[发明专利]具有纳米层状结构的脱汞剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有纳米层状结构的脱汞剂，它由活性组分和载体经浸渍法与硫‑气相反应相结合的方法制备而成，其中活性组分占质量百分比0.5‑20％、载体为占质量百分比80‑99.5％，所述活性组分为具有纳米层状结构的过渡金属二硫属化物，所述载体的比表面积大于10m²/g。该脱汞剂既可用于燃煤电厂、燃煤供热锅炉、石油炼化厂行业、化学工业、钢铁及有色金属冶炼行业、水泥行业、垃圾焚烧发电以及重金属污染土地治理及修复工程的废气脱汞，又可用于焦炉煤气、水煤气、天然气和页岩气等化石能源相关燃气净化行业的脱汞。

技术领域

本发明涉及烟气、废气、工业气体和燃气净化技术领域，具体涉及一种既可用于燃煤电厂、燃煤供热锅炉、石油炼化厂行业、化学工业、钢铁及有色金属冶炼行业、水泥行业、垃圾焚烧发电以及重金属污染土地治理及修复工程的废气脱汞，又可用于焦炉煤气、水煤气、天然气和页岩气等化石能源相关燃气净化行业脱汞的吸附剂。

背景技术

化石资源的大量使用导致了全球性的大气环境问题。燃煤电厂、燃煤锅炉、石油炼化厂行业、化学工业、钢铁及有色金属冶炼行业、垃圾焚烧发电以及重金属污染土地治理及修复工程的工艺气、烟气及废气中和焦炉煤气、水煤气、天然气和页岩气等化石能源相关气体中都含有重金属汞。

汞由于具有剧毒性、易挥发性、持久性和在生物体内的沉积性而成为继二氧化硫和氮氧化物之后最受关注的大气有毒致癌污染物。汞对生物体及环境造成很大的危害，从上述行业释放的汞在空气中能传播几百公里，渗入到食物链的各个环节，鱼类、农作物、家畜，即使离汞污染源相当远，都无一幸免地沾染上。因为汞生物体吸收汞后会在体内反应形成剧毒的甲基汞，甲基汞会与酶的巯基结合形成硫醇盐，导致酶的活性受到抑制，从而破坏了生物细胞的基本代谢功能。人类作为食物链的最后一级，其他生物体内的汞在经过富集后会循环进入人体，会引起一系列的健康问题，如心脏病、脑损伤，甚至是死亡。

汞排放引起的环境问题备受国际关注。近年来，全球范围内开始对汞的排放制定排放标准，例如美国和中国。2014年12月，美国环境保护署宣布国家新标准，要求电力公司在未来3到4年内必须配备技术，有效减少汞污染。中国作为全球汞排放的大国之一，从2015年1月开始实施新的排放标准(GB 13223－2011)，首次限制燃煤电厂汞的排放，也将处理有毒物质的排放放在国家环境治理课题的首要位置。因此，脱汞吸附剂的研发已经成为研究热点。

目前，中国授权专利中吸附剂的种类主要有：活性炭(CN201010176708.4)；溴改性碳质材料(CN03816017.X)；镁改性活性炭(CN200710120175.6)；载硫活性炭(CN200810237190.3，CN200910103024.9)；飞灰/活性炭复合材料(CN201110039619.X)；膨润土、碘、壳聚糖和硫酸合成材料(CN200910061319.4)；海藻热解制取生物质焦(CN201420687292.6)；卤化铵盐改性的生物质热解焦(CN201010553069.9)；负载Fe、Zn和Pd金属氧化物的γ-Al2O3(CN201110344268.3)；负载氧化镍和氧化铜的的活性Al2O3(CN201310254794.X)。

近年来，二维过渡金属二硫属化物(Two-Dimensional Transition MetalDichalcogenides)，因具有特殊的二维类石墨烯层状结构，成为当前的研究热点。相比于石墨烯，二维过渡金属二硫属化物本身就具有丰富的化学活性点位，而石墨烯只能作为其他活性组分载体才能具有超常化学活性。二维过渡金属二硫属化物展现出非常出色的化学物理性质，在各领域具有广泛的应用前景，包括催化、能量存储、传感和电子器件如场效应晶体管和逻辑电路等领域。

然而，目前以具有纳米层状结构的二维过渡金属二硫属化物为活性中心的脱汞吸附剂的研究国内外鲜有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对以上现有技术，提供一种新型高效脱汞吸附剂，该脱汞剂不仅可以循环使用，而且在吸附剂再生的同时回收汞资源。