[发明专利]一种用于镁法脱硫工艺中负载型固相金属催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于负载型金属催化剂领域，具体涉及一种用于镁法脱硫工艺中负载型固相金属催化剂及其制备方法，用于镁法脱硫工艺中副产物亚硫酸镁的氧化。 

背景技术

SO₂是造成酸雨和灰霾等污染现象的重要前驱物，近年来对我国大气环境造成了巨大危害。镁法脱硫是目前中小型工业锅炉常用的烟气处理工艺，但由于副产物亚硫酸镁的氧化反应速率相对缓慢，导致脱硫副产物回收工艺的投资和能耗比较高，且亚硫酸镁氧化不充分的现状也容易引起系统结垢、堵塞、产物品质低、排放液二次污染等问题。 

目前解决脱硫系统氧化能力不足的主要手段是添加金属离子态催化剂以提高亚硫酸镁的氧化速率。但由于催化剂均以溶液形式加入脱硫浆液，导致应用过程的运行成本较高，且催化剂难以回收也必将引起脱硫副产品及外排液中出现重金属二次污染现象，催化剂的应用和推广也因此受到了极大的限制。 

发明内容

本发明为了克服了现有液相金属离子催化剂的不足，提供了 一种用于镁法脱硫工艺的负载型固相金属催化剂及其制备方法。该催化剂通过提高亚硫酸镁的氧化反应速率，解决脱硫系统因亚硫酸镁浓度过高而导致的结垢和堵塞问题，能够有效降低氧化系统的投资和能耗，并解决了催化剂的二次污染问题，并能够实现固相催化剂的回收再利用，大大节约了成本。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下： 

一种用于镁法脱硫工艺的负载型固相金属催化剂，以球型分子筛为载体，以硝酸钴、硝酸铁、硝酸锰和硝酸镍为活性成分；上述球形分子筛已经用稀硝酸进行了预处理；金属离子Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺的总质量占催化剂总质量的1％-10％，Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺的摩尔比为(1-6)：(1-3)：(2-5)：1。 

金属离子Co²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺、Ni²⁺的总质量占催化剂总质量的比例，本文中称之为“负载量”。 

上述硝酸钴、硝酸铁、硝酸锰和硝酸镍分别为六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、四水合硝酸锰和六水合硝酸镍。 

上述球状分子筛的直径为0.4-1.0mm。 

上述球状分子筛的稳定性和机械强度较好，容易实现催化剂的回收，分子筛优选为4A型、5A型、10X型或13X型分子筛，其孔径分别约0.4nm、0.5nm、0.9nm、1.0nm，更优选的球形分子筛为4A型分子筛。 

一种上述负载型固相金属催化剂的制备方法，包括如下步骤： 

(1)将球形分子筛浸泡在稀硝酸中，先超声振荡2-4小时，然 后静置24小时，过滤、干燥，得到预处理后的球形分子筛； 

(2)通过动态浸渍法将硝酸钴、硝酸铁、硝酸锰和硝酸镍负载在预处理后的球形分子筛上，得到用于镁法脱硫工艺的负载型固相金属催化剂。 

其中： 

步骤(1)中稀硝酸的浓度为0.1-0.6mol/L，超声的频率为20-60Hz。 

步骤(1)中干燥的温度为110-120℃，时间为8-12小时。 

步骤(2)中所述动态浸渍法的具体实现方式如下：将硝酸钴、硝酸铁、硝酸锰和硝酸镍负载溶于水中，然后加入预处理后的球形分子筛载体，在摇床上以120r/min的转速震荡6-8小时，然后静置24h，过滤、干燥、烘焙，得到用于镁法脱硫工艺的负载型固相金属催化剂。 

上述干燥的温度为110-130℃，时间为10-12小时；焙烧的温度为350-600℃，时间为4-8小时。 

本发明还提供一种用于镁法脱硫工艺负载型固相金属催化剂的使用方法，将该固相金属催化剂投加到镁法脱硫系统的吸收浆液中，使催化剂在吸收浆液中的的浓度为10g·L^-1-160g·L^-1，进行副产物亚硫酸镁的氧化反应。 

同现有技术相比，本发明具有如下优点： 

(1)本发明的负载型固相催化剂的原材料常见易得，制备工艺简单。 

(2)本发明的负载型固相催化剂的催化效果显著，可使亚硫 酸镁的氧化速率提高50％以上，能够有效应用于镁法脱硫工艺氧化系统的优化。