[发明专利]一种协同脱除NOx和氧化脱除重金属单质汞的SCR催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉烟气NH₃-SCR脱硝催化剂的制备技术领域，具体涉及一种协同脱除NO_x和氧化脱除重金属单质汞的SCR催化剂及其制备方法，用于实现NO_x和重金属汞协同去除SCR催化剂的优选。

背景技术

大气中的NO_x能引起酸雨、光化学烟雾、地表水富营养化等破坏生态环境并危及人类健康的一系列问题，控制大气中NO_x的排放引起了全球的关注，同时也是我国目前大气环境保护中的重点和难点。2012年1月1日我国开始实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对NO_x排放有了更加严格的规定：要求部分新建电厂氮氧化物的排放量要小于100mg/m³，达不到排放标准规定的将要按照《排污费征收使用管理条例》收费。

大气中的汞一般具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，可随大气循环扩散至全球。全球每年排放到大气中的汞总量有5000多吨，其中约4000吨是人为的结果，而燃煤过程的汞排放量占30%以上。煤燃烧时汞大部分随烟气排入大气，进入灰渣的只占小部分，其中飞灰中占23.1%-26.9%，烟气中占56.3%-69.7%，进入灰渣的汞只占2%左右。因此控制燃煤汞污染关键是控制烟气中的汞向大气中排放。我国《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对汞及其化合物的排放也有严格的规定：要求部分新建电厂汞及其化合物的排放量要小于30μg/Nm³。针对汞及其化合物的排放，美国的排放标准更为严格，EPA提交美国国会的排放限值为6-7μg/Nm³，因此汞及其化合物的控制将是我国研究的热点和重点。

SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原）技术是目前脱硝效率最高、最为成熟、且应用最多的一种烟气脱硝技术。在整个SCR脱硝系统中，催化剂是核心组件，在设备直接投资中占的比重较大。对于SCR烟气脱硝过程来说，V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂是决定烟气脱硝效率的关键性因素。研究发现SCR脱硝催化剂在促进NO_x还原的同时，对汞的氧化脱除也有一定的促进作用。因此，研究一种能够同时脱除NO_x和汞及其化合物的SCR催化剂将是当前废气处理领域的研究热点之一。

Ce作为一种重要的稀土元素，当其负载于催化剂表面时，具有极高的储存氧和释放氧的能力，它主要具有Ce³⁺和Ce⁴⁺两种化学价态，在还原气氛中，Ce⁴⁺能被还原成Ce³⁺并释放氧；而在氧化气氛中，Ce³⁺能被烟气中的O₂氧化成Ce⁴⁺，并储存氧，进而增加催化剂的吸附氧量。此外Ce还具有极强的氧化性质进而可以促进NO向NO₂的转化的同时使汞得到氧化脱除，从而提高催化还原和催化氧化效率。

F元素的掺杂能够为催化反应提供更多的氧空位，而催化剂表面的氧空位能大幅度提高催化剂表面的氧化性能，此外F元素的修饰还可以促进TiO₂锐钛和金红石混相型的形成，为催化反应提供更多的活性位，因此，无论是NO向NO₂的转化还是使单质汞氧化为氧化汞，F元素的添加都能起到积极的促进作用。

发明内容

本发明给出了同时去除NO_x和氧化去除重金属单质汞的SCR催化剂及其制备方法，目的在于能够在传统V₂O₅-WO₃/MoO₃-TiO₂基SCR脱硝催化剂的基础上研究脱除重金属汞的性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：