[发明专利]一种铁基稀土储氧型复合固溶体吸附剂及其在烟气脱砷脱汞中的应用

说明书

本发明公开了一种铁基稀土储氧型复合固溶体吸附剂，所述的铁基稀土储氧型复合固溶体吸附剂，包括Fe_xCe_yLa_zPr_mY_nO_{(3x+4y+3z+3m+3n)/2}，x+y+z+m+n＝100％。所述制备方法，包括如下步骤：1)将铈盐用水溶解，加入氧化剂，搅拌，得到混合溶液；2)将聚乙二醇分散剂加入到步骤1)得到的混合溶液中溶解，然后加入镧盐、铁盐、镨盐或钇盐搅拌至溶解，得到前驱溶液；3)将沉淀剂滴加到步骤2)得到的前驱溶液中，直到pH值位于8‑10之间，常温老化，分离，得到吸附剂的前驱体；4)将步骤3)得到的前驱体，干燥，煅烧，得到铁基稀土储氧型复合固溶体吸附剂，通过固定床、流化床或颗粒喷射方式与烟气接触，达到即使在低温/低氯/低氧烟气条件下仍能高效一体化控制重金属和NOx排放的目的。

技术领域

本发明属于烟气污染物控制技术领域，具体涉及一种铁基稀土储氧型复合固溶体吸附剂及其制备方法和应用，通过固定床、流化床或颗粒喷射方式与烟气接触，达到即使在低温/低氯/低氧烟气条件下仍能高效一体化控制重金属和NO_x排放的目的。

背景技术

煤炭利用过程释放的NOx和重金属是导致大气污染的重要原因。典型的1000MW燃煤电厂每年排放500吨烟尘、1万吨SO₂、1.02万吨NO_x、170磅汞和225磅砷。除了燃煤电厂，煤炭炼焦、焦炭炼铁、有色冶炼和水泥窑炉等重点用能行业也是主要的大气污染源，针对上述不同工况和复杂排放特征的具有广泛适应性的重金属污染防治技术亟待开发。

以汞、砷为代表的重金属具有强挥发性、剧毒性、高致癌致畸性及生物累积性等，对人体健康和生态环境造成了巨大危害。美国环保署发布的《限制发电厂有毒气体排放》的国家管制标准，要求自2016年起，发电厂必须采用目前广泛使用并得到认证的污染控制技术，大幅度削减汞、砷、镍、硒、酸性气体和氰化物等有毒物质的排放。我国2011年要求“重点区域”砷、铅、汞、铬、镉等重点重金属污染物的排放量比2007年减少15％。因此加强烟气重金属污染控制研究刻不容缓，开发高效、经济、环保的重金属污染控制方法已成为国内外研究的热点。

目前重金属污染控制方法主要是利用电厂现有烟气净化装置协同脱除以及在锅炉尾部烟道中喷射吸附剂而脱除。然而现有污染物控制设备难以深度脱除砷和汞，尤其是挥发性强且难溶于水的低价氧化砷蒸汽和单质汞。因此开发兼具催化氧化性能的吸附剂将As₂O₃(g)氧化为As₂O₅(g)、Hg⁰(g)氧化为Hg²⁺(g)，进而增强吸附剂的吸附效率或下游除尘和脱硫装置的捕获效率，具有极大的潜力。但现有的以Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃等为代表的金属氧化物吸附剂须在高温500-600℃以上才能氧化吸附As₂O₃(g)，造成吸附剂有效作用的温度区间窄，难以兼顾氧化/吸附温区较低的汞的协同脱除，并且导致吸附剂难以推广应用于钢铁、水泥等其它行业的焦炉煤气、燃煤窑尾气等中低温烟气的重金属脱除。现有的商用选择性催化还原(SCR)催化剂虽能有效氧化单质汞或低价砷，但其氧化效率极大地依赖于烟气中氯化氢的浓度，且钒基SCR催化剂毒性较大，生产和使用过程易对环境造成危害。由于我国煤种大多为低氯煤，因此开发一种不依赖于烟气中的氯，同时温度适应窗口较宽、能够在低温条件下仍能同时氧化吸附砷、汞的催化剂势在必行。