一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种滤料，具体是一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料及其制备方法。


背景技术：

2.二噁英作为一种有毒有害物质，对人体健康和和生活环境有很大的危害，目前去除二噁英大多采用活性炭吸附的方法。光催技术作为一种新型高级氧化技术，当半导体光催化剂在吸收光能后会产生电子和空穴对，空穴易与催化剂表面吸附的水和氢氧根反应生产强氧化性羟基。该羟基的反应足以破坏二噁英类物质中的各类化学键，使其最终分解为co2、h2o和hcl等小分子物质。
3.通过将光催化和非织造滤料结合，目前也有类似研究专利cn103341289b
ꢀ“
一种负载纳米tio2涤纶针刺滤料的制备方法”，专利中所述通过配置 tio2/ptfe乳液，利用浸渍法将tio2负载于涤纶针刺滤料表面，得到光催化滤料。tio2作为一种在紫外光下反应得一种光催化剂，因价格低廉，应用范围较广泛，而锐钛矿tio2带隙较宽(3.23ev)，只能被波长小于387nm的紫外光所激发产生光催化活性，光源利用率较低。而紫外光的能量仅仅占太阳光的总能量的4％，这样使得太阳光的利用率很低，专利中所述通过配置tio2/ptfe乳液，利用浸渍法将tio2负载于涤纶针刺滤料表面，得到光催化滤料。这个方法通过后处理的方式将tio2进行负载，由于tio2本身是固体，在乳液中也容容易产生沉淀，所以这个方法制得的光催化滤料分布tio2不均匀。
4.cn 111714964“一种除尘脱二噁英一体化滤料及其制备方法”专利中，通过配置钒基催化剂溶液，将滤料纤维进行开松、复合混料、梳理和铺网处理，得到一层蓬松滤料，再将该蓬松滤料完全浸没于钒基催化剂溶液中，再滤料进行烘干、针刺、烧毛压光和定型得到，分布比较均匀的除尘脱二噁英一体化滤料，此方法虽然分布比较均匀，但是铺网后得到的蓬松滤料，在运行过程中，当牵伸力过大，蓬松滤料容易变形，且不容易操作。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料及其制备方法，通过制备ag3po4/g-c3n4复合光催化剂，使得形成z型异质结构，从而有效减少ag
+
捕获e-还原成ag单质的现象；将光催化剂与除尘滤袋相结合，制得除尘脱脱二噁英一体的功能性滤袋，在拥有很好的除尘功能以外，负载在滤料中的ag3po4/g-c3n4复合光催化剂还可以将烟气中的二噁英有效去除。
附图说明
6.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
7.图1是本发明实施例中的一种磷酸银/氮化碳复合光催化剂在光催化过程中的z型电荷转移机理示意图。
8.图2是本发明实施例中一种光催化降解二噁英效率图。
具体实施方式
9.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
10.实施例1：
11.一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料，所述磷酸银氮化碳复合光催化滤料包括底层、面层和基布层，其中，底层和面层为ptfe针刺滤料，基布层为ptfe基布，在ptfe纤维中均匀负载有的ag3po4/g-c3n4复合光催化剂；
12.磷酸银氮化碳复合光催化滤料的生产原料按重量份计包括：6份硝酸银、6 份三聚氰胺、1份磷酸二氢钠、6份ptfe乳液、1份粘合剂和10份ptfe短纤维。
13.一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
14.s1：制备硝酸银溶液
15.将硝酸银加入水中搅拌至溶解制备硝酸银溶液，所制备的硝酸银溶液浓度为0.077g/ml。
16.s2：制备氮化碳(g-c3n4)光催化剂
17.将三聚氰胺置于坩埚中，马弗炉550℃保温4h，研磨30min，制得g-c3n4光催化剂。
18.s3：制备磷酸二氢钠/g-c3n4复合液
19.如图1所示，将磷酸二氢钠溶解水中，形成磷酸二氢钠溶液，其浓度为 0.012g/ml，将s2中制备的g-c3n4光催化剂加入磷酸二氢钠溶液中，在磁力搅拌器上搅拌30min，转速控制在300r/min，制备成磷酸银/g-c3n4复合光催化剂。
20.s4：制备针刺毡
21.将ptfe短纤维经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加ptfe基布、针刺制成半成品滤料，单位克重控制在750g/m2。
22.s5：滤料第一步处理
23.通过浸渍-压扎工艺，将s4的预针刺蓬松滤料浸渍在s1配制的硝酸银溶液复合液中，使针刺毡充分吸收硝酸银溶液，进行第一步轧液，调整压力为0.3mpa，保证轧液率在80％，形成硝酸银预针刺蓬松滤料。
24.s6：滤料第二步处理
25.通过浸渍-压扎工艺，将s5的硝酸银预针刺蓬松滤料浸渍在s3配制的磷酸二氢钠/g-c3n4复合液中，控制速度为0.2m/min，使针刺毡充分反应，黄绿色没有再加深，进行第二步轧液，调整压力1mpa，保证轧液率在80％，烘干，制得的负载复合ag3po4/g-c3n4复合光催化剂的预针刺蓬松滤料；
26.s7、滤料第三步处理
27.将制得的负载复合ag3po4/g-c3n4复合光催化剂的预针刺蓬松滤料，烘干，进行针刺2和针刺3处理，再经过ptfe乳液浸渍，热定型，获得ag3po4/g-c3n4复合光催化剂滤料；
28.s8：基本性能检测
29.使用s7所制得的滤料降解二噁英测试结果。
30.实施例2：
31.一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料，所述磷酸银氮化碳复合光催化滤料包括底层、面层和基布层，其中，底层和面层为ptfe针刺滤料，基布层为ptfe基布，在ptfe纤维中均匀负载有的ag3po4/g-c3n4复合光催化剂；
32.磷酸银氮化碳复合光催化滤料的生产原料按重量份计包括：4份硝酸银、4 份三聚氰胺、1.5份磷酸二氢钠、8份ptfe乳液、2份粘合剂和20份ptfe短纤维。
33.一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
34.s1：制备硝酸银溶液
35.将硝酸银加入水中搅拌至溶解制备硝酸银溶液，所制备的硝酸银溶液浓度为0.051g/ml。
36.s2：制备氮化碳(g-c3n4)光催化剂
37.将三聚氰胺置于坩埚中，马弗炉500℃保温6h，研磨20min，制得g-c3n4光催化剂。
38.s3：制备磷酸二氢钠/g-c3n4复合液
39.如图1所示，将磷酸二氢钠溶解水中，形成磷酸二氢钠溶液，其浓度为 0.019g/ml，将s2中制备的g-c3n4光催化剂加入磷酸二氢钠溶液中，在磁力搅拌器上搅拌20min，转速控制在500r/min，制备成磷酸银/g-c3n4复合光催化剂。
40.s4：制备针刺毡
41.将ptfe短纤维经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加ptfe基布、针刺制成半成品滤料，单位克重控制在800g/m2。
42.s5：滤料第一步处理
43.通过浸渍-压扎工艺，将s4的预针刺蓬松滤料浸渍在s1配制的硝酸银溶液复合液中，使针刺毡充分吸收硝酸银溶液，进行第一步轧液，调整压力为0.5mpa，保证轧液率在50％，形成硝酸银预针刺蓬松滤料。
44.s6：滤料第二步处理
45.通过浸渍-压扎工艺，将s5的硝酸银预针刺蓬松滤料浸渍在s3配制的磷酸二氢钠/g-c3n4复合液中，控制速度为0.4m/min，使针刺毡充分反应，黄绿色没有再加深，进行第二步轧液，调整压力1.3mpa，保证轧液率在87％，烘干，制得的负载复合ag3po4/g-c3n4复合光催化剂的预针刺蓬松滤料；
46.s7、滤料第三步处理
47.将制得的负载复合ag3po4/g-c3n4复合光催化剂的预针刺蓬松滤料，烘干，进行针刺2和针刺3处理，再经过ptfe乳液浸渍，热定型，获得ag3po4/g-c3n4复合光催化剂滤料；
48.s8：基本性能检测
49.使用s7所制得的滤料降解二噁英测试结果。
50.实施例3：
51.一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料，所述磷酸银氮化碳复合光催化滤料包括底层、面层和基布层，其中，底层和面层为ptfe针刺滤料，基布层为ptfe基布，在ptfe纤维中均匀负载有的ag3po4/g-c3n4复合光催化剂；
52.磷酸银氮化碳复合光催化滤料的生产原料按重量份计包括：3份硝酸银、2 份三聚氰胺、2份磷酸二氢钠、4份ptfe乳液、3份粘合剂和15份ptfe短纤维。
53.一种分布均匀磷酸银氮化碳复合光催化滤料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
54.s1：制备硝酸银溶液
55.将硝酸银加入水中搅拌至溶解制备硝酸银溶液，所制备的硝酸银溶液浓度为0.038g/ml。
56.s2：制备氮化碳(g-c3n4)光催化剂
57.将三聚氰胺置于坩埚中，马弗炉600℃保温2h，研磨40min，制得g-c3n4光催化剂。
58.s3：制备磷酸二氢钠/g-c3n4复合液
59.如图1所示，将磷酸二氢钠溶解水中，形成磷酸二氢钠溶液，其浓度为 0.025g/ml，将s2中制备的g-c3n4光催化剂加入磷酸二氢钠溶液中，在磁力搅拌器上搅拌40min，转速控制在600r/min，制备成磷酸银/g-c3n4复合光催化剂。
60.s4：制备针刺毡
61.将ptfe短纤维经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加ptfe基布、针刺制成半成品滤料，单位克重控制在850g/m2。
62.s5：滤料第一步处理
63.通过浸渍-压扎工艺，将s4的预针刺蓬松滤料浸渍在s1配制的硝酸银溶液复合液中，使针刺毡充分吸收硝酸银溶液，进行第一步轧液，调整压力为0.4mpa，保证轧液率在40％，形成硝酸银预针刺蓬松滤料。
64.s6：滤料第二步处理
65.通过浸渍-压扎工艺，将s5的硝酸银预针刺蓬松滤料浸渍在s3配制的磷酸二氢钠/g-c3n4复合液中，控制速度为0.5m/min，使针刺毡充分反应，黄绿色没有再加深，进行第二步轧液，调整压力1.5mpa，保证轧液率在90％，烘干，制得的负载复合ag3po4/g-c3n4复合光催化剂的预针刺蓬松滤料；
66.s7、滤料第三步处理
67.将制得的负载复合ag3po4/g-c3n4复合光催化剂的预针刺蓬松滤料，烘干，进行针刺2和针刺3处理，再经过ptfe乳液浸渍，热定型，获得ag3po4/g-c3n4复合光催化剂滤料；
68.s8：基本性能检测
69.使用s7所制得的滤料降解二噁英测试结果。
70.ag3po4/g-c3n4复合光催化剂滤料各实施例基本性能检测结果如表1和表2所示：
71.表1实施例制备出滤料的克重、厚度和透气
72.项目克重(g/m2)透气(m3/m2
·
min)厚度(mm)实施例182211.461.70实施例286411.351.69实施例384511.651.75
73.表2各实施例制备出的滤料的强力
74.[0075][0076]
各实施例光催化剂负载量如表3所示：
[0077]
分别测试计算各实施例制备出的滤料上光催化剂的负载量，测试计算法为：
[0078]
使用克重取样器采取单位面积的光催化滤料，置于热重分析仪上，设置升温速度为5℃/min，升温至500℃，记录下所剩催化剂颗粒重量并除以催化滤料面积计算出负载量。计算结果如表3所示。
[0079]
表3各实施例制备出的滤料上光催化剂的负载量
[0080]
名称负载量g/m2实施例1200实施例2100实施例3120
[0081]
各实施例实际脱二噁英效率，如图2所示，模拟烟气工况为：利用氯苯模拟二噁英，其中氯苯为100ppm，o2为11％，ar作为平衡气，空速为3000h-1
，反应温度为150～200℃。光源为800w氘灯，使用自制催化剂脱硝脱二噁英性能评价系统进行评价。
[0082]
从图2以及表1-表3可以看出，该制备方法制得除尘脱脱二噁英一体的功能性滤袋，在拥有很好的除尘功能以外，负载在滤料中的ag3po4/g-c3n4复合光催化剂还可以将烟气中的二噁英有效去除。
[0083]
ag3po4/g-c3n4复合光催化剂滤料各实施例基本性能检测结果如表1和表2所示：
[0084]
表1实施例制备出滤料的克重、厚度和透气
[0085]
项目克重(g/m2)透气(m3/m2
·
min)厚度(mm)实施例182211.461.70实施例286411.351.69实施例384511.651.75
[0086]
表2各实施例制备出的滤料的强力
[0087][0088]
各实施例光催化剂负载量如表3所示：
[0089]
分别测试计算各实施例制备出的滤料上光催化剂的负载量，测试计算法为：
[0090]
使用克重取样器采取单位面积的光催化滤料，置于热重分析仪上，设置升温速度为5℃/min，升温至500℃，记录下所剩催化剂颗粒重量并除以催化滤料面积计算出负载量。计算结果如表3所示。
[0091]
表3各实施例制备出的滤料上光催化剂的负载量
[0092]
名称负载量g/m2实施例1200实施例2100实施例3120
[0093]
各实施例实际脱二噁英效率，如图2所示，模拟烟气工况为：利用氯苯模拟二噁英，其中氯苯为100ppm，o2为11％，ar作为平衡气，空速为3000h-1
，反应温度为150～200℃。光源为800w氘灯，使用自制催化剂脱硝脱二噁英性能评价系统进行评价。
[0094]
从图2以及表1-表3可以看出，该制备方法制得除尘脱脱二噁英一体的功能性滤袋，在拥有很好的除尘功能以外，负载在滤料中的ag3po4/g-c3n4复合光催化剂还可以将烟气中的二噁英有效去除。
[0095]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0096]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。