本发明涉及环保新材料，具体为一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法。
背景技术：
1、在传统的高温烟气处理工艺中，烟气除尘与脱硝通常需要通过两个相互独立的工艺步骤来实现，导致烟气余热利用效率低、低温下催化剂活性不高、催化剂易中毒、磨蚀、使用寿命短。开发新的高温烟气净化材料与工艺成为促进传统高温烟气净化技术提升的一个重要渠道。
2、高温烟气尘硝一体化技术是在传统除尘脱硝独立工艺基础上发展而来的一种先进的烟气治理技术，极大地促进了烟气处理设备的简约化和工艺过程的集约化。尘硝一体化工艺的关键在于催化过滤材料的开发，陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀性能称为尘硝一体化催化过滤材料的首选。目前市面上传统的陶瓷烟气净化元件单位体积过滤面积小、过滤路径长、过滤阻力大，配套设备庞大，运行能耗高。元件负载催化剂活性组分后虽然具备一定的催化脱硝性能，但是由于其比表面积太小，活性组分负载量有限且利用率低，实际应用时往往催化效率很低，催化剂使用寿命短，难以满足应用要求。更重要的是由于活性组分负载降低了过滤元件的气孔率，过滤阻力进一步增大，配套的设备投入和运行成本急剧增加，很难实现其应用价值。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法。先制备高孔隙率的蜂窝立体陶瓷膜过滤元件，采用立体负载工艺将不同类型的脱硝催化剂活性组分分别负载到蜂窝立体陶瓷膜的孔道内部及膜表面，最大化利用了蜂窝立体陶瓷膜的宏观和微观表面积，使活性组分负载更充分、更均匀，显著提高了催化剂利用效率和催化效率。解决了传统过滤催化材料单位体积过滤面积小，过滤阻力大，配套设备运行能耗高，催化剂利用率低，、使用寿命短、催化活性不足等技术难题，尤其改善了催化剂负载后元件过滤阻力急剧增加的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，包括以下步骤：
5、(1)蜂窝立体陶瓷膜制备
6、以低膨胀陶瓷原料为主料，经配料、成型、干燥及高温烧成制备高孔隙率的蜂窝立体陶瓷膜。
7、(2)蜂窝立体陶瓷膜预处理
8、将蜂窝立体陶瓷膜置于1～30％wt的酸溶液中浸泡5～60min，然后在80℃温度下干燥4h。
9、(3)溶液型活性组分配制和负载
10、a.将蜂窝立体陶瓷膜在10～30％wt固含量的纳米tio2分散液中浸渍5～30min，然后在110℃温度下干燥2h；
11、b.按偏钒酸铵、草酸、去离子水的质量比为5～30:10:100配制活性组分混合溶液；
12、c.将步骤a中的蜂窝立体陶瓷膜在活性组分混合溶液中浸渍5～30min，然后在110℃温度下干燥2h，制得一次负载的蜂窝立体陶瓷催化膜，溶液型活性组分负载量为1～10％wt；
13、(4)浆料型活性组分配制和负载
14、a.按分子筛催化剂、粘结剂、助剂、去离子水的质量比为10～50:20:2:100配制活性组分混合浆料；
15、c.将步骤(3)得到的一次负载蜂窝立体陶瓷催化膜在活性组分浆料中浸渍5～30min，然后在110℃温度下干燥2h，得到二次负载的蜂窝立体陶瓷催化膜，浆料型活性组分负载量为1～10％wt；
16、(5)将步骤(4)中的二次负载蜂窝立体陶瓷催化膜在450℃～600℃温度下焙烧活化2～6h，由此制得蜂窝立体陶瓷催化膜成品。
17、优选的，所述低膨胀陶瓷原料为堇青石、莫来石、碳化硅、氮化硅中的一种或几种。
18、优选的，所述蜂窝立体陶瓷膜横截面形状为正方形、长方形、圆形或六边形，其显气孔率＞40％，过滤壁孔径尺寸0.5～10μm，长度300～1500mm。
19、优选的，所述酸溶液为草酸、乳酸、乙酸、盐酸、硝酸水溶液中的一种或几种。
20、优选的，所述分子筛催化剂为经fe或cu交换的zsm-5、beta、ssz-13、sapo11分子筛中的一种或几种。
21、优选的，所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、磷酸铝胶、钛溶胶中的一种或几种，其固含量为5～40％wt。
22、优选的，所述助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚氧乙烯醚中的一种或几种。
23、(三)有益效果
24、本发明提供了一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，陶瓷材料耐高温、抗腐蚀、强度高，能很好的满足高温烟气过滤要求。蜂窝立体陶瓷膜过滤路径短，过滤阻力小，配套设备能耗低；过滤元件单位体积过滤面积大，过滤精度高，配套设备的体积更小。
25、本发明更为重要的是采用了立体负载工艺在蜂窝立体陶瓷膜的孔道内部和膜表面负载了不同类型的脱硝催化剂，具备以下有益效果：
26、1.充分利用了蜂窝立体陶瓷膜的宏观膜层表面积和微观孔道内表面积，催化剂活性组分负载更充分、更均匀，提高了催化剂利用效率和催化效率。
27、2.蜂窝立体陶瓷膜具有丰富的微观孔道，将溶液型活性组分负载到孔道内表面，一方面活性组分负载量高且不影响膜孔径，气体流经孔道时，nox与活性组分接触更充分，反应更彻底，催化效率显著提高；另一方面由于进入孔道的气体基本不含有颗粒物，催化剂磨蚀、中毒现象有效缓解，使用寿命大大延长。
28、3.将浆料型活性组分负载到膜表面，一方面进一步提高了整体催化效率，且由于浆料型活性组分和溶液型活性组分具有不同的活性温度范围，两者配合拓宽了蜂窝立体陶瓷催化膜的活性温度窗口；另一方面浆料型活性组分的负载可是实现对蜂窝立体陶瓷膜的二次孔径调控。
29、综上所述，本发明提供了一种蜂窝立体陶瓷催化膜，具有过滤面积大、过滤阻力小、催化效率高、催化剂利用率高且使用寿命长等优点，最重要的是实现了尘硝一体化催化过滤材料的低阻力过滤和高催化活性的统一，彻底实现了其工业应用价值。
1.一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于：所述低膨胀陶瓷原料为堇青石、莫来石、碳化硅、氮化硅中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于：所述蜂窝立体陶瓷膜横截面形状为正方形、长方形、圆形或六边形，显气孔率＞40％，过滤壁孔径尺寸0.5～10μm，长度300～1500mm。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于：所述酸溶液为草酸、乳酸、乙酸、盐酸、硝酸水溶液中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于：所述分子筛催化剂为经fe或cu交换的zsm-5、beta、ssz-13、sapo11分子筛中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于：所述粘结剂为硅溶胶、铝溶胶、磷酸铝胶、钛溶胶中的一种或几种，其固含量为5～40％wt。
7.根据权利要求1所述的一种蜂窝立体陶瓷催化膜及其制备方法，其特征在于：所述助剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚氧乙烯醚中的一种或几种。