条件：[no]=[nh3]=440ppm,[o2]=5%,n2为平衡气,空速为whsv=6.73×10⁵ml·gcat^-1·h^-1，80-180℃的脱硝效率达到50~85%。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。