利用多孔金属‑有机骨架材料催化剂脱除烟气中汞的方法技术

本发明专利技术公开了利用金属有机骨架材料（MOFs）催化剂脱除燃煤烟气中单质汞的方法，属于燃煤烟气脱汞领域。本文制备的金属有机骨架材料为MIL‑100（Fe）、MIL‑53（Fe）或Mn‑MIL‑100。将制备好的金属有机骨架材料置于石英管催化系统中，烟气条件：150‑300℃烟气温度，30000‑60000 h‑1空速，4%O2，30 μg m‑3 Hg0，200‑400 ppm NO，400‑800 ppm SO2，10‑20 ppm HCl，催化剂的脱汞效率达到80%以上。首次将金属有机骨架材料应用于燃煤烟气脱汞，具有良好的催化脱除性能，该材料具有制备方便、大的比表面积和分散有序的活性位点等优点，是一种优良的脱汞催化材料，在大气环境保护方面存在重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃煤烟气脱汞领域，具体涉及以金属有机骨架材料为催化剂应用于脱除烟气中的汞。
技术介绍
汞污染主要来源于燃煤电厂烟气排放，汞是一种痕量元素，其具有易挥发、易生物积累且持久性强等特点，排放到大气中危害人类健康。因此，烟气汞脱除技术的研究备受关注，是大气污染控制的研究热点。目前，烟气脱汞技术主要侧重于催化剂脱汞技术的研究。常用的催化剂有贵金属催化剂、过渡金属氧化物和选择性催化还原（SCR）催化剂等，其中SCR催化剂研究较为广泛。目前工业应用的SCR催化剂主要是钒基催化剂，其运行温度区间为300-400℃。然而，应用钒基催化剂脱汞存在脱汞性能不理想、严重依赖HCl等问题。因此，迫切需要开发出一种新型的高效脱汞催化剂。金属有机骨架化合物（MetalorganicFrameworks，MOFs）是由含氧、氮等多齿有机配体与过渡金属离子自组装形成的一种新型多孔晶体材料。MOFs具有高度规整的三维孔道结构、大的比表面积、分散有序的金属位点等特点，其应用领域主要集中在气体贮存、分子分离、催化等方面。然而，迄今为止，利用金属有机骨架化合物脱除烟气汞的研究鲜有报道。因此，以金属有机骨架材料作为脱汞催化剂有望实现汞的高效脱除。
技术实现思路
本专利技术提供一种以金属有机骨架材料为催化剂脱除燃煤烟气中汞的方法。本专利技术具体技术方案如下：烟气条件：150-300℃烟气温度，30000-60000h-1空速，4%O2，30μgm-3Hg0，200-400ppmNO，400-800ppmSO2，10-20ppmHCl，催化剂的脱汞效率达到80%以上。本文制备的金属有机骨架材料为MIL-100（Fe）、MIL-53（Fe）或Mn-MIL-100。本专利技术利用上述的金属有机骨架材料作为催化剂，是基于该类材料中具有大的比表面积和高度分散有序的金属活性位点，在脱汞过程中可作为吸附位点有效的吸附单质汞，然后与MIL-100（Fe）、MIL-53（Fe）或Mn-MIL-100表面的活性氧发生反应生成汞的化合物，从而可实现汞的高效脱除。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：利用金属有机骨架材料作为催化剂脱除烟气中单质汞的效率高于相应地过渡金属氧化物催化剂，且反应过程中金属有机骨架材料催化性能更稳定。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步地具体详细描述。本专利技术通过水热合成法制备所用的MOFs催化剂，主要包括MIL-100（Fe）、MIL-53（Fe）或Mn-MIL-100三种材料，经纯化、活化等过程，得到所需的催化剂，将催化剂置于固定床反应器中，在不同的模拟烟气条件下，评价催化剂的脱汞活性。实施例1将MIL-100（Fe）催化剂装填于固定床反应器内，在模拟烟气条件下，烟气温度为250℃，空速为48000h-1，4%O2，30μgm-3Hg0，300ppmNO，400ppmSO2，MIL-100（Fe）催化剂脱汞效率可以达到80%。实施例2将MIL-100（Fe）催化剂装填于固定床反应器内，在模拟烟气条件下，烟气温度为250℃，空速为57500h-1，4%O2，30μgm-3Hg0，300ppmNO，600ppmSO2，10ppmHCl，MIL-100（Fe）催化剂脱汞效率可以达到90%。实施例3将MIL-53（Fe）催化剂装填于固定床反应器内，在模拟烟气条件下，烟气温度为300℃，空速为24000h-1，4%O2，30μgm-3Hg0，400ppmNO，400ppmSO2，MIL-53（Fe）催化剂脱汞效率可以达到80%。实施例4将MIL-53（Fe）催化剂装填于固定床反应器内，在模拟烟气条件下，烟气温度为300℃，空速为48000h-1，4%O2，30μgm-3Hg0，400ppmNO，400ppmSO2，15ppmHCl，MIL-100（Fe）催化剂脱汞效率可以达到90%。实施例5将Mn-MIL-100催化剂装填于固定床反应器内，在模拟烟气条件下，烟气温度为200℃，空速为48000h-1，4%O2，30μgm-3Hg0，400ppmNO，600ppmSO2，Mn-MIL-100催化剂脱汞效率达到75%。实施例6将Mn-MIL-100催化剂装填于固定床反应器内，在模拟烟气条件下，烟气温度为200℃，空速为48000h-1，4%O2，30μgm-3Hg0，400ppmNO，600ppmSO2，20ppmHCl，Mn-MIL-100催化剂脱汞效率可以达到85%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用金属有机骨架材料作为脱汞催化剂，其特征在于：该类材料中大的比表面积和高度分散有序的金属活性位点，可实现汞的高效脱除，烟气条件：150‑300℃烟气温度，30000‑60000 h‑1空速，4%O2，30 μg m‑3 Hg0，200‑400 ppm NO，400‑800 ppm SO2，10‑20 ppm HCl，催化剂的脱汞效率达到80%以上。

【技术特征摘要】
1.利用金属有机骨架材料作为脱汞催化剂，其特征在于：该类材料中大的比表面积和高度分散有序的金属活性位点，可实现汞的高效脱除，烟气条件：150-300℃烟气温度，30000-60000h-1空速，4%O2，30μgm-3Hg0，200-400ppmNO，4...

【专利技术属性】
技术研发人员：安久涛，张子间，孟庆梅，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37