[发明专利]一种烟气脱汞催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉煤灰的综合利用和烟气脱汞领域，具体涉及一种由锰盐和铁盐改性粉煤灰制备的烟气脱汞吸附剂及其制备方法。

背景技术

近年来，人们注意到煤燃烧过程中产生的有害金属元素对环境有较大的影响，其中汞就是危害极大的元素之一。汞是一种在生物体内和食物链中具有永久累积性的有毒物质，也是全球性循环元素，会对人类生态环境产生一定影响。

燃煤锅炉作为造成环境汞污染的主要人为排放源已经在世界范围引起广泛关注。根据美国环保署的数据，大气环境中约31%的汞来自于燃煤电厂的煤燃烧，在人为汞排放源中居第一位。我国煤中汞的平均含量为0.22mg/kg，同时，我国是一个产煤大国，每年的煤炭消耗量在20亿吨左右，其中70%以上用作燃煤发电，所以控制燃煤烟气中的汞排放已成为控制大气中汞的一个主要方向。

烟气中的汞有气态单质汞(Hg⁰)、气态二价汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg^p)等3种形态。在烟气经过SCR反应器时，部分Hg⁰氧化成较容易被吸收Hg²⁺，经过静电除尘器时Hg^p被脱除，烟气最后经过脱硫吸收装置后Hg²⁺被吸收脱除，但是SCR对Hg⁰的氧化能力有限，烟气还有一部分Hg⁰未被氧化，由于其性质相对稳定所以经过现有后处理装置较难对其控制，因此这部分Hg⁰排向了大气，造成了Hg污染。目前，控制汞污染排放的方法主要是吸附剂吸附，其中最为有效的吸附剂为活性炭，但是其成本非常高，限制了吸附剂脱汞的应用。因此寻求简单，廉价的吸附剂成为目前急待解决的问题。

我国每年都会产生大量的粉煤灰，目前，粉煤灰的综合利用已扩展到农业、材料、建筑等领域，对于脱汞而言，国内仅有少数报道。吸附包括物理吸附和化学吸附，吸附具有易吸附饱和、活性差、消费高、再生利用性能差等缺点，所以将催化氧化代替吸附在脱汞中的作用成为目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于脱除燃煤烟气中Hg⁰的催化剂，以催化氧化代替吸附的作用，其脱汞效率高，耐受时间长，成本低廉，产物不产生二次污染，达到工业化应用要求。

本发明的另一目的是提供一种上述催化剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种烟气脱汞催化剂，该催化剂为锰盐和铁盐负载改性的粉煤灰，其中锰元素和铁元素的总负载量为2～25wt%。

该催化剂中锰元素和铁元素的总负载量优选为5～15wt%，进一步优选为8～12wt%，最优选为10wt%。

该催化剂中负载的锰元素与铁元素之间的摩尔比优选为0.1～10:3，进一步优选为0.5～5:3，更优选为1～4：3，最优选为2～3：3。

本发明中的锰盐为锰的有机酸盐或无机酸盐，如碳酸锰、过锰酸钠、硝酸、醋酸锰等，优选采用醋酸锰(CH3COO)2Mn·4H2O。

铁盐为铁的有机酸盐或无机酸盐，如柠檬酸铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、磷酸铁等，优选采用硝酸铁Fe(NO₃)₃·9H₂O。

本发明还公开了该催化剂的负载改性方法或制备方法，具体为：将粉煤灰洗涤干燥并粉碎后，放入溶解有锰盐和铁盐的混合溶液中浸渍，在60℃～100℃下蒸干溶液，将得到的粉煤灰烘干后于450℃～550℃下煅烧，煅烧后冷却研碎。

在上述方法中，粉煤灰洗涤干燥粉碎方法为：粉煤灰用去离子水洗涤后，在110℃～130℃（优选120℃）下烘干，冷却后研磨过200目筛。

制备方法中的各原料及用量如上所述，其中锰盐与铁盐按催化剂中锰与铁元素之间的摩尔比计投料。上述粉煤灰煅烧后冷却研碎至过200目筛。