一种汞吸附-催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种汞吸附

【技术实现步骤摘要】
一种汞吸附
‑
催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸附
‑
催化材料
，尤其涉及一种汞吸附
‑
催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铅、汞和镉等重金属离子对环境和人体具有极大的危害，煤的燃烧是大气汞污染的主要来源，汞在燃煤烟气中存在形态包括三种：单质态汞、氧化态汞和颗粒态汞，氧化态的汞可以通过在脱硫脱硝中出去，颗粒态的汞可以通过除尘设备出去，唯独零价汞易挥发其难溶于水，不能通过这些手段去除，几乎全部排放到大气中，其形态相对比较稳定，可以在空气中停留半年到一年的时间，很容易进行长距离传输和远距离沉降，因此，有效脱除烟气中的汞，特别是零价汞，对于大气污染治理具有重要的意义。
[0003]目前已开发几种技术来降低工业废气中的汞含量，包括吸附法、催化法、电化学等实验方法。在吸附法中，目前，烟气脱汞的吸附剂主要包括两类，常规的吸附剂如活性炭、飞灰、金属吸收剂(金或钛)；新型吸附剂如钙基吸附剂(氧化钙或氢氧化钙)、矿物类吸附剂(沸石、蛭石、高岭土和膨润土等)。但是目前基于物理吸附作用的吸附剂的吸附脱汞率仍然较低。对单质汞的化学吸附剂一般为利用对汞具有化学亲和性的试剂(如卤素、巯基、羧基等)对吸附剂改性，基于化学吸附作用提高对汞的吸附。但是吸附剂存在难以易吸附饱和，难以长期利用的问题。
[0004]催化技术是利用金属氧化物将单质汞转化为氧化态汞的技术，氧化态的汞则可以被烟道后方的脱硫装置吸收从而脱除。吸附是催化氧化的关键步骤，只有反应物被有效的吸附在催化剂表面，才能进行下一步催化转化反应。常规催化剂对单质汞的吸附能力不强，导致催化效率不高。
[0005]因此，亟需提供一种具有较高吸附
‑
催化脱汞率的吸附
‑
催化剂。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种汞吸附
‑
催化剂及其制备方法和应用。本专利技术提供的汞吸附
‑
催化剂对单质汞具有优异的吸附性能。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种汞吸附
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催化剂，包括多孔载体和负载于所述多孔载体上的巯基改性锰氧化物。
[0009]优选地，所述多孔载体包括多孔二氧化钛或介孔二氧化硅；所述多孔载体的表面积为100～200m2/g，孔径为5～40nm。
[0010]本专利技术提供了上述技术方案所述汞吸附
‑
催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)将多孔载体浸渍到锰源的水溶液中，干燥后进行煅烧，得到中间体；
[0012](2)将所述步骤(1)得到的中间体与水和巯基改性剂混合后进行改性，得到汞吸附
‑
催化剂。
[0013]优选地，所述步骤(1)中的锰源包括硝酸锰、高锰酸钾、锰酸钾和醋酸锰中的两种或多种。
[0014]优选地，所述步骤(1)中多孔载体和锰源的质量比为1：(0.01～0.5)。
[0015]优选地，所述步骤(1)中煅烧的温度为150～500℃，煅烧的时间为2～5h，煅烧的气氛为氧气或空气。
[0016]优选地，所述步骤(2)中的巯基改性剂包括3
‑
巯基丙基三甲氧基硅烷、2,5
‑
二巯基
‑
1,4苯二甲酸、巯基乙酸或乙二硫醇。
[0017]优选地，所述步骤(1)中多孔载体的质量和所述步骤(2)中巯基改性剂的体积比为1.3g:(0.05～0.5)mL。
[0018]优选地，所述步骤(2)中改性的温度为50～70℃，改性的时间为0.5～1.5h。
[0019]本专利技术提供了上述技术方案所述汞吸附
‑
催化剂或按照上述技术方案所述制备方法制备的汞吸附
‑
催化剂在烟气脱汞中的应用。
[0020]本专利技术提供了一种汞吸附
‑
催化剂，包括多孔载体和负载于所述多孔载体上的巯基改性锰氧化物。本专利技术提供的汞吸附
‑
催化剂中载体具有多孔结构，材料孔隙度高、比表面积大，对汞的物理吸附性强；锰氧化物含有较多的晶格氧和游离态氧，具有很强的低温氧化能力，对单质汞具有优异的催化氧化作用；经过巯基改性，巯基对汞具有化学吸附作用，能够与汞形成稳定的配合物，进一步提高对汞吸附能力和吸附容量，同时增强材料对Hg的吸附从而强化表面MnOx对单质汞的催化氧化脱除效率，通过物理吸附
‑
化学吸附
‑
低温催化氧化协同，达到对单质汞高效脱除，本专利技术吸附
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催化剂对在汞蒸气的浓度为130ug/m3，反应温度150℃，空速120000h
‑1，反应第90min的条件下，对汞蒸汽的去除率为80.68％，较对照催化剂提高45％以上。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例2、实施例5、实施例6、对比例1、对比例3和对比例6中的汞吸附
‑
催化剂对汞蒸气的去除效率图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提供了一种汞吸附
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催化剂，包括多孔载体和负载于所述多孔载体上的巯基改性锰氧化物。
[0023]本专利技术提供的汞吸附
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催化剂包括多孔载体。在本专利技术中，所述多孔载体优选包括多孔二氧化钛或介孔二氧化硅，更优选为多孔二氧化钛。在本专利技术中，所述多孔二氧化钛能够促进电子转移，有利于锰氧化物催化Hg反应。
[0024]在本专利技术中，所述多孔载体的表面积优选为100～200m2/g；所述多孔载体的孔径优选为5
‑
40nm，更优选为5～10nm。
[0025]本专利技术提供的汞吸附
‑
催化剂还包括负载于所述多孔载体上的巯基改性锰氧化物。
[0026]在本专利技术中，所述锰氧化物与多孔载体的质量比优选为(0.5～5)：100，更优选为(1～3)：100。
[0027]在本专利技术中，所述巯基改性锰氧化物用巯基改性剂和锰氧化物的质量比优选为(1
～5)：1，更优选为(2～4)：1，最优选为(2.5～3)：1。本专利技术将巯基改性锰氧化物用巯基改性剂和锰氧化物的质量比限定在上述范围内，巯基：锰氧化物比例低则不利于Hg吸附；比例高，则对锰氧化物活性位点产生覆盖，不利于Hg催化氧化。
[0028]本专利技术提供的汞吸附
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催化剂中载体具有多孔结构，材料孔隙度高、比表面积大，对汞的物理吸附性强；锰氧化物含有较多的晶格氧和游离态氧，具有很强的低温氧化能力，对单质汞具有优异的催化氧化作用；经过巯基改性，巯基对汞具有化学吸附作用，能够与汞形成稳定的配合物，进一步提高对汞吸附能力和吸附容量，同时增强材料对Hg的吸附从而强化表面MnOx对单质汞的催化氧化脱除效率，通过物理吸附
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化学吸附
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低温催化氧化协同，达到对单质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汞吸附
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催化剂，包括多孔载体和负载于所述多孔载体上的巯基改性锰氧化物。2.根据权利要求1所述的汞吸附
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催化剂，其特征在于，所述多孔载体包括多孔二氧化钛或介孔二氧化硅；所述多孔载体的表面积为100～200m2/g，孔径为5～40nm。3.权利要求1或2所述汞吸附
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催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将多孔载体浸渍到锰源的水溶液中，干燥后进行煅烧，得到中间体；(2)将所述步骤(1)得到的中间体与水和巯基改性剂混合后进行改性，得到汞吸附
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催化剂。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的锰源包括硝酸锰、高锰酸钾、锰酸钾和醋酸锰中的两种或多种。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中多孔载体和锰源的质量比为1：(0.01～0.5)。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张笑，沈伯雄，姚可宁，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：