/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置及凈化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及燃煤鍋爐煙氣凈化裝置及凈化方法，具體涉及一種基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置及凈化方法。
【背景技術】
[0002]我國是煤炭生產(chǎn)和消費大國，煤主要用作動力燃料和發(fā)電。煤燃燒過程中生成SO2, N0x并產(chǎn)生大量粉塵，這些污染物給自然環(huán)境和人體健康帶來了很大危害，其中的SO2和NOx在直接危害自然環(huán)境和人體健康的同時，還與大氣發(fā)生化學反應生成二次顆粒物，這些二次顆粒物和煤燃燒直接產(chǎn)生的有機炭、炭黑、粉塵等一次顆粒物是目前嚴重影響我國空氣質量的首要污染物PM2.5的重要組成部分。
[0003]現(xiàn)有的燃煤鍋爐煙氣凈化系統(tǒng)主要包括除塵裝置和脫硫脫硝裝置，煤燃燒產(chǎn)生的煙氣依次通過除塵裝置去除絕大部分粉塵、脫硝裝置去除NOdP脫硫裝置去除302后經(jīng)煙氣換熱器升溫，最后排放至大氣中。而現(xiàn)有的脫硫脫硝裝置對污染物的清除能力有限，普遍應用的濕法脫硫裝置對302的去除效率約為95 %?98 %，選擇性催化還原脫硝裝置對NO ,的去除效率約為80%?90%，經(jīng)脫硫脫硝裝置處理后的煙氣中仍然含有少量未被除去的SO2和NOx;此外，現(xiàn)有的除塵裝置對細小顆粒物的去除能力較低，且煙氣通過脫硫裝置時，脫硫過程中產(chǎn)生大量二次顆粒物，由于現(xiàn)有脫硫裝置中吸收塔上部除霧器除霧能力及效果的限制，不能將這些二次顆粒物完全去除，造成排出煙氣中的顆粒物尤其是PM2.5含量增加。
[0004]作為一種新型材料，Ti02/MWNTs復合物在氣體、液體凈化中具有廣闊應用前景。Ti02/MWNTs復合物為T12 (二氧化鈦)包覆于MWNTs (多壁碳納米管)表面所形成的復合材料，其兼具T12光催化氧化降解多種有機污染物活性和MWNTs高強度、高韌性、耐熱、耐腐蝕性以及對無機重金屬一定的吸附能力等多重特點，現(xiàn)有研宄中采用靜電紡絲技術將Ti02/MWNTs復合物制備成Ti02/MWNTs復合物納米纖維，該纖維直徑約為30?lOOnm，研宄表明該纖維具有比單獨T12更強的光催化氧化活性，該纖維相互交叉所構成的網(wǎng)狀纖維薄膜的孔徑在 4.9nm 左右(Hu G, Meng X, Feng X, et al.Anatase Ti02nanoparticles/carbon nanotubes nanofibers:preparat1n, characterizat1n and photocatalyticproperties [J].Journal of Materials Science，2007，42 (17):7162-7170)。 此夕卜，CN1562440A已公開一種納米/亞微米電紡絲基過濾材料的制備方法，將采用靜電紡絲技術制備的納米纖維絲附著于習用的過濾材料上，結合成新型納米電紡絲基過濾材料，該過濾材料對直徑為2 ym的顆粒物具有很高的過濾效率。然而，目前上述Ti02/MWNTs復合物納米纖維及新型納米電紡絲基過濾材料僅限于理論研宄，并無將其用于氣體或液體凈化的先例，尤其是用于燃煤鍋爐煙氣凈化處理系統(tǒng)中，目前仍無相關實例。
[0005]由于上述問題的存在，本發(fā)明人對現(xiàn)有的燃煤鍋爐煙氣凈化系統(tǒng)進行研宄，以便制作出進一步去除煙氣中細小顆粒物、S02、N0x&細小顆粒物上附著的重金屬元素的一種基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研宄，結果發(fā)現(xiàn):可以將采用靜電紡絲技術制備的Ti02/MWNTs復合物納米纖維附著于除塵濾布二上，制成Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈，使其具有較強的光催化氧化活性的同時又對細小顆粒物具有較高的過濾效率；將多層所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈并列放置，以增強其過濾及催化氧化清除污染物效果；在所述多層Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的外部包覆除塵濾布一，對煙氣內(nèi)剩余的較大顆粒物進行過濾，同時降低煙氣流速，減小對Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的損害；在基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置的箱體上開設可透過自然光的窗口，為T12進行光催化氧化反應清除污染物提供光源；設置淋洗構件，用水對除塵袋進行清洗，以清除光催化氧化反應產(chǎn)物及沉積在所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈和除塵濾布一上的細小顆粒物，防止顆粒堆積，堵塞濾網(wǎng)；設置多個除塵袋，使待凈化氣體順次通過多個除塵袋上的除塵濾布一、Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈和除塵濾布一，達到更好的凈化效果，以完成本發(fā)明。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供以下方面:
[0008](I) 一種基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，該裝置包括:
[0009]箱體I，在所述箱體I上開設有窗口 11，在所述窗口 11處覆蓋有透明玻璃；
[0010]設置在箱體I內(nèi)的除塵袋，所述除塵袋包括除塵濾布一 21和設置在所述除塵濾布一 21內(nèi)部的Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈22，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈22包括除塵濾布二和附著在所述除塵濾布二表面的Ti02/MWNTs復合物納米纖維，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維為用Ti02/MWNTs復合物制備而成的絲狀纖維，待凈化氣體順次通過多個除塵袋上的除塵濾布一 21、Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈22和除塵濾布一 21 ;和
[0011]用于清洗除塵袋的噴淋構件。
[0012](2)根據(jù)上述(I)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，在所述箱體I上開設有氣體入口 12和氣體出口 13，待凈化氣體順次通過氣體入口 12、多個除塵袋和氣體出口 13。
[0013](3)根據(jù)上述(I)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，所述除塵袋包括起支撐作用的除塵袋籠，所述除塵袋籠使除塵濾布一 21的邊緣緊貼在所述箱體I的內(nèi)壁上。
[0014](4)根據(jù)上述(I)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，包覆在所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈22外的除塵濾布一 21是具有自然光透過性的。
[0015](5)根據(jù)上述(I)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈22多層、并列地設置在所述除塵袋內(nèi)。
[0016](6)根據(jù)上述(5)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈22的厚度為I?10mm。
[0017](7)根據(jù)上述(I)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維的直徑為110?180nm。
[0018](8)根據(jù)上述(7)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維互相交叉呈網(wǎng)狀附著于所述除塵濾布二外表面，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維構成的網(wǎng)狀結構孔徑為0.1?1.5 μ m。
[0019](9)根據(jù)上述⑴所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置，其特征在于，所述噴淋構件包括噴淋管道31、進水管32、出水管33和匯流管道34，所述進水管32的一端與噴淋管道31相連通，另一端與除塵袋相連通，所述出水管33的一端與除塵袋相連通，另一端與匯流管道34相連通，噴淋水順次通過噴淋管道31、進水管32、除塵袋、出水管33和匯流管道34 ；
[0020]在所述噴淋管道31上設置有調節(jié)閥35。
[0021](10) 一種基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化方法，其特征在于，該方法采用如上述(I)至(9)所述的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置。
[0022]本發(fā)明所具有的有益效果包括:
[0023](I)本發(fā)明提供的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置主要應用于燃煤鍋爐煙氣凈化系統(tǒng)，可安裝于脫硫裝置之后，在已有煙氣凈化裝置對煙氣中的顆粒物和S02、呢進行初步過濾和清除的基礎上對煙氣中剩余的少量細小顆粒物、SO 2、NOx及細小顆粒物上附著的重金屬元素進行進一步清除，對降低燃煤鍋爐污染物排放，改善環(huán)境狀況具有重要意義；
[0024](2)本發(fā)明提供的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置采用T12/MWNTs復合物納米纖維氈作為凈化氣體的核心材料，所述Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈具有表面積大、滲透性好、孔徑小、孔隙的連通性好等特點，對常規(guī)過濾材料不能有效去除的細小顆粒物，尤其是PM2.5過濾效率高，從而降低燃煤鍋爐煙氣中PM 2.5的含量，改善空氣質量，保護公眾健康；
[0025](3)本發(fā)明提供的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置采用的Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈含有T12組分，T12具有很強的光催化氧化活性，在光照射下可進行催化氧化反應將煙氣中的S02、NOx及細小顆粒物上附著的重金屬元素氧化為可溶于水的無機鹽，進而除去，并且此反應進行迅速、高效，從而降低燃煤鍋爐煙氣中S02、N0x&細小顆粒物上附著的重金屬元素的含量，降低污染排放；
[0026](4)本發(fā)明提供的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置上的T12/MWNTs復合物納米纖維氈以自然光為光源進行光催化氧化反應，節(jié)能環(huán)保，且降低使用成本；
[0027](5)本發(fā)明提供的基于Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的氣體凈化裝置在T12/MWNTs復合物納米纖維氈的外部包覆有除塵濾布一，過濾煙氣內(nèi)剩余較大顆粒物的同時降低煙氣流速，減小對Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈的損害，防止Ti02/MWNTs復合物納米纖維氈孔隙堵塞，延長使用壽命。
【附圖說明】
[0028]圖1示出根據(jù)本發(fā)明一