一种用于滤过或净化气、液体的材料与装置及制备方法

本发明涉及一种用于滤过或净化气、液体的材料及制备方法与装置，以及一种用于气体介质中碲的高效捕获材料及制备方法与装置。

背景技术：

1、用于过滤或净化气体或液体的装置可分为很多种类，如过滤网或某些吸附材料，针刺过滤毡作为一种对过滤网改进的技术也较为常见。cn114832507a即公开了一种由多层金属纤维等材料交错编织形成的过滤毡，这种由多种纤维缠绕构成的过滤毡，可以耐受高温，保持过滤效果，并具有净化和过滤效率效果好的优点。但其制备较为复杂，而且所公开的这种方法无法制备出用于对气体或液体中特定组分进行滤过或净化的作用的滤材。

2、另一方面，核电力生产中因核裂变过程产生长寿命的锕系元素和易挥发性放射性核素（如 cs、te、i、tc、kr等），且包层材料会因燃料棒过热而破裂引发冷却剂损失和高毒性、挥发性放射性核素释放，如何有效地从废气流中捕获去除、分离cs、te、i、tc、kr等易挥发放射性核素对核设施安全和辐射是当前需要解决的一个课题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种可克服现有技术不足，制备相对简单且能有效地滤过或净化气、液体的滤材，本发明的第二个目的是提供用于有效捕获气态te的滤材，同时提供这种材料的制备方法和一种用这种材料制备的滤过装置。

2、本发明的一种用于滤过或净化气、液体的滤材由用微米尺度的高分子纤维或玻璃纤维或陶瓷纤维或金属纤维形成的类似于毡状的纤维毡和处于纤维毡的空隙中或纤维毡的纤维表面的吸附材料构成。

3、本发明的滤材的制备方法是在解离器中放入微米尺度的高分子纤维或玻璃纤维或陶瓷纤维或金属纤维形中的任一种或至少两种的组合物和解离液进行解离分散，然后再在解离器中加入粉状的吸附材料，再经充分解离分散后过滤出其空隙内有吸附材料的呈类似毡状物，再将所得到的毡状物进行压榨、干燥及烧结处理得到所述的滤材。本发明滤材制备方法中所述的解离液是指可以有效解离分散所使用的纤维材料的液体，如水或羟甲基纤维素和聚丙烯酰胺等分子量大的粘稠液体，具体使用的解离液种类取决于纤维种类及所要求的纤维分散程度。本发明的滤材制备过程中如纤维材料采用的是熔点较低的高分子纤维时，相应的烧结温度也应当降低。

4、本发明的一种用于滤过或净化气、液体的滤材也可由用微米尺度的高分子纤维或玻璃纤维或陶瓷纤维或金属纤维形成的类似于毡状的纤维毡和处于纤维毡的空隙中或纤维毡的纤维表面的吸附材料构成的吸附层和分别置于吸附层上面和下面的由任意纤维构成保护层的“三明治”式结构。本发明这种滤材的吸附层中的吸附材料是处于纤维材料形成的间隙内，在本发明这种滤材的吸附层两面设置保护层的这种“三明治”式结构可以有效防止在滤过或净化作业中颗粒发生掉落的不足进而影响后续气体液体的净化或过滤效果，本发明的这种“三明治”式结构更适用于大流量或／和高压力的滤过作业。

5、前述的本发明所述的这种滤材的制备方法是：

6、a.在解离器中放入微米尺度的高分子纤维或玻璃纤维或陶瓷纤维或金属纤维形中的任一种或至少两种的组合物和解离液进行解离分散，这里所述的解离液是根据所用纤维的不同和分散性不同确定的液体，如：聚丙烯酰胺、去离子水、羟甲基纤维素等溶液，经充分解离分散后过滤出得到保护层；

7、b.在解离器中放入微米尺度的高分子纤维或玻璃纤维或陶瓷纤维或金属纤维形中的任一种或至少两种的组合物和解离液进行解离分散，然后再在解离器中加入粉状的吸附材料，经充分解离分散后过滤出其空隙内有吸附材料的类似毡状物的吸附层；

8、c.在b步骤形成的吸附层两面分别置放a步骤制备的保护层，形成“三明治”式结构；

9、d.将c步骤制备的“三明治”式结构在300 kpa的压力下压榨并在110 ℃进行干燥处理后，将前驱体裁剪成适当形状，在还原气氛中煅烧处理，然后进行清洗得到最终滤材。

10、在具体的制备过程中也可采用先成型一层纤维毡的保护层，然后在保护层上成型一层由纤维层包裹吸附材料的吸附层，再在所得到的吸附层上再成型一层纤维毡的保护层。

11、需说明的是本发明在具体应用时，保护层也可以使用其它纤维材料层，甚至可采用滤纸作为保护层。

12、本发明的一种用于气体介质中碲的捕获材料由用细不锈钢丝纤维形成的类似于毡状的不锈钢丝纤维毡和处于不锈钢丝纤维毡的空隙中或不锈钢丝毡纤维表面的吸附材料的吸附层和分别置于吸附层两面的由用不锈钢丝纤维形成的类似于毡状的不锈钢丝纤维毡层构成保护层的“三明治”式结构，其中的吸附层中包括有载银堇青石。

13、本发明的捕获材料制备方法是：

14、a.将不锈钢丝纤维和解离液置于解离器中进行充分解离分散，然后过滤形成不锈钢纤维毡的保护层；

15、b.在解离器中放入不锈钢丝纤维和解离液进行解离分散，然后再在解离器中加入载银堇青石，经充分解离分散后过滤出其空隙内有吸附材料的不锈钢毡状物的吸附层；

16、c. 在b步骤形成的吸附层两面分别置放a步骤制备的保护层，形成“三明治”式结构；

17、d. 将c步骤制备的“三明治”式结构前驱体在300 kpa的压力下压榨并在110 ℃进行干燥处理后，将前驱体裁剪成适当形状，在还原气氛中进行煅烧处理，然后进行清洗得到最终捕获材料。

18、优选地，本发明的捕获材料制备方法在b步骤中除在解离器中加入载银堇青石外还加入木质素，吸附层中的木质素在烧结果时易于高温灰化，而其结构可增强吸附材料的强度，

19、更优选地，本发明的捕获材料中所述的木质素为针叶木木质素，因针叶木木质素具有最佳的效果。

20、本发明的捕获材料制备方法中，可先成型一层纤维毡的保护层，然后在保护层上成型一层由纤维层包裹吸附材料的吸附层，再在所得到的吸附层上成型一层纤维毡的保护层。

21、本发明的一种用于气体介质中碲的捕获装置为一段其两端分别设置有输入口与输出口的不锈钢管状物及置于管内的至少一层前述的捕获材料。

22、本发明所述的载银堇青石的制备方法是：

23、（1）将堇青石块研磨过筛网，得到堇青石细小颗粒，依次用自来水、去离子水洗涤，然后用无水乙醇清洗，沥干液体进行干燥处理，将堇青石颗粒在惰性气氛保护下300 ℃进行煅烧处理；

24、（2）将上步骤处理的堇青石置于银溶液中，然后将其振荡反应，然后后用去离子水和无水乙醇充分洗涤，再在真空干燥箱中干燥处理，再将堇青石置于氩气流速为300 ml/min、炉温5 ℃/min升温至300 ℃，维持该温度去除残留的水分并将银离子经高温煅烧还原为单质银，得到载银堇青石。

25、本发明滤材的制备方法是一种类似造纸工艺或传统的制毡工艺，即将解离后的材料从解离液中分离出来，既可得到“成型”的滤材，而吸附材料是直接保留于毡状物内的空隙或沉积于纤维表面，只要是可解离分散的材料均可以非常方便地加载于纤维毡之中，因此本发明的制备方法极为简便，彻底解决了现有技术的不足。本发明的滤材可以耐高温、高压，并且具有很好的韧性和滤过与净化的效果，可通过剪裁切割成所需要的任意形状、并折叠成波浪形褶皱结构或层叠在一起，进而灵活设计整体式反应器的结构和形状。因此本发明的材料在于防毒面具、密闭空间中多种放射性气体的净化等领域具有广阔的应用前景。

26、本发明的气体介质中碲高效捕获材料填补了我国放射性气态碲防护和净化的空白。本发明的捕获材料其空隙率可以通过改变所用的吸附材料量及成型过程中的压力进行调节。捕获材料能部分甚至完全消除内扩散的影响，阻力小，且三维网状结构能很好地避免了装填原因造成的沟流、返混等不良流体分布现象以及径向扩散限制等。