一种用于布袋除尘器的高性能滤布及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种用于布袋除尘器的高性能滤布及其制备方法，属于环保领域。


背景技术：

2.大气污染是我国目前主要面临的环境问题之一。石化、开采、冶炼、电力等行业在生产过程中产生大量含有粉尘的废气，是造成大气污染的主要来源之一。粉尘由于其颗粒细小，可在空气中长时间停留，阻碍植物生长、威胁人体健康并破坏自然环境。同时，当废气中粉尘累积到一定浓度时会发生爆炸，进而危及个人人身安全和国家财产安全，为企业和社会带来沉重的经济负担和环境负担。
3.为了解决上述问题，现有技术采用多种方法来进行抑尘。布袋除尘器可有效去除工业废气中的粉尘颗粒。作为除尘器中最主要的组件，除尘滤布的性能直接影响到除尘效率和排气质量。cn113652799a公开了一种针刺除尘滤布的制备工艺方法，其抑尘效率可达97%以上。cn101695613b中公开了一种烟气除尘玻璃纤维过滤布，具有良好的耐腐蚀性能和除尘性能。
4.然而为进一步降低粉尘对生态环境的破坏，滤布的除尘效率仍需进一步提高。因此，研发一种具有高除尘效率和高除尘质量的高性能滤布是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于布袋除尘器的高性能滤布及其制备方法。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于布袋除尘器的高性能滤布，其通过以下方法制备而成：a、使用去离子水将无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中进行刻蚀，将无纺布基底表面负电荷化；等离子体刻蚀可在无纺布基底表面形成大量的羟基基团，进而增强无纺布基底与后续生成的两性离子氟化聚合物的粘附强度。
7.b、将经步骤a处理后的无纺布基底浸润入酰胺类单体溶液中，一定时间后取出并晾干；通过该步骤，酰胺类单体中的氮原子可与无纺布基底表面的羟基基团形成紧密的氢键作用，进而使得酰胺类单体与无纺布基底紧密结合。
8.c、将经步骤b处理后的无纺布基底浸泡入氟化金属盐溶液中，一定时间后取出并进行热处理，即得。
9.氟化金属盐与酰胺类单体之间通过配位作用，在无纺布基底表面合成具有极低表面能的两性离子聚合物，进而形成高性能滤布；该滤布表面具有极低的表面能和丰富的两性离子，可快速高效捕捉废气中的颗粒物。
10.进一步地，本发明步骤a中所述无纺布的孔径在0.1微米～10微米之间，其材质为
聚砜、聚醚砜、玻璃纤维、聚酯、聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种。
11.进一步地，本发明步骤a中所述等离子体刻蚀时间为1～60分钟。等离子刻蚀时间小于1分钟，无纺布基底表面生成的羟基数量少，不足以粘附后续生成的两性离子氟化聚合物；等离子体刻蚀时间大于60分钟，易破坏无纺布基底的化学结构。
12.进一步地，本发明步骤b中所述酰胺类单体为甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺、正丁酰胺、异丁酰胺中的一种；其浓度为0.1～5wt%。
13.进一步地，本发明步骤b中所述无纺布在酰胺来单体溶液中的浸泡时间为1～120分钟。浸泡时间小于1分钟，酰胺类单体无法充分沉积在无纺布基底表面；浸泡时间大于120分钟，会大幅度提高滤布生产成本。同时，由于浸泡时间过长，部分酰胺类单体在水分子之间的氢键作用下，从无纺布基底表面脱落。
14.进一步地，本发明步骤c中所述氟化金属盐为三氟甲磺酸钙、三氟甲基磺酸锌、三氟甲基磺酸钠、二氟甲基亚磺酸钠或四氟硼酸四乙基铵，其浓度为0.1～5 wt%；所述无纺布在氟化金属盐溶液中的浸泡时间为1～360分钟。
15.氟化金属盐浓度过低会使无纺布表面无法有效形成均匀的两性离子氟化聚合物涂层；浓度过高会使得两性离子氟化聚合物交联密度过大，涂层厚度过厚，进而降低滤布的分离效率。同样的，浸泡时间过短，配位反应不充分，无纺布表面无法有效形成均匀的两性离子氟化聚合物涂层。浸泡时间过长，单体之间交联程度过大，两性离子氟化聚合物含量过高，进而降低滤布的分离效率。
16.进一步地，本发明步骤c所述热处理温度为40～80℃，热处理时间为1～5小时。当热处理温度小于40℃，两性离子氟化聚合物与基底之间结合力小，易导致滤布结构不稳定；当温度大于80℃，两性离子氟化聚合物的电荷易失效，进而使滤布的分离性能下降。同样地，当热处理时间小于1小时，性离子氟化聚合物与基底之间结合力小，易导致滤布结构不稳定。当热处理时间大于5小时，两性离子氟化聚合物的电荷易失效，进而使滤布的分离性能下降。
17.本发明提供的技术方案具有如下有益效果：本发明利用无纺布作为力学支撑基底，为滤布提供了优异的力学性能，同时利用酰胺与氟化金属盐的配位作用形成了两性离子氟化聚合物的滤布功能层。作为除尘滤布的功能层，两性离子氟化聚合物涂层的表面具有大量的氟元素，表面能极小，有利于废气中颗粒物的收集与滤布的再利用；同时两性离子氟化聚合物涂层的表面还具有丰富的两性离子电荷，受库仑力的作用，可更为高效地收集和捕获废气中颗粒物的收集，极大地提高了滤布的除尘速率和除尘质量。
18.本发明提供的高性能滤布具有极高除尘效率（10 m/min）和极高除尘质量（99.50%以上）。同时，高性能滤布的连续运行时长可达200小时以上，远高于目前商用除尘滤布，适合在废气回收过程中进行推广。
附图说明
19.图1为实施例1滤布在测试过程中的除尘性能，测试时间为200小时。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为0.1微米的聚砜无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀1分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入0.1 wt%的甲酰胺溶液中，浸泡1分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入0.1 wt%的三氟甲磺酸钙溶液中，浸泡1分钟后取出。在40 ℃条件下热处理1小时，得到高性能滤布。其除尘性能见图1，测试时间为200小时实施例2一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为0.22微米的聚醚砜无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀60分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入5 wt%的乙酰胺溶液中，浸泡120分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入5 wt%的三氟甲基磺酸锌溶液中，浸泡360分钟后取出。在80 ℃条件下热处理5小时，得到高性能滤布。
22.实施例3一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为0.45微米的玻璃纤维无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀10分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入1 wt%的丙酰胺溶液中，浸泡20分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入1 wt%的三氟甲基磺酸钠溶液中，浸泡60分钟后取出。在50 ℃条件下热处理3小时，得到高性能滤布。
23.实施例4一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为1微米的聚酯无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀20分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入2 wt%的正丁酰胺溶液中，浸泡30分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入2 wt%的二氟甲基亚磺酸钠溶液中，浸泡80分钟后取出。在70 ℃条件下热处理4小时，得到高性能滤布。
24.实施例5
一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为5微米的聚酰胺无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀40分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入3 wt%的异丁酰胺溶液中，浸泡40分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入3 wt%的四氟硼酸四乙基铵溶液中，浸泡40分钟后取出。在80 ℃条件下热处理4小时，得到高性能滤布。
25.实施例6一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为3微米的聚丙烯无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀20分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入0.5 wt%的乙酰胺溶液中，浸泡30分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入0.5 wt%的三氟甲基磺酸钠溶液中，浸泡30分钟后取出。在50 ℃条件下热处理3小时，得到高性能滤布。
26.实施例7一种用于布袋除尘器的高性能滤布，制备过程如下：a、使用去离子水将孔径为10微米的聚四氟乙烯无纺布基底材质清洗干净，然后放入等离子体机中刻蚀10分钟，将无纺布基底表面负电荷化；b、将步骤a中得到的无纺布基底浸润入1 wt%的乙酰胺溶液中，浸泡20分钟后取出并将无纺布基底晾干；c、将步骤b中得到的无纺布基底浸泡入1 wt%的三氟甲基磺酸锌溶液中，浸泡80分钟后取出。在70 ℃条件下热处理5小时，得到高性能滤布。
27.对比例1购买日本东丽生产的聚酯除尘覆膜滤布。
28.对比例2购买四川洁海环保科技有限公司生产的玻纤覆膜滤布。
29.验证例将实施例1～7与对比例1～2中的滤布，按照gb/t 38019-2019进行测试，其性能如表1所示。
30.表 实施例1～7和对比例1～2的除尘效果对比由表1可知，本发明所提供的高性能滤布具有优异的除尘效果和除尘效率，其除尘
速率为市售滤布的5倍以上，除尘效率高达99.50%以上，具有极大的市场前景与实用价值。
31.本发明所公开的实施例是为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。