[发明专利]具有持久吸附性能的纳汞材料

说明书

本发明涉及环境净化和保护领域，为一种具有持久吸附性能的纳汞材料。首先采用有机泡沫浸渍工艺制备出一种复合氧化铝陶瓷材料作为载体，然后采用浸濡法将活性剂负载在载体表面及其微孔隙中，活性剂覆盖面积要求达到85%以上。利用活性剂中氯离子、硫酸根和硝酸根离子对汞的氧化作用固定单质汞，利用银和汞形成汞齐反应粘溶单质汞，利用多孔陶瓷的巨大表面积吸附价态汞。最后通过低温热脱附法回收汞，并实现载体循环利用。这种材料不仅具有表面积大、渗透性强、压缩强度高、耐冲击、耐高温、对环境友好和化学稳定性高等性能，而且载体可以循环使用，汞回收简单易行，不会造成二次污染。此外，材料制备过程简单，成本低廉。具有很好的应用潜力和良好的社会经济效益。

技术领域

本发明涉及环境净化与保护领域，具体应用领域为有色金属冶炼、PVC化工行业、废物焚烧废气、燃煤排放过程中含汞废气治理应用的一种持久性纳汞材料。

背景技术

汞是排放到大气中毒性比较强的重金属元素之一，对人类健康和大气质量危害很大。它还是一种全球迁移性的污染物，汞污染问题已经成为全球关注的热点。

为了实现化工、采矿、冶炼、燃煤、医院、工厂等行业或部门在生产或工作过程中向外排放的废气和烟气中汞含量的合理控制，国外开展了大量的关于汞脱除技术方面的研究工作。工业生产中所排放的汞主要包括气态单质汞Hg，气态氧化物汞Hg²⁺和固态颗粒汞Hg三种形态。美国采用活性炭喷射技术（ACI）脱除燃煤烟气中的汞，吸汞后的活性炭颗粒再被除尘器捕获。由于活性炭表面的汞容易蒸发逸出，导致脱汞效率下降，因此采用卤素、硫、金属及金属氧化物等对活性炭进行改性处理。不仅防止汞脱附，而且在活性炭表面提供了更多的汞结合位，从而提高了脱汞能力。但是单位体积的活性炭吸附能力有限，导致活性炭消耗量巨大，ACI技术运营投资成本过高。为此，部分电厂利用飞灰或其他燃烧副产物来吸附烟煤燃烧中的一部分气态汞，并开始考虑将收集到的飞灰重新注入烟气中来达到脱汞目的。例如，亚富顿公司使用燃烧装置中某种排放物去除含汞物质，通用公司利用部分气化的煤进行除汞，密执安技术大学管理委员会利用燃烧副产物中未燃烧的炭来控制汞排放。总体来看，炭基吸附剂除汞效率不高，而且会对燃煤电站锅炉飞灰的综合利用产生不利影响。而钙基类物质容易获取，价格低廉，同时又是脱除烟气中SO₂的有效脱硫剂。美国PSI机构发现沸石材料具有吸附汞的能力，而将其作为工业锅炉控制汞排放的吸附剂。但是，由于沸石本身对汞的吸附能力不强，为提高单位体积沸石的除汞效果，则可通过添加剂对沸石进行处理，来大幅度提高对汞的吸附能力。但钙基类物质容易吸潮脱落，目前尚处于实验室研究阶段，并未进入工业应用阶段。日本日立公司使用选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂对燃煤电厂尾气中的汞进行了去除，发现SCR脱硝催化剂对电厂烟气中的汞有氧化能力，可以将Hg⁰氧化为Hg²⁺，使汞的去除率达到75%以上。同时，对SCR催化剂进行了改进，除汞率超过85%。这种催化剂使用9500h后，汞的氧化活性仍然在0.85以上。