本发明属于催化材料领域，尤其涉及一种非对称低温催化过滤材料及其制备方法。
背景技术：
：大气污染是世界上目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害。目前采用金属纤维材料的高温气体净化除尘技术在现代节能环保工程系统中得到了推广应用。金属纤维的材质有很多种，如316l、310s、哈氏合金、铁铬铝合金等。根据材质不同，制成的合金滤材耐温也不同，如铁铬铝合金滤材最高可达1000℃。我们知道，与烧结金属粉末过滤材料相比，金属纤维烧结毡由于具有孔隙率髙(可达85％)、透气度好、压差小和纳污量大等优点，因此在液压污染、流体污染和髙温气体过滤方面显示出极大的优势。此外,与烧结金属粉末过滤介质的另一个区别是金属纤维烧结毡过滤材料一般为深层过滤(而烧结金属粉末过滤介质为表面过滤)，由于纳污量的极大提髙，这使得过滤介质在工作时的反洗频率大大降低，提高了过滤系统的稳定性和使用寿命。基于以上优点，金属纤维烧结毡在高温气体过滤如高炉煤气、煤化工、石油催化剂过滤等方面有着广泛且不可替代的应用。利用金属纤维网的过滤特性以及高孔隙度的优点，可以将其开发成工业烟气脱硝催化剂载体，从而实现过滤-催化的一体化。在目前工业烟气处理过程中，同时将颗粒物以及氮氧化物降低到排放标准是强制的环保要求。而目前普遍采用过滤-脱硝分级处理的方式，如电厂高温含尘烟气先进行脱硝后除尘排放，钢厂的低温烟气采用除尘后加热脱硝。这种分体式处理方式增加了环保投入，降低了处理效率。颗粒过滤和烟气脱硝一体化是行业的重大需求。此外，受限于当前如转炉烟气温度较低的特点，高温选择性催化还原(scr)脱硝技术应用经济效益较低，市场亟需一种具有低温活性的脱硝催化剂。然而，直接将脱硝催化剂负载在金属纤维网上进行应用时，由于工业废气中含有大量的粉尘，粉尘首先容易对纤维过滤网造成堵塞和粉尘气流冲击，导致纤维网的实际催化过滤效果下降甚至失效。为了制备一种长效的过滤-催化一体化复合纤维网材料，本发明特提出一种具有非对称高精度粉末烧结层保护方案，将粉末烧结的表层过滤和纤维网深层催化还原氮氧化物结合起来，从而获得一种长寿命高效过滤-催化复合滤料。技术实现要素：为解决现有的金属纤维烧结网仅用于高温气体过滤等方面，且存在过滤精度较低以及不具备scr除氮氧化物的能力，本发明提供了一种非对称低温scr催化过滤材料。还进一步提供了一种非对称低温催化过滤材料的制备方法。本发明的目的在于：1)提供一种具有非对称分级结构的催化过滤材料；2)确保催化材料具有良好的力学性能，具备良好的结构稳定性和使用寿命，不易受粉尘气流冲击损坏；3)具有良好的催化效果，对氮氧化物和氨的具有较优的选择催化反应效果；4)提高烟气处理效率，能够实现烟气粉尘和氮氧化物的联合脱除；5)制备方法简洁高效，易于工业化的生产和使用。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。一种非对称低温催化过滤材料，包括：若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成烧结金属粉末过滤层；所述金属纤维过滤网经过预氧化后负载上低温脱硝催化剂。在本发明所述非对称低温催化过滤材料中，所述金属纤维选用镍铬铁铝合金纤维或316l钢纤维或inconel合金纤维等，根据实际工况和需求进行选择，本发明主要采用镍铬铁铝合金纤维，其中各元素的配比如下：铁fe4～8wt％、铬cr16～20wt％、铝al5～9wt％，余量为镍(ni)及不可避免的杂质。采用镍铬铁铝合金纤维作为制备烧结金属纤维多层网滤材的材料，具有良好的室高温力学性能以及铝铬元素配合形成的优秀的耐腐蚀性。作为优选，所述金属纤维过滤网单层的厚度为1.0～2.5mm，且金属纤维过滤网所用金属纤维线径为0.08～0.8mm。作为优选，所述金属纤维过滤网层数设置为3～5层，最优为3层。经过研究试验，在设置金属纤维过滤网层数为3层的情况下，具有较优的使用效果以及经济性，而增加一定的金属纤维网层数如加到4～5层网可以增加过滤催化材料的厚度，可以一定程度上提高负载催化剂后对氮氧化物的催化还原的效率。但是，会增加过滤的阻力以及制备成本。此外，在金属纤维过滤网为3层的情况下，第一层金属纤维过滤网目数为10～15目，线径为0.25～0.8mm丝网；第二层金属纤维过滤网目数30～40目，线径为0.2～0.4mm；第三层金属纤维过滤网目数70～80目，线径为0.08～0.15mm的丝网。上述三种纤维网通过加压烧结形成多层纤维网复合结构。且金属纤维过滤网层数为4～5层时，同样控制目数最大的金属纤维过滤网目数≥70目，线径≤0.15mm，均能够实现较优的技术效果。作为优选，所述多层纤维网复合结构由三层的金属纤维过滤网构成。上述结构的非对称低温催化过滤材料具体可参照图1所示的示意图，其设置有三层的金属纤维过滤网以及在目数最大的金属纤维过滤网上烧结形成的一层烧结金属粉末层，由上至下依次为第一金属纤维过滤网100、第二金属纤维过滤网200、第三金属纤维过滤网300和烧结金属粉末过滤层400，并且由上至下的各层金属纤维过滤网的金属纤维线径逐渐减小，相应实际各层金属线诶过滤层的孔径也是由上至下随之减少的。其中，第一层粗纤维网作为支撑层，第二层和第三层作为过渡层，逐步缩小孔径使其满足高精度粉末喷涂的支撑需求，第四层为烧结金属粉末层，属于过滤精度控制层，为和含尘烟气最先接触的部分。在该结构中，多层结构分别实现了不同的技术效果，如第一金属纤维过滤网100具有最大的纤维线径，其作为整体非对称低温催化过滤材料中孔径最大、金属纤维线径最大的一层，其主要作为催化过滤过程中的主要的刚性支撑结构。在工业废气的催化过滤过程中，该层由于金属纤维线径较大，具有更强的结构稳定性，能够有效应对工业废气中粉尘气流带来的冲击，同时避免过滤材料在安装使用以及反吹过程中发生变形而导致其他过滤层的开裂。第二、第三层属于过渡层，用于修饰粗大的支撑层纤维网，避免粉末喷涂过程金属粉末进入多层纤维网的间隙，堵塞孔隙；同时，三层金属网构建起较大的孔隙以及一定的厚度，使催化剂可以充分地在三维纤维网结构上负载，产生足够的比表面积以及接触空间，并起到了一定的导流分散作用，能够有效分散和降低气流流速以满足催化氮氧化物反应的动力学需求。最后的金属粉末烧结层用于烟气中粉尘颗粒的高精度拦截，形成滤饼层以避免烟尘颗粒进入催化剂间隙，大幅度提高催化剂的催化效率以及使用寿命，同时，烧结的金属粉末层大幅度提高了纤维网的过滤精度，以满足滤材整体的过滤精度要求。上述四层结构的配合能够获得高的过滤效率高和过滤精度，滤材结构稳定不易破损，同时避免产生过大的压降；多层复合结构中的催化剂负载量大，能够有效实现工业废气中氮氧化物的催化还原。进一步的，所述加压烧结在带式氢气或氮气氛炉中进行，三层金属网经常温轧制以及加压烧结实现最终烧结固化。高温烧结温度为1250～1300℃，保温时间为2～3h。作为优选，所述合金粉末的粒径为300～500目。所述合金粉末为镍铬铁铝铁粉末。作为优选，所述合金粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在丝网表面。调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为合金粉末质量的30～40wt％。乙醇添加量过高或者过低则不利于喷涂操作，添加量过高时粉末料浆过稀，难以形成浆膜，从而降低了上浆效率；而添加量不足时，粉末浆料过稠，难以进行喷涂操作。同时，添加peg、pva、pvb、paa等一种或几种有机物作为粘结剂，粘结剂添加量为合金粉末的5～10wt％。混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在80～100℃下进行干燥。喷涂量以干粉质量计为250～350g/m2。作为优选，所述烧结金属粉末过滤层进行二次烧结；所述二次烧结采用二段烧结，第一段烧结温度为400～600℃，保温时间为110～130min；随后以5～10℃/min的升温速率升温至1250～1300℃，烧结90～120min。随炉冷却到室温后即得到一种具有非对称结构的金属滤材。一段烧结低温烧结主要是为了脱除有机粘结剂，二段烧结则是为了实现粉末和丝网的烧结。金属丝网表面喷涂镍铬铝铁粉并通过烧结进一步形成了金属过滤膜，确保了整体滤芯的过滤精度；同时，能够对整体催化过滤材料的过滤能力和滤芯强度两项指标实现强化，并且由于该金属过滤膜实际厚度较薄，不易发生堵塞，可以有效避免过大的过滤压降的产生，还有利于整体催化过滤材料的反洗再生。作为优选，所述催化剂为锰基复合型催化剂。其各金属元素成分占比为：mn(70～82wt％)、mo(3～5wt％)、w(10～15wt％)和ce(5～10wt％)，以上述配比的金属氧化物构成锰基复合型催化剂。进一步的，该复合氧化物脱硝催化剂由混合硝酸盐经高温热解形成。以上述金属的硝酸盐为原料，按上述金属阳离子的质量比进行硝酸盐的称量，并溶解在水中形成硝酸盐混合溶液。将该溶液作为负载催化剂药剂，溶液中混合硝酸盐的浓度为200～300g/l。所述催化剂的负载式为，将具有非对称的金属滤材浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在500～600℃空气气氛下进行加热，保温时间为9～11h；取出冷却后再进行1～3次负载，高温热解的温度同样是500～600℃，保温时间为1～2小时。随后即可得到最终的非对称过滤催化材料。该负载工艺中，第一次负载的主要目的是为了负载部分催化剂的同时，实现金属基材的预氧化，负载金属盐后相较于未负载可以加预氧化过程。随后进行的1～3次负载则可以进一步提高催化剂负载量，同时提高催化剂和基体之间的结合力。采用本发明所述的制备技术获得的非对称低温催化过滤材料，具有如下多种优点：(1)该复合滤材具有高过滤精度、低过滤压差以及高的脱硝催化活性，能够提高工业烟气处理的效率和质量；(2)该复合滤材具有良好的力学性能和耐腐蚀性，能够满足150～400℃左右的含硫含水工业烟气环境；(3)该非对称结构相较于普通均相过滤催化材料，能够避免烟尘颗粒进入催化剂负载部分，从而避免催化剂被冲刷磨损以及被烟尘覆盖，大幅度提高了使用寿命；(4)金属纤维结构作为低温脱硝催化剂不仅提供了丰富的气体通道和比表面积，同时相较于陶瓷催化剂具有更高的强度，不易在使用过程损坏，也容易进行再生和重复利用。附图说明图1为本发明非对称低温催化过滤材料的负载催化剂前的结构示意图；图2为本发明非对称低温催化过滤材料的负载催化剂后的结构示意图；图中：100第一金属纤维过滤网，200第二金属纤维过滤网，300第三金属纤维过滤网，400烧结金属粉末过滤层，500催化剂。具体实施方式以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。如无特殊说明，本发明实施例所用原料均为市售或本领域技术人员可获得的原料；如无特殊说明，本发明实施例所用方法均为本领域技术人员所掌握的方法。如无特殊说明，本发明实施例中金属纤维过滤网所用金属纤维均为镍铬铁铝合金纤维，所述镍铬铁铝合金纤维的配方1中：铁为4wt％，铬为4wt％，铬为20wt％，铝为9wt％，余量为镍(ni)及不可避免的杂质；配方2：铁为8wt％、铬为8wt％，铬为16wt％，铝为5wt％，余量为镍(ni)及不可避免的杂质。实施例1一种非对称低温催化过滤材料，其为三层纤维网复合结构，由三层金属纤维过滤网构成，金属纤维过滤网所用金属纤维采用配方1，其中，第一层金属纤维过滤网目数为12目，线径为0.45mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数35目，线径为0.25mm，厚度为1.5mm；第三层金属纤维过滤网目数75目，线径为0.12mm，厚度为1.5mm。上述金属纤维过滤网依照过滤网目数从小到大的顺序从上至下依次层叠设置，并在10mpa加压的条件下，于1250℃条件下烧结2.5h烧结复合形成多层纤维网复合结构。随后进一步以360目镍铬铁铝铁粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在第三层金属纤维过滤网表面，调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为镍铬铁铝铁粉末质量的35wt％，同时添加pva作为粘结剂，粘结剂添加量为镍铬铁铝铁粉末的7wt％，混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在95℃下进行干燥，喷涂量以干粉质量计为280g/m2，烧结后形成烧结金属粉末过滤层，形成非对称结构载体。此外，以mn(77wt％)、mo(4wt％)、w(12wt％)和ce(7wt％)金属阳离子的质量比进行硝酸盐的称量，并溶解在水中形成硝酸盐混合溶液，将该溶液作为负载催化剂药剂，药剂中混合硝酸盐的浓度为260g/l，将非对称结构载体浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在550℃空气气氛下进行加热，保温时间为10h，取出冷却后再进行2次负载，高温热解的温度同样是550℃，保温时间为1.5小时，随后冷却即得到非对称低温催化过滤材料。实施例2具体操作同实施例1，与实施例1不同的是：金属纤维过滤网依照过滤网目数从小到大的顺序从上至下依次层叠设置，并在10mpa加压的条件下，于1300℃条件下烧结2h烧结复合形成多层纤维网复合结构。随后进一步以500目镍铬铁铝铁粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在第三层金属纤维过滤网表面表面，调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为镍铬铁铝铁粉末质量的40wt％，同时添加质量比为1:1:1的peg、pvb和paa作为粘结剂，粘结剂添加量为镍铬铁铝铁粉末的10wt％，混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在100℃下进行干燥，喷涂量以干粉质量计为350g/m2，烧结后形成烧结金属粉末过滤层，形成非对称结构载体。实施例3具体操作同实施例1，与实施例1不同的是：金属纤维过滤网依照过滤网目数从小到大的顺序从上至下依次层叠设置，并在10mpa加压的条件下，于1250℃条件下烧结3h烧结复合形成多层纤维网复合结构。随后进一步以300目镍铬铁铝铁粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在第三层金属纤维过滤网表面表面，调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为镍铬铁铝铁粉末质量的30wt％，同时添加pva作为粘结剂，粘结剂添加量为镍铬铁铝铁粉末的5wt％，混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在80℃下进行干燥，喷涂量以干粉质量计为250g/m2，烧结后形成烧结金属粉末过滤层，形成非对称结构载体。对比例1具体操作同实施例1，与实施例1不同的是：金属纤维过滤网依照过滤网目数从小到大的顺序从上至下依次层叠设置，并在10mpa加压的条件下，于1250℃条件下烧结2.5h烧结复合形成多层纤维网复合结构。随后进一步以360目镍铬铁铝铁粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在第三层金属纤维过滤网表面，调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为镍铬铁铝铁粉末质量的35wt％，同时添加pva作为粘结剂，粘结剂添加量为镍铬铁铝铁粉末的7wt％，混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在95℃下进行干燥，喷涂量以干粉质量计为200g/m2，烧结后形成烧结金属粉末过滤层，形成非对称结构载体。对比例2具体操作同实施例1，与实施例1不同的是：金属纤维过滤网依照过滤网目数从小到大的顺序从上至下依次层叠设置，并在10mpa加压的条件下，于1250℃条件下烧结2.5h烧结复合形成多层纤维网复合结构。随后进一步以360目镍铬铁铝铁粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在第三层金属纤维过滤网表面，调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为镍铬铁铝铁粉末质量的35wt％，同时添加pva作为粘结剂，粘结剂添加量为镍铬铁铝铁粉末的7wt％，混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在95℃下进行干燥，喷涂量以干粉质量计为400g/m2，烧结后形成烧结金属粉末过滤层，形成非对称结构载体。对比例3具体操作同实施例1，与实施例1不同的是：金属纤维过滤网依照过滤网目数从小到大的顺序从上至下依次层叠设置，并在10mpa加压的条件下，于1250℃条件下烧结2.5h烧结复合形成多层纤维网复合结构。随后进一步以200目镍铬铁铝铁粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在第三层金属纤维过滤网表面，调制浆料的液体介质为乙醇，乙醇添加量为镍铬铁铝铁粉末质量的35wt％，同时添加pva作为粘结剂，粘结剂添加量为镍铬铁铝铁粉末的7wt％，混合均匀的粉末浆料喷涂在丝网表面，然后在95℃下进行干燥，喷涂量以干粉质量计为260g/m2，烧结后形成烧结金属粉末过滤层，形成非对称结构载体。实施例4具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：以mn(82wt％)、mo(3wt％)、w(10wt％)和ce(5wt％)金属阳离子的质量比进行硝酸盐的称量，并溶解在水中形成硝酸盐混合溶液，将该溶液作为负载催化剂药剂，药剂中混合硝酸盐的浓度为300g/l，将非对称结构载体浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在500℃空气气氛下进行加热，保温时间为11h，取出冷却后再进行2次负载，高温热解的温度同样是500℃，保温时间为2小时，随后冷却即得到非对称低温催化过滤材料。实施例5具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：以mn(70wt％)、mo(5wt％)、w(15wt％)和ce(10wt％)金属阳离子的质量比进行硝酸盐的称量，并溶解在水中形成硝酸盐混合溶液，将该溶液作为负载催化剂药剂，药剂中混合硝酸盐的浓度为200g/l，将非对称结构载体浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在600℃空气气氛下进行加热，保温时间为9h，取出冷却后再进行2次负载，高温热解的温度同样是600℃，保温时间为1小时，随后冷却即得到非对称低温催化过滤材料。对比例4具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：以mn(77wt％)、mo(4wt％)、w(12wt％)和ce(7wt％)金属阳离子的质量比进行硝酸盐的称量，并溶解在水中形成硝酸盐混合溶液，将该溶液作为负载催化剂药剂，药剂中混合硝酸盐的浓度为260g/l，将非对称结构载体浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在550℃空气气氛下进行加热，保温时间为10h，冷却即得到非对称低温催化过滤材料。对比例5具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：以cn2011103747111发明专利所公开的实施例1配比作为催化剂成分，将其与水混合得到混合液，将该混合液作为负载催化剂药剂，药剂中催化剂的浓度为260g/l，将非对称结构载体浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在550℃空气气氛下进行加热，保温时间为10h，取出冷却后再进行2次负载，高温热解的温度同样是550℃，保温时间为1.5小时，随后冷却即得到非对称低温催化过滤材料。对比例6具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：以cn2012101982982发明专利所公开的实施例2配比作为催化剂成分，将其与水混合得到混合液，将该混合液作为负载催化剂药剂，药剂中催化剂的浓度为260g/l，将非对称结构载体浸泡在上述药剂中，待完全浸润后取出干燥，然后在550℃空气气氛下进行加热，保温时间为10h，取出冷却后再进行2次负载，高温热解的温度同样是550℃，保温时间为1.5小时，随后冷却即得到非对称低温催化过滤材料。实施例6具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：第一层金属纤维过滤网目数为15目，线径为0.25mm，厚度为2.5mm；第二层金属纤维过滤网目数40目，线径为0.2mm，厚度为2.5mm；第三层金属纤维过滤网目数80目，线径为0.08mm，厚度为2.5mm。实施例7具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：第一层金属纤维过滤网目数为10目，线径为0.8mm，厚度为1.0mm；第二层金属纤维过滤网目数30目，线径为0.4mm，厚度为1.0mm；第三层金属纤维过滤网目数70目，线径为0.15mm，厚度为1.0mm。实施例8具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：设置四层金属纤维过滤网，其中第一层金属纤维过滤网目数为12目，线径为0.45mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数35目，线径为0.25mm，厚度为1.5mm；第三层金属纤维过滤网目数50目，线径为0.18mm，厚度为1.5mm，第四层金属纤维过滤网目数75目，线径为0.12mm，厚度为1.5mm，镍铬铁铝铁粉末浆料喷涂在第四层金属纤维过滤网表面。实施例9具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：设置五层金属纤维过滤网，其中第一层金属纤维过滤网目数为12目，线径为0.45mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数35目，线径为0.25mm，厚度为1.5mm；第三层金属纤维过滤网目数45目，线径为0.18mm，厚度为1.5mm，第四层金属纤维过滤网目数60目，线径为0.15mm，厚度为1.5mm，第五层金属纤维过滤网目数75目，线径为0.12mm，厚度为1.5mm，镍铬铁铝铁粉末浆料喷涂在第五层金属纤维过滤网表面。对比例7具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：设置二层金属纤维过滤网，其中第一层金属纤维过滤网目数为12目，线径为0.45mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数75目，线径为0.12mm，厚度为1.5mm，镍铬铁铝铁粉末浆料喷涂在第二层金属纤维过滤网表面。对比例8具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：设置六层金属纤维过滤网，其中第一层金属纤维过滤网目数为12目，线径为0.45mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数35目，线径为0.25mm，厚度为1.5mm；第三层金属纤维过滤网目数45目，线径为0.18mm，厚度为1.5mm，第四层金属纤维过滤网目数60目，线径为0.15mm，厚度为1.5mm，第五层金属纤维过滤网目数65目，线径为0.15mm，厚度为1.5mm，第六层金属纤维过滤网目数75目，线径为0.12mm，厚度为1.5mm，镍铬铁铝铁粉末浆料喷涂在第六层金属纤维过滤网表面。实施例10具体操作同实施例1，与实施例1不同的是：金属纤维过滤网所用金属纤维采用配方2。对比例9具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：第一层金属纤维过滤网目数为5目，线径为1.0mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数25目，线径为0.6mm，厚度为1.5mm；第三层金属纤维过滤网目数50目，线径为0.2mm，厚度为1.5mm。对比例10具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：第一层金属纤维过滤网目数为20目，线径为0.2mm，厚度为1.5mm；第二层金属纤维过滤网目数60目，线径为0.15mm，厚度为1.5mm；第三层金属纤维过滤网目数100目，线径为0.06mm，厚度为1.5mm。测试对上述实施例1～10和对比例1～10所得过滤材料进行性能测试。主要测试如下：颗粒物含量为5g/m3，体积空速30000h-1,氮氧化物500mg/m3，烟气温度为200℃，烟气颗粒物采用颗粒物发生器进行模拟，颗粒物过滤效率根据颗粒物检测结果进计算，气体成分采用烟气分析进行测试并计算脱硝效率。检测结果如下表表1。表1：测试检测结果表测试对象过滤效率(％)脱硝效率(％)测试对象过滤效率(％)脱硝效率(％)实施例199.9290.41对比例199.2490.40实施例299.9790.41对比例299.9690.42实施例399.8690.42对比例399.1190.37实施例499.9091.74对比例499.9184.16实施例599.8987.42对比例599.9069.11实施例699.9790.44对比例699.9179.14实施例799.6490.36对比例796.7182.47实施例899.9990.81对比例899.9991.51实施例999.9991.44对比例999.6790.36实施例1099.9190.42对比例1099.9990.45基于上述的测试结果，对比实施例1～3可以看出，烧结条件在本发明限定的范围内进行合理调整，并未对过滤效率和脱硝效率产生显著的影响，均仍处于较高的水平，表明在合理范围内调整烧结条件对于整体过滤材料的性能影响是较为可控的。但进一步以对比例1、对比例2和对比例3进行对比，可以发现，在对比例1显著降低烧结喷涂量的情况下，对脱硝效率虽为产生显著的影响，但过滤效率产生了较为明显的下降，这主要是由于降低喷涂量的情况下，作为过滤精度控制层的烧结金属粉末过滤层的厚度明显减薄，并且在减少喷涂量的情况下，容易出现烧结金属粉末过滤层出现部分不均的问题，因此较为明显地影响了过滤效率，而大量提高喷涂量后，虽然有少量提升过滤效率，但实际提升效果不明显，而对于成本而言会显著地提高，实际性价比较低。另一方面，同时过滤阻力会显著地增大，简单地对比实施例1和对比例2表面的膜面沉淀层，对比例2的膜面沉淀层厚度相较于实施例1增厚幅度达到87％以上，而实施例2同样提高了合金粉末烧结量，但膜面沉积层厚度仅增大了11％，产生了非常明显的区别，二者也表明，对比例2在过度提高合金粉末烧结量后，使得过滤材料的过滤阻力发生了巨幅的上升，不利于实际使用效果，同时也会减弱过滤材料的反洗清洁效果，使得过滤材料的反复利用效果变差，对比例3在采用更粗的合金粉末进行烧结后，同样对脱硝效率影响不大，但对于过滤效率影响巨大，甚至远大于减少合金粉末烧结量所带来的影响，这主要是由于低目数的合金粉末在烧结过程容易形成团聚，容易对滤网的结构产生破坏或脱落导致形成部分较大的过滤孔，因此导致过滤效率显著下降。进一步对比实施例1、实施例4和实施例5，可以看出，在提高或降低催化剂含锰量、其他催化剂成分适应性调整的情况下，对于过滤材料的的过滤效率并未产生显著的影响，但对于过滤材料的脱硝效率产生了非常显著的影响，表明本发明技术方案所用催化剂中锰含量对于低温脱硝催化效果的影响显著，进一步与对比例5和对比例6采用现有催化剂的技术方案进行对比，可以明显看出远优于其余现有的scr脱硝催化剂，而对比例6的技术方案与原方案记载相比，脱硝效率提升了约10％，也产生了非常显著的提升效果，表明了本发明过滤材料本身结构的重要性，也对过滤材料的催化效率产生了明显的优化。进一步，利用实施例1与对比例4进行对比，单次负载催化剂和多次负载催化剂相较之下，采用多次负载能够显著提升过滤材料的脱硝效率，并且在实施例1和对比例4所制得的过滤材料饱和反洗后进行二次测试，二次测试结果表明，实施例1的脱硝效率仍保持在99.86％，而对比例4的脱硝效率仅保持在72.67％，对比例4的脱硝效率产生了非常明显的下降，因此从二次测试结果可以看出，进行多次负载不但能够显著地提高脱硝效率，还能够较为有效地提高催化剂的负载稳定性，使其重复使用效果得到了显著的提升，显著提高了过滤材料的使用寿命。而实施例6和实施例7与实施例1进行对比可以看出，简单地增大或减小过滤网目数和厚度，对于过滤材料的过滤效率和脱硝效率均产生了一定的影响，但在合理范围内进行调整，整体的影响较小，但在实施例1的基础上，实施例8和实施例9通过增加金属纤维过滤网层数的方式，首先能够增加过滤材料的过滤效率，而对于脱硝效率也能够产生非常显著的影响，表明层数对于整体过滤材料使用效果的影响，但是，通过对比实施例1和实施例8、实施例9表面膜面沉积层厚度的检测，可以看出实施例8相较于实施例1而言，膜面沉积层增厚了约10％，而实施例9的膜面沉积层增厚了约23％，因此虽然增大层数能够较为显著地提升过滤材料的过滤催化性能，但对于过滤材料的重复使用性也有所弱化、成本上升较为显著，因此本发明技术研发人员认为，实际金属纤维过滤网层数最优为三层，而对比例7采用双层结构的金属纤维过滤网，其过滤效率和脱硝效率均产生了非常显著的下降，而采用六层结构后，过滤效率和脱硝效率均与实施例9性能较为接近，但是膜面沉积层相较于实施例1而言，增厚了约102％，产生了非常严重的增厚问题，会导致过滤阻力成倍上升，导致实际使用效果有限，并且反洗过程较难，重复使用难度增大。实施例10和实施例1对比可看出，采用配方1和配方2金属纤维过滤网所制成的过滤材料，对于实际过滤材料的使用性能几乎没有影响，但是实际上对于过滤材料的力学性能以及耐腐蚀性等性能会产生影响，因此根据实际工况要求选择超出本发明所列举的材料制备金属纤维过滤网也应属于本发明的保护范围。对比例9和对比例10相较于实施例1而言，相当于分别采用孔隙更大和更小的网进行过滤材料的制备，其主要影响了过滤材料的过滤效率，但对于过滤材料的脱硝效率基本没有显著的影响。进一步设置以下对比例。对比例11具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：三层金属纤维过滤网均采用75目，线径为0.12mm，厚度为1.5mm的金属纤维过滤网。对比例11经上述同等测试，结果表明其过滤效率为99.99％，脱硝效率为90.74％。与实施例1相比，过滤效率和脱硝效率均有较为显著的上升。进一步在所制得的过滤材料饱和后对其进行反洗后并进行二次测试，二次测试结果表明，实施例1的脱硝效率仍保持在99.86％，过滤效率保持在99.91％，而对比例11的过滤效率仍保持99.99％，但脱硝效率仅余87.94％，脱硝效率产生了非常显著的下降，表明其重复使用效果较差，在反洗过程中容易导致催化剂的损失。对比例12具体操作同实施例1，与实施例1所不同的是：不进行烧结金属粉末过滤层的制备。对对比例12进行测试，测试结果表明其过滤效率为94.17％、脱硝效率为88.42％，相较于实施例1而言，过滤效率产生了非常显著的下降。同样在过滤材料饱和后对其进行反洗后并进行二次测试，二次测试结果表明，对比例12所得过滤材料的过滤效率保持在93.77％，脱硝效率仅为71.10％，即其脱硝效率产生了非常显著的下降，整体可重复利用性极差。综上实施例和对比例以及性能测试和对比，本发明技术方案所得的非对称低温催化过滤材料在低温(200℃)条件下具有非常优异的过滤脱硝性能，其是由性能优异的催化剂与本发明多层过滤结构两者结合形成的，两者具有不可分离性。同时，具有良好的可再生性，在通过反洗后可基本达到初步使用的效果，结构稳定性十分优异。当前第1页1 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技术特征：1.一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，包括：
若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；
所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成烧结金属粉末过滤层；
所述金属纤维过滤网负载有脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述金属纤维过滤网单层的厚度为1.0～2.5mm，且金属纤维过滤网所用金属纤维线径为0.08～0.8mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述金属纤维过滤网层数设置为3～5层。
4.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述合金粉末的粒径为300～500目。
5.根据权利要求1或4所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述合金粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在丝网表面。
6.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述烧结金属粉末过滤层进行二次烧结。
7.根据权利要求6所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述烧结金属粉末过滤层进行二次烧结；
所述二次烧结采用二段烧结，第一段烧结温度为400～600℃，保温时间为110～130min；随后以5～10℃/min的升温速率升温至1250～1300℃，烧结90～120min；随炉冷却到室温后即得到一种具有非对称结构的金属滤材。
8.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述催化剂为锰基复合型催化剂。
9.一种如权利要求1-8任一所述的非对称低温催化过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将上述金属纤维过滤网加压烧结形成多层纤维网复合结构；
（2）在多层纤维网复合结构的目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂合金粉末，烧结形成烧结金属粉末过滤层；
（3）将烧结金属粉末过滤层进行二次烧结，即得非对称结构的金属滤材载体；
（4）将非对称结构的金属滤材载体浸入到脱硝催化剂药剂溶液中，进行表面脱硝催化剂的负载，即得非对称低温催化过滤材料。
10.根据权利要求9所述的一种非对称低温催化过滤材料的制备方法，其特征在于，
步骤（4）中，所述脱硝催化剂药剂溶液的浓度为200～300g/l；
负载方法为：将非对称结构的金属滤材载体浸入到脱硝催化剂药剂溶液中，待完全浸润后取出干燥，然后在500～600℃空气气氛下进行加热，保温时间为9～11h；取出冷却后再进行1～3次负载，500～600℃温度下高温热解，保温时间为1～2小时，即得非对称低温催化过滤材料。
技术总结本发明属于催化材料领域，尤其涉及一种非对称低温催化过滤材料及其制备方法。其包括：若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成过烧结金属粉末过滤层；所述金属纤维过滤网负载有脱硝催化剂。本发明过滤材料能够提高工业烟气处理的效率和质量，具有良好的力学性能和耐腐蚀性，且相较于均相过滤催化材料，能够避免烟尘颗粒进入催化剂负载部分，避免冲刷磨损以及烟尘覆盖，提高了使用寿命，也容易进行再生和重复利用。
技术研发人员：张惠斌;余航;王龙飞
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2020.11.18
技术公布日：2021.03.12
