[发明专利]一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞的应用

说明书

本发明涉及一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞应用，属于烟气污染物控制相关技术领域。本发明制备方法将1,3,5‑均苯三甲酸或对苯二甲酸溶解于有机溶剂中，然后加入含有不同金属元素的多种过渡金属盐的混合溶液，所述多种过渡金属盐中至少有一种含有氯元素或溴元素，进行加热，得到结晶异核多金属有机骨架杂化材料。将所述异核多金属有机骨架材料与含有氮氧化物和单质汞的烟气充分接触，实现催化脱硝脱汞的应用。本发明利用异核多金属有机骨架材料实现氮氧化物和汞的高效低温联合脱除，并且该新型材料有较好的抗SO₂/水蒸气中毒能力，具备良好的热稳定性及化学稳定性。

技术领域

本发明属于烟气污染物控制相关技术领域，更具体地，涉及一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞的应用。

背景技术

NO_x和汞是工业烟气和废气中典型的有害污染物，易对人体和环境造成严重危害。进行烟气中NO_x、Hg等污染物的联合控制十分必要。国内外燃煤电站中较成熟的联合控制方法是选择性催化还原(SCR)技术，在催化还原NO_x的同时，不易脱除的单质汞Hg⁰也可被催化氧化成更易于脱除的离子态汞。但是，在煤电领域已经成熟的钒钨钛系列(V₂O₅-WO₃/TiO₂)催化剂，并不能适应煤化工、石油化工行业内低温烟气脱硝脱汞要求。该领域内较低的烟道温度无法匹配传统V₂O₅-WO₃/TiO₂最佳工作窗口(300-400℃)，结合排烟温度要求进一步制约了湿法工艺的应用。因此，研究开发适用于低温烟气治理的脱硝脱汞催化剂(150-220℃)具有重要的理论意义和工程应用价值。

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是近年来发展非常迅速的新型纳米多孔催化材料，是一种由含氮、氧等的多齿有机配体与过渡金属离子自组装而成的具有特殊孔道结构的类沸石骨架材料，也是一种很有前景的低温催化材料，具有优异的NO_x和Hg脱除性能。现有技术中已经披露了一些典型的MOFs催化剂用于脱硝或者脱汞方案。例如，201310307034.0公开了以金属骨架有机材料为催化剂用于选择性催化还原脱除氮氧化物，其主要采用水热合成法制备的Fe基MOFs材料在模拟氧化性烟气条件下进行NO_x选择性催化还原脱除。CN201410014469.0公开了金属-有机骨架材料Cu-BTC用于选择性催化还原法脱除氮氧化物，其检验了Cu基MOFs材料Cu-BTC作为催化剂低温选择性催化还原NO_x的可行性，初步优选了制备催化剂的最佳活化温度。另一方面，CN201610839050.8公开了利用金属有机骨架材料(MOFs)催化剂脱除燃煤烟气中单质汞的方法，其中将Fe基金属有机骨架材料应用于燃煤烟气中汞的脱除，在实验室研究范围内实现了单质汞80％的催化脱除效率。