被動(dòng)再生的顆粒過濾器載體材料混合物制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種被動(dòng)再生的顆粒過濾器載體材料混合物制備方法，屬于柴油機(jī)顆粒過濾器及其制造材料和制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性好、油耗低，由于其壓縮比高，廢氣排放總量和污染物排放總量均高于汽油機(jī)，尤其碳煙顆粒物(PM)含量，是汽油機(jī)的40到100倍，因此對(duì)于柴油機(jī)碳煙顆粒物的凈化尤顯重要。機(jī)動(dòng)車的尾氣排放已經(jīng)成為城市環(huán)境污染的一個(gè)主要的污染源。針對(duì)機(jī)動(dòng)車的排放法規(guī)也已經(jīng)在逐步加嚴(yán)。
[0003]由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的機(jī)動(dòng)車輛排出的尾氣中，不僅包括一氧化碳(C0)和氮氧化物(NOx)，而且還包括來源于燃料在充分情況下產(chǎn)生的多種組分。所屬組分不僅包括碳?xì)浠衔?HC)，還有碳煙或是被稱為“煙炱”的顆粒污染物。一氧化碳，氣態(tài)碳?xì)浠衔?HC)以及未充分燃燒的有機(jī)物會(huì)附著在碳煙顆粒上面，形成所謂的揮發(fā)性有機(jī)物(V0F)。通過選擇性催化還原(SCR)技術(shù)可以將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)化成無害的氮?dú)夂退６鴵]發(fā)性有機(jī)組分以及碳煙顆?？梢酝ㄟ^氧化性的催化轉(zhuǎn)化器將其除去。
[0004]國內(nèi)外的研究學(xué)者長期以來都在致力于廢氣中顆粒物(PM)的排放治理工作，通常認(rèn)為柴油機(jī)顆粒物過濾器(DPF)是去除顆粒物的有效手段，但常規(guī)DPF需要再生以滿足背壓要求，其中一種方法是在DPF上涂覆氧化型催化劑來降低微粒燃燒溫度，常用催化劑為貴金屬催化劑，這種工藝成本較高，并且需要涂覆過程。
[0005]本發(fā)明采用氧化型分子篩催化劑作為DPF再生催化劑，同時(shí)利用分子篩理化性質(zhì)與載體材料相近，可以共同加工、共同燒結(jié)的特點(diǎn)，直接制作成具有催化氧化功能的柴油機(jī)顆粒捕獲器，與常規(guī)DPF相比，既降低了成本，又減少了涂覆工藝，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明制作的DPF可滿足國5排放標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種被動(dòng)再生的顆粒過濾器載體材料混合物及其制備方法，該柴油顆粒過濾器的優(yōu)點(diǎn)是具備被動(dòng)再生功能，同時(shí)可以降低主動(dòng)再生的頻率，減少燃油的消耗。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:被動(dòng)再生的顆粒過濾器載體材料混合物的制備方法，其特征在于:是在顆粒過濾器基體材料中添加有具有氧化功能的物質(zhì)，具有氧化功能的物質(zhì)以金屬氧化物為主體，鎳，錳、鈷、稀土元素的氧化物構(gòu)成的復(fù)合材料；顆粒過濾器載體材料混合物為氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、石墨、凡士林、聚乙二醇、成孔材料、具有氧化功能的金屬氧化物；具體步驟如下:
1)將無機(jī)粉末與純水按照質(zhì)量比2:5~4:5混合攪拌，然后加入有機(jī)材料:凡士林，聚乙二醇混合攪拌均勻，具有氧化功能的負(fù)載型分子篩10%~30%，加入l~2%wt稻殼粉，然后和具有氧化催化活性的物質(zhì)，以金屬氧化物為主體，鎳、錳、鈷、稀土元素的氧化物構(gòu)成的復(fù)合材料，添加比例為1°/『10%，稀土元素為鑭、鈰，比例為1:1~1: 2，混合攪拌，室溫干燥研磨5~15min，得到混合物材料；
2)將混合物材料與純水混合比例為2:1~3:1，加入成孔材料，稻殼粉，比例為1%~2% ;經(jīng)過30min和泥，3遍，每遍2小時(shí)練泥制成可以擠出載體生料泥，然后擠出構(gòu)成蜂窩結(jié)構(gòu)，通過非對(duì)稱交替堵孔，制成壁流式載體生坯，通風(fēng)靜置24~36小時(shí)或者烘箱105°C烘干6~8小時(shí)，陳化，脫水干燥，脫水干燥可以室溫，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為600°C -1500°C，更優(yōu)的燒結(jié)溫度1250°C ~1500°C，時(shí)間2~16小時(shí)，更優(yōu)化時(shí)間為8~12小時(shí)，制成具備被動(dòng)再生功能的顆粒過濾器載體。
[0008]所述的無機(jī)粉末為氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、二氧化鈦、石墨，材料配比為:氧化鋁 30%~80%、二氧化硅為 10%~50%、氧化鎂 10%~20%、二氧化鈦、5~35%、石墨 10%~50%。
[0009]所述的有機(jī)材料為凡士林或聚乙二醇，配比為:凡士林1%~5%、聚乙二醇5~10%。
[0010]本發(fā)明的積極效果是該柴油顆粒過濾器的優(yōu)點(diǎn)是具備被動(dòng)再生功能，同時(shí)可以降低主動(dòng)再生的頻率，減少燃油的消耗。
【附圖說明】
[0011]圖1為Ni及氧化物催化劑顆粒過濾器混合材料。
[0012]圖2為La/Ce復(fù)合顆粒過濾器混合材料。
[0013]圖3為Ni/Co復(fù)合氧化物顆粒過濾器混合材料。
[0014]圖4為Cu/Ni/Ce催化顆粒過濾器。
[0015]圖5為Mn/La/Ce/Zr催化劑顆粒過濾器。
[0016]圖6為Ni/La/Ce催化劑顆粒過濾器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1
1、在5L去離子水中，依次加入氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦，攪拌至均勻，上述無機(jī)粉末質(zhì)量依次為lOmol、10mol、25mol、0.5kg，隨后加入成孔材料石墨0.05kg，稻殼粉
0.051kg，具有氧化功能的鎳及鎳氧化物1.0kg ;
2、加入凡士林0.1kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨機(jī)中球磨，轉(zhuǎn)速為20Hz、料球比1:2，球磨 20h ；
3、取出產(chǎn)物，105°C脫水至形成漿料；
4、漿料燒結(jié)，溫度550°C，時(shí)間4小時(shí)保溫，隨爐冷卻；
5、研磨產(chǎn)物，粒徑小于2μ m。得到具備被動(dòng)再生功能的顆粒過濾器載體材料混合物，如圖1所示。
[0018]混合物采用美國麥克公司的AutoPore VI9510型號(hào)的壓汞儀測試其樣品的孔隙率65~75%o
[0019]實(shí)施例2
1、在6L去離子水中，依次加入氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦，攪拌至均勻，上述無機(jī)粉末質(zhì)量依次為12mol、12mol、30mol、1kg，隨后加入成孔材料石墨0.05kg，稻殼粉0.1kg，具有氧化功能的La/Ce復(fù)合氧化物2kg ；
2、加入凡士林0.2kg，聚乙二醇0.1kg，放入球磨機(jī)中球磨，轉(zhuǎn)速為20Hz、料球比1:2，球磨 20h ；
3、取出產(chǎn)物，105°C脫水至形成漿料；
4、漿料燒結(jié)，溫度550°C，時(shí)間4小時(shí)保溫，隨爐冷卻；
5、研磨產(chǎn)物，粒徑小于2μ m。得到具備被動(dòng)再生功能的顆粒過濾器載體材料混合物，如圖2所示。
[0020]混合物采用美國麥克公司的AutoPore VI9510型號(hào)的壓汞儀測試其樣品的孔隙率65~70%o
[0021]
實(shí)施例3
1、在10L去離