[发明专利]一种基于选择性热烧结成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于选择性热烧结成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法，以脱硝催化粉体、聚四氟乙烯粉末、纳米二氧化硅、石墨烯粉末、领苯二甲酸二辛脂为原料，经球磨、熔融、搅拌、挤出造粒后获得3D打印材料，选择性热烧结3D打印技术制备脱硝袋笼；制备出具有脱硝功能的袋笼，将功能和结构有机结合在一个主体中，袋笼上布满微孔，增大袋笼与气体的接触面积，而且能在袋笼处形成很好的扰流作用，而且基于选择性烧结3D打印方法，能够充分发挥出设计的理论极限，充分发挥微孔直径和催化剂使用量的最优组合，兼顾袋笼的气体阻力与效率，使得常规滤袋与脱硝袋笼组合相对于脱硝滤袋与常规袋笼组合阻力更小而且效率更高，便于工业化规模生产。

技术领域

本发明属于垃圾焚烧烟气净化技术领域，具体涉及一种基于选择性热烧结成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法。

背景技术

垃圾焚烧发电是解决垃圾围城的一种重要方式，其中垃圾焚烧烟气的净化是近年来研究的重点，而烟气脱硝又是垃圾焚烧烟气净化的难点。滤袋脱硝是一种新型的烟气脱硝技术，借助一种具有催化功能的滤袋，利用袋式除尘工艺，在低温下实现烟气脱硝。目前只有美国戈尔公司具有成熟应用的催化滤袋产品(US005620669)，该技术在国外垃圾焚烧烟气治理上获得了成功应用，但其价格昂贵，研制难度颇大。目前，国内脱硝滤袋的制备方法主要有涂覆法(CN108970269A，CN104607015A，CN108479218A，CN104524886A，CN108635983A)和浸渍法(CN108816220A，CN105435534A，CN105442305B，CN105521659A)等。上述方法虽然可以制备脱硝滤料，但通常存在脱硝活性组分分散性较差，催化剂与滤袋纤维结合强度较弱，导致滤袋脱硝效率较低，使用寿命较短，这极大限制了其工程应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种选择性热烧结成型3D打印脱硝袋笼及其制备方法，本发明跳出滤袋脱硝的框架，转变思路，采用3D打印技术将催化剂负载于滤袋袋笼上，制备出具有脱硝功能的袋笼。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：一种基于选择性热烧结成型3D打印脱硝袋笼的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量计，将50～70份脱硝催化剂粉末、20～40份聚四氟乙烯粉末、2～5份石墨烯、粉末以及3～10份纳米二氧化硅混合后，进行球磨，再经过熔融处理得到物料A，然后向物料A中加入0.1～3份邻苯二甲酸二辛酯，搅拌后挤出造粒，得到可供3D打印设备使用的打印材料；

(2)创建脱硝袋笼三维模型，并设置微孔直径和间距；

(3)对创建后的脱硝袋笼三维模型进行切片处理，设置层高和壁厚，得到可执行打印的脱硝袋笼三维模型；

(4)采用选择性热烧结方法，首先将制备好的打印材料通过铺粉辊均匀铺设操作台，同时操作台进行预热，然后设置打印头移动速度和功率后，步骤3所得可执行打印的脱硝袋笼三维模型进行3D打印；

(5)打印结束后在100℃下进行冷却定型，冷却定型后将未烧结的多余粉体剔除，最终得到脱硝袋笼。

所述步骤(1)中脱硝催化粉末具体获得工艺为：将钛铁矿按硫酸法工艺进行处理，得到偏钛酸浆液，然后加入偏钒酸铵、六水合硝酸铈和四水合硫酸锰，搅拌形成均匀浆液，将均匀浆液浓缩后在400～500℃的空气下焙烧4～6h，再研磨后过筛，得到800～1200目的脱硝催化剂粉体。

偏钒酸铵的质量为钛铁矿质量的0.75％，六水硝酸铈的质量为钛铁矿质量的12％，四水合硫酸锰的质量为钛铁矿质量的10％，钛铁矿中二氧化钛的质量百分含量为60％。

所述步骤(1)中聚四氟乙烯粉末粒径为500nm～50μm，石墨烯粉末粒径为100nm～1μm。

所述步骤(1)中3D打印材料粒径为25～100μm。

所述步骤(1)中熔融温度为380～400℃。