[发明专利]一种用于脱除黄磷尾气中砷和汞的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于脱除黄磷尾气中砷和汞的催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。该催化剂由载体、活性组分组成，其中载体为以铈、锆为中心原子，1,4‑对苯二甲酸为连接体的金属有机框架体，活性组分为锰金属氧化物；以质量百分数计，该催化剂中含有锰金属氧化物5~20%，其余为金属有机框架体；该催化剂载体制备方法为溶剂热法，活性组分Mn以锰盐的形式加入。本发明的催化剂可以在低温，微氧条件下高效的去除烟气中的砷和单质汞。

技术领域

本发明公开一种用于脱除黄磷尾气中砷和汞的催化剂及其制备方法，属于催化剂和废气处理技术领域。

背景技术

重金属污染对于人类健康和生态安全的影响是巨大的，大气重金属污染是重金属污染的一种重要形式。大气中重金属的迁移性强、覆盖面广，对人体健康有直接的威胁，具有不可降解性、生物毒性和生物累积性等特点，还会通过降尘、降水引起土壤、水系等的交叉污染，进而危害其他生态系统。

黄磷是重要的基础化工原料，我国是产量占世界80%以上的最大黄磷生产国，黄磷产量达80万吨/年，黄磷的生产过程中，伴随着大量的混合尾气生成，每生产1吨黄磷约产生2500~3000Nm³的尾气，其中含有CO，O₂，H₂O，HCN，PH₃，以及汞、砷等重金属。鉴于黄磷尾气杂质种类和性质复杂、净化处理难度大，现有大多数的黄磷生产企业都未处理和回收黄磷尾气。国家发布的《黄磷行业准入条件》中规定：磷炉尾气不得直排燃烧，必须实现能源化和资源化回收利用。。黄磷生产均采用水洗受磷，湿法除尘净化工艺，经传统水洗除尘后尾气中汞的含量为12~18mg/m³，砷含量为80-180mg/m³，黄磷尾气中的汞、砷主要来源是生产原料中的磷矿和焦炭，在黄磷尾气的还原性气氛下，汞主要以气态单质汞（Hg⁰）的形式存在，砷主要以砷化氢（AsH₃）的形式存在。

气相中的汞以氧化态汞（Hg²⁺）、颗粒态汞（Hg^p）和单质汞（Hg⁰）三种形态存在。Hg²⁺易溶于水且易附着在颗粒物上，故可用除尘或湿法洗涤装置脱除，Hg^p在大气中的停留时间很短，可用电除尘器或不带除尘器收集；而Hg⁰由于其低熔点，高平衡蒸气压以及低水溶性等特点，很难被设备捕获脱除。目前，对于Hg⁰净化的技术和研究主要由吸附法、氯化法除汞、催化氧化法、光化学氧化法等。吸附法采用活性炭、金属氧化物等吸附剂等吸附Hg⁰，但吸附后的汞单质不经处理会造成二次污染；氯化法除汞主要是利用氯化汞与单质汞的反应形成甘汞，去除效率较高，但依然不能达到现在的排放标准；催化氧化净化法的应用最为广泛，用活性炭、二氧化钛、Al₂O₃负载活性物质，使Hg⁰转化为Hg²⁺，既降低了毒性又使汞更容易被一般技术处理。砷在烟气中主要以氧化态（As₂O₅、AsO、砷酸盐）和还原态（AsH₃）形式存在。对烟气中氧化态砷的净化技术主要有氧化钙吸附法、活性炭吸附法、飞灰吸附法等。对于AsH₃催化剂的研究，主要以Al2O3、活性炭、分子筛为载体负载金属氧化物或贵金属，将AsH₃氧化为As³⁺或As⁵⁺加以去除。