[发明专利]一种脱硝脱汞复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电站大气污染物防治领域，特别是涉及一种同时脱除燃煤烟气中汞和NO_x气体的有机-无机复合催化剂及其制备工艺。

背景技术

煤炭的大规模利用为人类的生产生活提供了便利，但燃煤过程中排放的大气污染物，如NO_x和重金属汞等，对环境的威胁同样不容忽视。NO_x是温室效应，光化学烟雾，酸雨和臭氧层破坏的重要前驱物；而重金属汞虽然含量甚微，但是由于其具有易挥发性，剧毒性和生物积累特性，对人体的危害极为严重。我国在最新出台的国家标准(GB 13223-2011)中明确指出：氮氧化物排放量不得高于200mg/m³，并首次规定汞及其化合物排放量不得高于0.03mg/m³。为了达到法律法规中所规定的目标，开发可行、高效、廉价的脱硫脱硝脱汞技术就显得十分必要。

壳聚糖是一种含量极为丰富的天然碱性高分子多糖，是由甲壳素部分脱乙酰化衍生物，它无毒、无味、耐热、耐腐蚀，兼容性宽，具有优良的生物亲和性，由生物合成也可以被生物降解，其分子中含有大量-NH2和-OH基团，是重金属离子的良好吸附剂，已广泛应用于水处理领域。现有技术已有采用壳聚糖脱除燃烧烟气中单质汞的吸附剂。

发明专利名称为“一种用于脱除燃烧烟气中Hg⁰的吸附剂”，授权公告号：CN101543759B，授权公告日：2011.01.19，公开了一种用于脱除燃煤烟气中Hg⁰的吸附剂，包括膨润土、碘、硫酸和壳聚糖，其中膨润土、碘、硫酸的质量比为(4-20)：1：(0.5-4)，壳聚糖占膨润土质量的0.5％-20％，该发明吸附剂脱汞效率最高可达100％，且成本低廉，产物不产生二次污染。但是上述发明专利公开的吸附剂仍然存在明显的缺陷与不足：一是该吸附剂仅能用于单质汞的脱除，不能同时进行脱硝处理；二是吸附剂不能再生循环使用，使用成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱硝脱汞复合催化剂及其制备方法，由复合催化剂由壳聚糖、二氧化钛、金属氧化物助催化剂组成，壳聚糖和二氧化钛同时使用作为基体材料，使催化剂的比表面积大、表面的活性位高，能形成对反应物的有效吸附与分散，催化效率高，并且催化剂原材料来源广泛、成本低廉，能够再生循环使用，使用成本低。

本发明为实现技术目的采用的技术方案是：一种脱硝脱汞复合催化剂，所述脱硝脱汞复合催化剂包括质量百分比为30～40％的TiO₂、57～68％的壳聚糖、2～3％的助催化剂，所述助催化剂为CuO、MnO₂及CeO₂中的一种或其组合。

一种脱硝脱汞复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将质量份57～68的壳聚糖加入醋酸溶液中，使用磁力搅拌器搅拌10～12小时使之充分溶解；

2)向壳聚糖醋酸溶液中加入质量份30～40的TiO₂和质量份2～3的助催化剂，然后使用NaOH溶液调节混合液的pH值至9～12，并使用磁力搅拌，超声分散使之混合均匀；

3)采用高压釜在130～160℃下水热反应20～24小时，经过离心洗涤，在40～60℃下真空干燥10～12小时至恒重，得到所述脱硝脱汞复合催化剂。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果在于：

1、本发明的脱硝脱汞复合催化剂采用二氧化钛和壳聚糖作为基体材料，二氧化钛和壳聚糖的同时使用不仅提高了催化剂的比表面积，使助催化剂均匀分散，同时可以丰富和提高催化剂表面的活性位，这有利于SCR反应和汞吸附氧化的进行，因此本催化剂具有较好的催化作用，在模拟烟气实验中，脱硝脱汞效率均可达到90％以上。

2、本发明的脱硝脱汞复合催化剂对反应物有较强的吸附分散作用，其中，壳聚糖对汞有较强的吸附作用，二氧化钛对氨气有较好的吸附作用，基体材料具有的良好的吸附分散作用进一步提高了本催化剂的活性和催化效率。

3、本发明的催化剂具有较强的抗SO₂中毒性，二氧化钛和壳聚糖作为基体材料为催化剂提供了较大的比表面积和较多的表面活性位，这有利于防止SO₂与助催化剂反应并中毒，另外壳聚糖的使用提高了催化剂表面氧空位的形成，这也使催化剂具有较强的抗SO₂中毒性能。