[发明专利]一种脱除烟气中汞的结构式吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种脱除烟气中汞的结构式吸附材料及其制备方法。本发明的结构式吸附材料以泡沫金属为载体，泡沫金属上原位负载硒化物；泡沫金属为泡沫铜、泡沫镍中的一种。其由泡沫金属和硒氢化钠NaHSe溶液超声原位硒化反应制得。本发明的吸附材料具有良好的通透性和机械性能，不仅可做成蜂窝状，也可组成板式结构，可以将其布置在烟道中脱汞，解决燃煤烟气中的汞向飞灰和脱硫副产品中转移，实现燃煤烟气汞的一次性高效脱除；同时该吸附材料还具有良好的抗SO₂和H₂O性能，适用于冶炼烟气脱汞。

技术领域

本发明属于烟气中汞脱除技术领域，具体涉及一种脱除烟气中汞的结构式吸附材料及其制备方法。

背景技术

汞是一种神经毒物，具有极强的累积性和不可逆性，对人类健康具有很大的威胁。燃煤是最主要的人为汞排放源之一。2017年8月16日，具有全球法律约束力的《关于汞的水俣公约》正式生效，公约规定，必须对燃煤锅炉、冶炼烟气采取措施，控制并减少烟气中汞及其化合物的排放。汞在烟气中主要以3种形式存在，分别为：单质汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg^p)。其中颗粒态汞(Hg^p)可被除尘装置捕获，而氧化态汞(Hg²⁺)易溶于水，可被湿式烟气净化装置高效去除，而单质汞(Hg⁰)因其极易挥发且不溶于水，很难利用现有的烟气处理装置直接去除。因此，Hg⁰成为烟气汞污染治理的重点和难题。

活性炭喷射是目前较为成熟的燃煤烟气脱汞技术，然而，要达到较高的脱汞效率，需要喷入大量的活性炭，其高昂的成本限制了其在国内的应用，且其引入的活性炭会影响飞灰的使用，从而限制了其大规模商业化应用。考虑到活性炭喷射技术的诸多缺点均与活性炭本身的特性有关，许多非碳基吸附材料被开发并用于烟气脱汞，如飞灰、沸石、金属氧化物等，为了获得较高的脱汞效率，通常采用卤素、硫、贵金属等对吸附剂进行改性处理。但是，这些材料与汞的亲和力通常较低，导致吸附效率有限。此外，吸附剂喷射技术虽然能够有效脱除烟气中的汞，但是这部分汞被转移至飞灰或脱硫副产品中。粉煤灰、脱硫石膏等都是建材等行业重要的生产原料，汞的富集无疑将汞的污染转嫁至其它工业生产过程，并没有真正实现燃煤汞污染的彻底治理。结构化的吸附材料可有效减少烟气中的汞向飞灰和脱硫副产品中的转移，实现燃煤烟气中汞的一次性高效脱除。目前，蜂窝陶瓷和成型的锐钛矿TiO₂被广泛应用作结构化载体来制备催化剂，通常采用浸渍法将活性组分负载到结构式载体上，但这些载体的机械强度较低、传质速率较慢，活性组分负载不牢固、不均匀。

冶炼烟气中汞浓度高出燃煤烟气汞浓度数千倍，并且同时含有高浓度的SO₂。冶炼烟气脱汞技术主要包括液相氧化吸收法和吸附剂吸附法。典型的液相氧化吸收法包括氯化汞吸收法、次氯酸钠溶液吸收法、软锰矿-硫酸吸收法、高锰酸钾溶液吸收法以及碘络合吸收法等，其原理是通过氧化剂将零价汞氧化为二价汞，或将汞络合为可溶于水的络合物，并进而被溶液吸收。该类方法尽管具有较高的汞脱除率，但是运行费用高昂，且存在废吸收液的安全处置问题。此外，还可通过吸附法对冶炼烟气中的汞进行脱除，包括硒过滤器法、碳过滤器法、多硫化钠吸附法，这些方法对SO₂和H₂O极为敏感，限制了其应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种脱除烟气中汞的结构式吸附材料及其制备方法。本发明以泡沫金属为载体，采用原位硒化方法制备硒化物修饰的泡沫金属，活性组分牢固、均匀地负载到泡沫金属上；该吸附材料与汞具有强亲和力，吸附容量大、吸附速率快；该吸附材料良好的通透性和机械性能不仅可做成蜂窝状，也可组成板式结构，可以将其布置在烟道中脱汞，解决燃煤烟气中的汞向飞灰和脱硫副产品中转移，实现燃煤烟气汞的一次性高效脱除；该吸附材料还具有良好的抗SO₂和H₂O性能，适用于冶炼烟气脱汞。

本发明的技术方案具体介绍如下。