用于烟气脱汞脱硝的催化吸附剂及其制备方法和应用及燃煤电厂烟气的处理方法技术

本公开涉及用于烟气脱汞脱硝的催化吸附剂及其制备方法和应用及燃煤电厂烟气的处理方法。该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，所述活性组分负载于所述载体上；所述载体包括EVS

【技术实现步骤摘要】
用于烟气脱汞脱硝的催化吸附剂及其制备方法和应用及燃煤电厂烟气的处理方法


[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催化吸附剂及其制备方法和应用及燃煤电厂烟气的处理方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物和汞是燃煤电站烟气中常见的物质。氮氧化物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，最大程度地脱除NO是实现脱除烟气中氮氧化物的关键。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、MnO
x
、Co2O3等负载于Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、碳材料和分子筛等载体上制备而成。而现有技术中采用的分子筛还无法达到在脱除氮氧化物的同时具备有效脱汞性能；并且不利于反复回收利用。
[0003]汞是一种有毒的重金属。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。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。现有的分子筛具备一定的催化氧化单质汞的能力，但是催化氧化汞的效率较低(约48％)。且分子筛催化剂也不具有协同脱汞脱硝性能；并且在反复回收利用过程中容易团聚成更大的颗粒。
[0004]此外，催化剂的回收利用也是一个问题。磁性颗粒由于易于与流体分离，可以再生和循环使用，受到人们广泛关注。因此如何提供一种具有磁性且协同脱汞脱硝的催化吸附剂也具有深入研究的价值。

技术实现思路

[0005]本公开的目的是提供用于烟气脱汞脱硝的催化吸附剂及其制备方法和应用及燃煤电厂烟气的处理方法，该催化吸附剂可以实现对汞和氮氧化物的脱除，易于通过磁分离装置进行回收利用。
[0006]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催化吸附剂，该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，所述活性组分负载于所述载体上；所述载体包括EVS
‑
10分子筛，所述活性组分包括 CeO2。
[0007]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％。
[0008]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催化吸附剂的方法，包括以下步骤：(1)将磁性EVS
‑
10分子筛、铈源和水混合，得到原料混合物，其中所述磁性EVS
‑
10分子筛包括所述载体和所述磁性颗粒；(2)向所述原料混合物中加入碱性溶液进行混合，然后加入醇，得到胶体前驱体；(3)对所述胶体前驱体进行第一焙烧处理；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。
[0009]可选地，步骤(1)中所述的混合中还包括加入分散助剂；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；可选地，所述分散助剂与所述铈源的重量比为(30～70)： (10～20)；可选地，步骤(1)还包括：将所述磁性EVS
‑
10分子筛在水中超声处理5～30分钟，然后加入所述铈源和可选的所述分散助剂进行混合，得到原料混合物。
[0010]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：a、将Fe3O4颗粒、硅酸盐溶液和水混合，然后加入酸调节pH，优选调节至pH 为9.3～9.7，得到第一混合物；b、对所述第一混合物在30～45℃下保温2～4h；然后升温至85～95℃，保温1～2h；然后冷却至室温；利用磁性分离装置进行第一分离，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；进行第二焙烧处理，得到所述磁性EVS
‑
10分子筛。
[0011]可选地，步骤a中，所述Fe3O4颗粒、硅酸盐和水的重量比为(0.45～0.9)： 1：(27～54)；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；可选地，所述酸为盐酸或硫酸；进一步优选所述酸的浓度为 0.1～1mol/L；可选地，步骤a包括：将所述Fe3O4颗粒和去离子水的悬浊液进行分散，所述分散的方法包括超声处理和机械搅拌中的至少一种，然后向得到的分散体系中加入所述硅酸盐溶液。
[0012]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；可选地，步骤c包括：将所述EVS
‑
10分子筛加入所述溶剂超声处理后，加入所述第一固体产物继续超声处理，得到悬浮液；然后进行第二分离，可选地，所述第二分离包括：将得到的悬浮液静置分层后，除去上层溶剂，然后在90～110℃下蒸发去除残余溶剂；步骤c中，所述第二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。
[0013]可选地，步骤(1)中，所述磁性EVS
‑
10分子筛、铈源和水的重量比为 (90～5)：(13～18)：(50～60)；所述铈源为水溶性铈盐，优选为选自醋酸铈、氯化铈和硝酸铈中的一种或多种。
[0014]可选地，步骤(2)包括：将所述原料混合物和所述碱性溶液混合并超声处理5～30分钟，再加入醇，得到所述胶体前驱体；其中所述碱性溶液包括氨水；所述醇包括乙醇；进一步优选所述碱性溶液和所述醇加入的体积比为(4～8)：(60～70)。
[0015]可选地，步骤(3)中，所述第一焙烧处理的条件包括：在惰性气氛下，焙烧温度为350～600℃，焙烧时间为1～4小时；其中，所述惰性气氛为氮气或氩气；该方法还包括：在进行所述第一焙烧处理之前，将所述胶体前驱体超声处理5～30分钟，然后在70～100℃下蒸干。
[0016]本公开第三方面提供本公开第一方面所述的催化吸附剂在烟气脱汞脱硝领域的应用；可选地，所述烟气为燃煤电厂烟气。
[0017]本公开第四方面提供一种燃煤电厂烟气的处理方法，包括使燃煤电厂产生的含汞和NOx的烟气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于烟气脱汞脱硝的催化吸附剂，其特征在于，该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，所述活性组分负载于所述载体上；所述载体包括EVS
‑
10分子筛，所述活性组分包括CeO2。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％。3.一种制备权利要求1或2中所述的脱汞脱硝的催化吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磁性EVS
‑
10分子筛、铈源和水混合，得到原料混合物，其中所述磁性EVS
‑
10分子筛包括所述载体和所述磁性颗粒；(2)向所述原料混合物中加入碱性溶液进行混合，然后加入醇，得到胶体前驱体；(3)对所述胶体前驱体进行第一焙烧处理；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，步骤(1)中所述的混合中还包括加入分散助剂；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；可选地，所述分散助剂与所述铈源的重量比为(30～70)：(10～20)；可选地，步骤(1)还包括：将所述磁性EVS
‑
10分子筛在水中超声处理5～30分钟，然后加入所述铈源和可选的所述分散助剂进行混合，得到所述原料混合物。5.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，优选调节至pH为9.3～9.7，得到第一混合物；b、对所述第一混合物在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℃；利用磁性分离装置进行第一分离，得到具有磁性的第一固体产物；c、将EVS
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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；进行第二焙烧处理，得到所述磁性EVS
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10分子筛。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹田田，宋海涛，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：