[发明专利]一种双金属氧化物脱汞吸附剂的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种双金属氧化物脱汞吸附剂的制备方法和应用。该双金属氧化物脱汞吸附剂种活性金属为锰和铈，载体为纳米二氧化钛P25；在所述脱汞吸附剂中，锰的氧化物含量为5％‑15wt％，铈的氧化物含量为20wt％，余量为载体。其制备方法是采用共沉淀法负载锰盐和铈盐到纳米二氧化钛载体上，再经焙烧获得；采用本发明方法制得的脱汞吸附剂对热解煤气(含H₂S)中的单质汞在较低温度(30‑200℃)的条件下(尤其是150℃左右)就表现出较高的脱除效率和较好的稳定性。

技术领域

本发明属于气体净化技术领域，具体涉及一种锰铈双金属氧化物脱汞吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

现今，环境问题不断凸显，我们关注的不再仅仅是SO_X、NO_X的问题，重金属污染逐渐成为全球关注的焦点。其中汞污染问题日益突出，引起了密切关注，在2017年《水俣病公约》正式生效。大气中的汞主要以颗粒汞(Hg^P)、气态二价汞(Hg²⁺)和元素汞(Hg⁰)3种形式存在。针对汞的特点及大气汞污染现状，科研工作者开发了多种防治大气汞污染的有效技术，主要包括除尘设备脱汞技术、吸附剂脱汞技术、催化氧化技术以及其它一些脱汞技术。其中，颗粒态汞可以用除尘设施进行收集；根据易溶于水且易附着在颗粒物上的特点，气态二价汞也可用常规的污染物控制设备进行收集和脱除；然而由于元素汞具有难溶于水、化学稳定和易挥发的特点，目前现有的污染物控制设备对其脱除的效果不佳。但如果能将元素汞氧化为二价汞离子，则元素汞的脱除问题也将迎刃而解。除尘设备脱汞技术(包括布袋除尘器和静电除尘器)已非常成熟；吸附剂脱汞技术(包括活性炭、飞灰、钙基吸附剂和矿物类吸附剂等)和催化氧化技术是科研工作者研究的热点，以期获得高性能、低成本的吸附剂制备技术。目前，国内外对燃煤烟气的脱汞技术进行了大量研究，发展了多种有效的脱汞方法，但是关于热解煤气的脱汞技术却鲜有报道。

热解煤气是一种高效的清洁能源，在众多的工业和民用领域得到了广泛应用。但是热解煤气中都含有微量的有害元素汞(主要以单质汞的形式存在)，其不仅会造成气体处理系统中设备的腐蚀，而且会引起其他化工单元操作中贵金属催化剂的中毒，还会造成严重的环境污染，危害人体健康，因此，脱除热解煤气中的单质汞显得尤为重要。其中化学吸附法凭借其出色的脱汞效果和良好的经济性和环保性等而得到广泛应用。化学吸附法的核心技术在于高性能、低成本吸附剂的研制。

CN104801270A公开了一种用于脱除天然气中汞的吸附剂的制备方法，涉及一种添加活性组分的硫改性活性炭吸附剂的制备方法。所采用的技术方案是：将浮选精洗的煤粉、添加剂和煤焦油混捏后挤压成型，再经高温炭化步骤得到炭化料，随后再经800-950℃高温活化造孔，最终得到脱汞吸附剂。该技术方案工艺流程繁冗复杂，尤其是煤粉的精洗过程和吸附剂制备过程由于活化温度较高、活化时间长，从而大大增加了吸附剂的制造成本。

CN103285805A公开了一种脱汞剂及其制备方法，该脱汞剂以MnO₂和CoO、或CuO和MnO₂、或CoO和MoO₃、或MoO₃和MnO₂的组合为活性组分，以卤素或卤化物作为改性剂，所制得的吸附剂可有效吸附烟气、合成气和天然气以及液态物质中的金属态汞。在一种具体实施方式中，以含钛活性Al₂O₃为载体制得的吸附剂可将含汞甲烷气中的汞含量由10500μg/m³降至0.1μg/m³以下。但该吸附剂在制备过程中需分步浸渍活性金属氧化物，增加了干燥和煅烧步骤，且需要额外浸渍卤素或卤化物作为改性剂，无疑增加了吸附剂的制备成本；此外，虽然该吸附剂不需要硫化，但所浸渍的卤素尤其是液溴极易挥发、有较强的腐蚀性和毒性，易污染环境和危害人体健康。