[发明专利]脱汞脱硝高效催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种新型催化剂，具体涉及一种脱汞脱硝高效催化剂及其制备方法与应用。本发明脱汞脱硝高效催化剂是以TiO₂为载体，通过浸渍、微波及焙烧将CuO、CeO₂和WO₃均匀分散于该载体中而制得。在N₂+6％O₂烟气组分下，本发明催化剂的零价汞氧化效率高达96.2以上，在脱硝和SO₂存在条件下(6％O₂、100ppm NO、100ppm NH₃和100ppm SO₂)依然可以达到82.5％以上，表现出良好的氧化性能和抗硫性。本发明采用浸渍方法制备汞氧化催化剂，方法操作简便，试剂低毒环保，成本低廉，适合规模化生产等特点。

技术领域

本发明涉及一种新型催化剂，具体涉及一种具有良好抗硫性能的脱汞脱硝高效催化剂及其制备方法。

背景技术

汞，俗称水银，化学符号为Hg，是一种常温下可以以气态和液态形式存在重金属。汞及其化合物广泛存在于自然环境中，如岩石、沉积物和矿物质等，主要存在形态为朱砂(HgS)。汞具有长距离迁移性和生物富集性，并且可以在自然界中能转化为剧毒的甲基汞，对环境和人体健康具有极大的危害。汞在大气环境中主要存在三种形态：气态元素汞(Hg⁰)、气态活性汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg_p)。在大气环境中汞主要以Hg⁰形态存在，它可以在大气中停留数月至一年时间，随气流长距离传输，造成远离污染源地区环境汞污染，形成严重的健康和经济损失。为了在全球范围内效遏制汞的使用、释放和排放，减少汞对环境和人类健康造成的损害，国际社会于2013年就具有法律约束力的汞文书达成一致，并生成《关于汞的水俣公约》,该公约于2017年8月16日生效，其中燃煤行业为公约的重点管控源。因此，研究燃煤行业的烟气脱汞具有重要意义。

以燃煤电厂为例，污控措施基本已经具有选择性催化还原催化剂(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)或是选择性非催化还原(Selective Non-catalyticReduction，SNCR)脱硝措施，布袋除尘(Fabric Filter，FF)或是电除尘(ElectrostaticPrecipitator，ESP)除尘设备，湿法脱硫设备(Wet Fuel Gas Desulfurization Device，WFGD)，以及湿式电除尘(Wet Electrostatic Precipitator，WESP)。随着国家对NOx和SO₂控制加严，燃煤工业锅炉和水泥行业也逐渐增加脱硝设备和湿法脱硫设备。在此污控条件下，国家计划采用多种污控设施协同控制的方法降低烟气中汞排放(Wu Q,et al.EnvironSci Technol,2018,52(19):11087-11093)。烟气中，99％以上Hg_p可以被除尘设备脱除，80％以上Hg²⁺可以被湿法脱硫设备脱除，但是Hg⁰很难被污控设备直接捕获下来(Zhao S,etal.RSC Adv.,2015,5(39):30841-30850；Zhao L,Fuel,2015,153(1):361-369；Wiatros-Motyka M M,Fuel,2013,109(1):559-562；Liu Z,et al.Chemical Engineering Journal,2015,275(1):1-7)。在燃煤烟气中，Hg⁰大约占到了总汞(Hg^T)的20％左右，而在褐煤等低品位煤炭烟气中，Hg⁰含量可以占到总汞排放的80％以上(Guo X,et al.EnergyFuels,2007,21(2):898-902)。因此，Hg⁰的去除是解决燃煤烟气汞污染排放的重要内容。通过催化剂将Hg⁰转化为Hg²⁺，再通过脱硫设备捕获Hg²⁺，从而依靠现有设备协同控制有效地减少Hg⁰排放是控制汞排放的理想技术途径。该技术关键步骤是制备高效Hg⁰氧化催化剂。