[发明专利]用于零价汞氧化的磷酸铈基催化剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，具体是涉及一种以金属氧化物改性的磷酸铈基催化剂、以及制备方法及应用。

背景技术

汞具有易挥发性，持久性和生物累积性，因此对生物体具有巨大的危害。由于其高挥发性和低水溶性，汞在大气中停留时间可长达半年至两年，且容易通过长距离的大气传输形成全球性污染。大气中的汞及其化合物、含汞的农药及化肥、以及土壤中的汞均可以被植物吸收。当生长环境中汞含量过高时，汞就会在植物体内快速地累积，对植物产生严重毒害，导致叶片脱落、枯萎等。在植物体内累积的汞会随着食物链进入动物及人体内造成严重的危害。

此外，汞可以通过消化道、呼吸道以及皮肤吸收三种方式进入人体，破坏酶和其它蛋白质的功能并影响其重新合成，由此引起肝脏和肾脏损害甚至衰竭等各种严重后果。汞也是一种神经毒素，可以在大脑组织中累积，导致人体运动失调、语言障碍等，甚至可以通过母体影响胎儿的神经系统，使出生婴儿有智能发育障碍、运动机能受损、流涎等脑性小儿麻痹症状。可见，加强大气中汞污染的控制对改善我国大气环境，保护人体健康具有非常重要的现实意义，而针对汞脱除技术的研究目前也成为了热点。

燃煤电厂是汞污染最主要的人为排放源。燃煤烟气中汞主要以三种形式存在，分别为单质汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg^p)。其中单质汞无法通过现有的烟气处理装置去除，成为排放到烟气中汞的主要形态。因此，对汞污染进行控制的关键是对单质汞的控制。目前，针对单质汞的控制，主要方法是利用现有的烟气净化装置，实现协同脱汞，可分成吸附法和氧化吸收法。其中，氧化吸收法具有处理效果好，稳定性强、投资运营成本低等优点而成为一种比较理想的脱汞方法。

公开号为CN102716736A的中国专利文献公开了一种同时脱硝脱汞的复合催化剂及其制备方法，其活性组分为CeO₂和ZrO₂，载体为蜂窝陶瓷、分子筛、陶瓷板、活性炭纤维、硅胶载体、硅藻土、金属合金、滤袋中的一种或多种。助剂为W、Cu、Fe、Ti、Ni的氧化物中的一种或两种以上的任意组合。

公开号为CN102814180A的中国专利文献公开了一种以改性凹凸棒土为载体的单质汞氧化的催化剂及其制备方法。首先通过离子交换法，制得过渡金属Fe、Zn、Cu、Mn、Ce中的一种改性的凹凸棒土，以此作为催化剂载体。再采用溶胶-凝胶法，掺杂一定量的Fe、Zn、Cu、Mn、Ce、W、Co、Ag、Au、Pd、V的一种或几种金属元素的氧化物活性组分。

公开号为CN102698771A的中国专利文献公开了一种烟气脱汞催化剂及其制备方法，该催化剂为锰盐和铁盐负载改性的粉煤灰。这种催化剂原料易得，制备方便，成本低，性价比高。

以上三种公开的催化剂分别采用不同的载体，其主要活性组分均为贵金属或过渡金属氧化物。其中贵金属的使用降低了催化剂的经济性，而且在应用中容易氯中毒，而过渡金属氧化物催化剂在中高温烟气中容易被硫酸化，因而抗硫性较差，影响其使用寿命。

公开号为CN102335603A的中国专利文献公开了一种兼具氧化单质汞性能的脱硝催化剂，按质量百分比计由以下组分组成：五氧化二钒0.3％～1.5％，三氧化钨3％～10％,金属氧化物0.3％～5％,余量为二氧化钛，所述金属氧化物为氧化锰、氧化铬、氧化铜、氧化铈、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化锌和氧化钼中的一种或多种混合而成。这种兼具氧化单质汞性能的脱硝催化剂的单质汞氧化率达65％，所述脱硝率最高达86％。

公开号为CN104014217A的中国专利文献公开了一种对燃煤烟气中气态单质汞进行催化氧化的方法。该方法采用钒钛催化剂(主成份可表示为V₂O₅/TiO₂)，在模拟酸性的烟气介质与锅炉排烟温度条件下，利用烟气中HCl、O₂等组分与气态单质汞发生氧化反应，使其转化成易溶于水的Hg²⁺。

以上两种公开的矾系催化剂虽然具有良好的抗硫作用，但其零价汞氧化活性受烟气组分影响较大，特别是对烟气中HCl的依赖性较强，在实际的烟气条件下对汞的氧化效果不佳。