一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂及其制备方法和应用技术

本公开涉及一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂及其制备方法和应用。磁性催化吸附剂包括载体、磁性颗粒和活性组分；所述磁性颗粒包括纳米Fe3O4颗粒和包覆于所述纳米Fe3O4颗粒表面的氧化硅层，所述载体上负载有所述活性组分；所述载体包括EVS

【技术实现步骤摘要】
一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本公开涉及环境保护及大气污染控制
，具体地，涉及一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]汞是一种有毒的重金属，对人类健康和生态环境造成严重危害。燃煤电站被认为是全球最大的人为汞排放源。因此，研究高效脱除燃煤电厂烟气中汞的技术势在必行。燃煤电厂被认为是最重要的人为汞排放源之一。烟气中的汞主要以Hg
2+
、Hg
p
和Hg0三种形态存在，Hg
2+
溶于水，因此可以被污染物控制设备湿法脱硫装置高效脱除；烟气中的Hg
p
由于和飞灰结合，可以被颗粒物控制设备如布袋除尘器或者静电除尘器脱除；但是Hg0不溶于水且易挥发，低温下相当稳定，很难被电厂现有的污染物控制设备脱除而直接排放进入大气中。因此，脱除燃煤电厂烟气中汞的关键在于控制Hg0的排放。
[0003]目前脱汞的两个主要研究方向分别是吸附剂法脱汞和催化氧化法脱汞：吸附剂法脱汞是将Hg0通过物理或化学吸附到吸附剂表面，然后被颗粒物控制设备脱除；催化剂催化氧化脱汞是将Hg0高效氧化成Hg
2+
，进而被湿法脱硫装置脱除。EVS
‑
10是一类钒全部替代钛硅酸盐分子筛ETS
‑
10中钛的分子筛，主要由钒氧八面体和硅氧四面体构成，并通过共同角氧原子相链接，最后形成三维网络结构。该分子筛催具有一定的催化能力，与工业用载钒催化剂类似，可以催化氧化单质汞。但是该材料催化氧化汞的效率仅约48％，效率较低。
[0004]除单质汞外，氮氧化物也是一种燃煤产生的常见空气污染物，会引起酸雨和温室效应。氮氧化物(NO
x
)中NO的比例占95％以上，因此脱除氮氧化物的关键是脱除NO。目前脱除燃煤烟气NO最为有效和广泛使用的技术是NH3选择性催化还原(SCR)技术。目前研究的SCR催化剂主要是将金属氧化物如V2O5、CuO、Cr2O3、CeO2、Fe2O3、MnOx、Co2O3等负载于Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、碳材料和分子筛等载体上制备而成。考虑到EVS
‑
10分子筛具有一定的脱汞能力，但催化脱硝性能较差(仅有14％脱除效率)，无法达到同时脱汞脱硝的目的。
[0005]此外，催化剂的回收利用也是一个问题。如何有效回收催化剂、避免飞灰二次污染也受到人们广泛关注。

技术实现思路

[0006]本公开的目的是提供一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂及其制备方法和应用，该磁性催化吸附剂可以实现对汞和氮氧化物的协同脱除，且易于回收利用。
[0007]为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂，所述磁性催化吸附剂包括载体、磁性颗粒和活性组分；所述磁性颗粒包括纳米Fe3O4颗粒和包覆于所述纳米Fe3O4颗粒表面的氧化硅层，所述载体上负载有所述活性组分；所述载体包括EVS
‑
10分子筛，所述活性组分包括锰氧化物。
[0008]可选地，以该催化吸附剂总重量为基准，所述磁性颗粒的质量分数为5～50重
量％，所述载体的质量分数为35～94重量％，所述活性组分的质量分数为1～15重量％。
[0009]本公开第二方面提供一种制备本公开第一方面所述的脱汞脱硝的磁性催化吸附剂的方法，包括以下步骤：
[0010](1)将磁性EVS
‑
10分子筛、锰源和水混合，得到原料混合物；
[0011](2)向所述原料混合物中加入碱溶液和氧化剂接触进行氧化反应；
[0012]其中所述磁性EVS
‑
10分子筛包括所述EVS
‑
10分子筛和所述磁性颗粒。
[0013]可选地，该方法还包括采用以下步骤制备所述磁性EVS
‑
10分子筛：
[0014]a、将Fe3O4颗粒、硅酸盐溶液和水混合，然后加入酸调节pH，优选调节pH至9.3～9.7，得到第一混合物；
[0015]b、对所述第一混合物进行升温处理和冷却处理，然后进行第一分离，得到具有磁性的第一固体产物；
[0016]c、将EVS
‑
10分子筛和所述第一固体产物分散于溶剂中，进行第二分离去除溶剂；进行焙烧处理，得到所述磁性EVS
‑
10分子筛。
[0017]可选地，步骤a中，所述Fe3O4颗粒、硅酸盐和水的重量比为(0.4～1)：1：(26～60)；
[0018]所述硅酸盐优选为硅酸钠；进一步优选所述硅酸盐溶液的浓度为0.5～3mol/L；
[0019]所述酸优选为盐酸或硫酸；进一步优选所述酸的浓度为0.1～1mol/L；
[0020]可选地，加入所述酸调节pH值为9.3～9.7；
[0021]可选地，步骤a包括：将所述Fe3O4颗粒和去离子水的悬浊液超声处理和/或机械搅拌处理条件下进行分散，然后加入所述硅酸盐溶液。
[0022]可选地，步骤b包括：
[0023]将所述第一混合物在30～45℃下保温2～4h；然后升温至85～95℃，保温1～2h；然后冷却至20～40℃℃；
[0024]可选地，所述第一分离采用磁性分离装置进行分离。
[0025]可选地，步骤c中，所述溶剂选自甲苯、丙酮和乙酸乙酯中的一种或多种，优选为甲苯；
[0026]可选地，步骤c还包括：将所述载体分子筛加入所述溶剂超声混合后，加入所述第一固体产物继续超声混合；然后将得到的悬浮液静置分层后，除去上层溶剂，然后在真空下去除残余溶剂；
[0027]步骤c中，所述焙烧处理的条件包括：焙烧温度为250～350℃，焙烧时间为1～2小时。
[0028]可选地，步骤(1)中，所述磁性EVS
‑
10分子筛、锰源和水的重量比为(0.015～0.1)：(0.2～0.3)：1；
[0029]所述锰源为水溶性锰盐，优选为选自醋酸锰、氯化锰和硝酸锰中的一种或多种。
[0030]可选地，步骤(1)中所述原料混合物还包括分散助剂；所述分散助剂选自聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸和水解聚马来酸酐中的一种或多种，优选为聚甲基丙烯酸；
[0031]优选地，所述分散助剂与所述锰源的重量比为(0.7～3)：(2～6)；
[0032]可选地，步骤(1)还包括：将所述锰源、水和可选的所述分散助剂混合，进行超声处理并加入所述磁性EVS
‑
10分子筛，得到所述原料混合物。
[0033]可选地，步骤(2)中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液；优选地，所述氢氧化钠溶液与步
骤(1)中水的体积比为0.3～0.7：1；
[0034]所述氧化剂为双氧水，进一步优选所述双氧水的浓度为25～35重量％。
[0035]可选地，步骤(2)中，所述氧化反应的条件包括：反应温度为40～80℃，反应时间为0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于烟气脱汞脱硝的磁性催化吸附剂，其特征在于，所述磁性催化吸附剂包括载体、磁性颗粒和活性组分；所述磁性颗粒包括纳米Fe3O4颗粒和包覆于所述纳米Fe3O4颗粒表面的氧化硅层，所述载体上负载有所述活性组分；所述载体包括EVS
‑
10分子筛，所述活性组分包括锰氧化物。2.根据权利要求1所述的催化吸附剂，其特征在于，以该催化吸附剂总重量为基准，所述磁性颗粒的质量分数为5～50重量％，所述载体的质量分数为35～94重量％，所述活性组分的质量分数为1～15重量％。3.一种制备权利要求1或2所述的脱汞脱硝的磁性催化吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磁性EVS
‑
10分子筛、锰源和水混合，得到原料混合物；(2)向所述原料混合物中加入碱溶液和双氧水进行氧化反应；其中所述磁性EVS
‑
10分子筛包括所述EVS
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10分子筛和所述磁性颗粒。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法还包括采用以下步骤制备所述磁性EVS
‑
10分子筛：a、将Fe3O4颗粒、硅酸盐溶液和水混合，然后加入酸调节pH，优选调节pH至9.3～9.7，得到第一混合物；b、对所述第一混合物进行升温处理和冷却处理，然后进行第一分离，得到具有磁性的第一固体产物；c、将EVS
‑
10分子筛和所述第一固体产物分散于溶剂中，进行第二分离去除溶剂；进行焙烧处理，得到所述磁性EVS
‑
10分子筛。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述Fe3O4颗粒、硅酸盐和水的重量比为(0.4～1)：1：(26～60)；所述硅酸盐包括硅酸钠；进一步优选所述硅酸盐溶液的浓度为0.5～3mol/L；所述酸优选为盐酸或硫酸；进一步优选所述酸的浓度为0.1～1mol/L；可选地，加入所述酸调节pH值为9.3～9.7；可选地，步骤a包括：将所述Fe3O4颗粒和去离子水的悬浊液超声处理和/或机械搅拌处理条件下进行分散，然后加入所述硅酸盐溶液。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹田田，宋海涛，林伟，沙昊，朱凯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：