[发明专利]原位级纳米硒非炭基脱汞吸附材料制备方法及材料和应用

说明书

本发明公开了一种原位级纳米硒非炭基脱汞吸附材料制备方法及材料和应用，本发明是将二氧化硫气体通入负载硒的非炭基吸附材料中，利用气相原位还原的方式制备原位级纳米硒非炭基脱汞吸附材料。本发明的制备方法简单，还原条件较温和，制备成本低，所制备的原位级纳米硒非炭基脱汞吸附材料具有硒晶体附着力强，不易脱落，分散性好的优点，不仅吸附汞的活性位点和活性中心较多，提高了对汞的吸附反应活性，汞吸附能力强，而且使用寿命较长，可满足涉汞行业中天然气脱汞，有色金属冶炼厂、燃煤电厂复杂含汞烟气尾气处理的要求。

技术领域

本发明涉及大气汞污染控制技术，特别是一种原位级纳米硒非炭基脱汞吸附材料制备方法及材料和应用。

背景技术

汞(Hg)在自然环境中是毒性最强的重金属元素之一，汞在常温下挥发性很大，产生的汞蒸气是单分子状态存在的，而且汞在空气中的饱和浓度较大，在5～30℃时汞蒸气分压力是0.04～0.37Pa，而饱和浓度是3.52～29.5mg/m³，汞的气化热为271.7J/g。

目前涉及大气汞污染的行业包括PVC行业，蒽醌类化合物生产行业，燃煤电厂及其燃煤锅炉、石油炼化厂行业、化学工业、钢铁及有色金属冶炼行业，含汞废物处置回收行业、水泥行业、垃圾焚烧发电、土壤重金属汞污染治理工程，以及焦炉煤气、水煤气、天然气和页岩气等能源相关的行业，电池、电光源和医疗器械行业。

其中，以燃煤电厂金属汞排放量最多，每年排放约800～1200t/a，是引起汞污染的主要源头，随着排放量递增，汞在全国范围内的污染空间不断扩大。迫于此压力，《汞公约》自2017年8月16日起对我国正式生效，目标是保护人类健康与环境免受汞及其化合物人为排放和释放的危害。

针对大气汞污染在全国及全球范围汞污染日益加重的情况下，全国实行分行业进行汞减排标准的制定，各行业的汞污染排放标准并不一致，燃煤电厂烟气汞排放标准限值为0.03mg/m³，锡、锑、汞行业及无机化学工业烟气汞排放标准限值为0.01mg/m³，铅、锌工业烟气汞排放标准限值为0.05mg/m³。

可以看出，涉汞的污染源气体最严的汞排放标准限值为：汞及其化合物≦0.01mg/m³。

国内外大气汞污染治理相关研究较多，且主要以化学反应洗涤、反应吸附及物理性吸附为主。归纳起来，主要的脱汞方法如下：

（1）燃煤电厂飞灰脱汞，发明专利[CN106732331A]所述的华北电力大学首创燃煤电厂飞灰在线卤素改性吸附脱汞技术并研制了相关设备，综合脱汞率90%，但是若入口汞含量偏高时，其使用效果不稳定，针对出口的汞排放并没有提及相应的汞排放标准，使用的元素碘、溴为稀有非金属元素，价格高且不易回收（在一定的中高温条件下，溴、碘元素易被氧化成Br₂、I₂、HBr、HI等有毒蒸汽排入大气环境中，带来二次污染，严重破坏空气的生态平衡和人体身体健康），综合成本高。发明专利[CN103495322A]所述的“一种除尘脱汞一体化的装置和方法”，方法虽好，但并未提及汞排放达标的问题，且工序较为复杂，不能真正用于工业化生产。

（2）活性炭脱汞，发明专利[CN101497029]所述的用于烟气脱汞的吸附剂及其制备方法，采用成本低廉的硫磺和活性炭制成载硫活性炭，但是并未说明脱汞效率及脱汞后能达到的标准排放限值，无法真正地证明载硫活性对汞的吸附效果。周强等作者的文献《燃煤电厂控制汞排放的活性炭喷射技术》所述的烟道活性炭喷射法(ACI)是目前燃煤电站减少汞排放最成熟可行的技术，美国燃煤电厂已经普遍使用该法进行汞的排放控制，美国ACI技术的发展经历了实验室测试、中试，现场试验，目前仍存在成本高，烟气中酸性气体的浓度范围较大，吸附剂停留时间短等问题。