[发明专利]具有低压降的催化的织物过滤器的方法

说明书

用于制备催化的织物过滤器的方法，包括以下步骤：a)提供具有气体入口表面和气体出口表面的织物过滤器基材，其优选由玻璃纤维组成，所述气体入口表面涂布有聚合物膜，其优选由聚四氟乙烯组成；b)提供包含一种或多种催化剂金属前体化合物的水性浸渍液；c)用浸渍液浸渍织物过滤器基材；和d)在低于300℃的温度下干燥和热活化经浸渍的织物过滤器基材，以将一种或多种催化剂前体的金属化合物转化为其催化活性形式，其中在步骤d)中，经浸渍的织物过滤器基材的干燥是从气体出口表面进行的。

本发明涉及催化的织物过滤器的制备和使用该方法制备的催化的织物过滤器。

织物过滤器通常用于从工业过程和燃烧过程中产生的烟道气中去除颗粒材料。

这些过滤器是用织造或非织造的织物纤维材料生产的，提供用于捕获细颗粒物质的多孔过滤介质，而不会导致通过介质的气体中出现不期望的高压降。

通常，废气和烟道气含有额外的气态化合物，这引起环境或健康危害。

因此，已经期望同时减少或去除废气和烟道气中的颗粒物质和有害化合物两者的含量。

为此目的，采用在将有害化合物转化为较少或无害的化合物中具有活性的催化剂催化的过滤介质已经被用于工业和汽车应用中的清洁系统。

例如过滤袋形式的织物过滤器在许多行业中被广泛用于从工艺气体中去除颗粒物质。它们是可用的最有效类型的集尘器之一，并且可以实现超过99％的颗粒收集效率。过滤器可以由各种织造、非织造或毡合的材料或其混合物制成，所述材料包括天然纤维、合成纤维或其他纤维，例如玻璃纤维、陶瓷或金属纤维。

织物过滤器的高颗粒去除效率部分是由于在过滤袋表面上形成的尘饼，并且部分是由于过滤袋组成和生产质量以及织物过滤器构造本身的质量。织物提供表面，在该表面上收集灰尘颗粒。由于构成过滤器的纤维的组成，这些通常在低于280℃的温度下操作，这对将催化剂施加到织物过滤器材料上的方法产生若干要求和限制。

基于玻璃纤维的灰尘过滤袋通常具有两个具有不同表面的侧面。外侧是脏气体的入口侧，涂布有聚合物膜，其作为物理屏障并将细灰尘与脏气体分离。膜对于跨袋压降也是决定性的。内侧未涂布有聚合物膜。

如上文所述，在许多应用中，还期望从脏气体中除去或减少有害的气态化合物。为此目的，用一种或多种在去除有害化合物中具有活性的催化剂浸渍过滤袋。

在制备催化材料如织物材料时，由于环境和健康原因，水性浸渍液是优选的。

为此，在织物过滤器的制造中使用的许多纤维由防水材料组成，当采用使用水性浸渍液的浸渍方法时，这额外增加了对将催化材料施加到纤维上的要求。

当制备催化的织物过滤器时，重要的是将催化材料精细地分散在织物过滤器基材的整个厚度上，其量提供最佳的催化效率并防止由涂布在过滤器基材上的催化材料的量形成过大压降。

浸渍具有聚合物膜的过滤袋的另一个问题在于催化剂颗粒主要积聚在面向聚合物膜的外表面中，这使压降增加到不可接受的值。

本发明提供了一种施加高达15wt％的高催化剂载量而没有显著的压降不利后果的方法，以同时获得细灰尘分离和排放减少。催化剂主要被置于织物过滤器的内侧，即在膜的相对侧。因此，催化剂的添加不显著增加压降。然而，相反，我们的数据显示，放置在外部膜侧的少量催化剂(>2.8wt％)显著增加了压降。

在催化领域中普遍接受的是，有效的负载型催化剂需要将催化活性材料作为单层覆盖在催化剂载体颗粒的表面上。因此，可能限制织物基材上所需的负载型催化剂的量。

另外，要求催化剂颗粒在经浸渍的织物过滤器的干燥和活化过程中不形成大的附聚物。

如上文所述，用于制备织物过滤器的许多纤维材料是防水的，并且通常用于例如催化陶瓷表面的水性浸渍液具有有限的润湿能力或没有润湿能力，以在纤维表面上容易且均匀地铺展，以形成薄且连续的催化剂层。