[發明專利]一種脫硝脫汞復合催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410525944.0
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104324763B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 蘇勝;宋堯;向軍;王鵬鷹;曹蕃;胡松;孫路石
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J32/00;B01J35/10;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明涉及燃煤電站大氣污染物防治領域，特別是涉及一種同時脫除燃煤煙氣中汞和NO_x氣體的有機-無機復合催化劑及其制備工藝。

背景技術

煤炭的大規模利用為人類的生產生活提供了便利，但燃煤過程中排放的大氣污染物，如NO_x和重金屬汞等，對環境的威脅同樣不容忽視。NO_x是溫室效應，光化學煙霧，酸雨和臭氧層破壞的重要前驅物；而重金屬汞雖然含量甚微，但是由于其具有易揮發性，劇毒性和生物積累特性，對人體的危害極為嚴重。我國在最新出臺的國家標準(GB?13223-2011)中明確指出：氮氧化物排放量不得高于200mg/m³，并首次規定汞及其化合物排放量不得高于0.03mg/m³。為了達到法律法規中所規定的目標，開發可行、高效、廉價的脫硫脫硝脫汞技術就顯得十分必要。

殼聚糖是一種含量極為豐富的天然堿性高分子多糖，是由甲殼素部分脫乙酰化衍生物，它無毒、無味、耐熱、耐腐蝕，兼容性寬，具有優良的生物親和性，由生物合成也可以被生物降解，其分子中含有大量-NH2和-OH基團，是重金屬離子的良好吸附劑，已廣泛應用于水處理領域。現有技術已有采用殼聚糖脫除燃燒煙氣中單質汞的吸附劑。

發明專利名稱為“一種用于脫除燃燒煙氣中Hg⁰的吸附劑”，授權公告號：CN101543759B，授權公告日：2011.01.19，公開了一種用于脫除燃煤煙氣中Hg⁰的吸附劑，包括膨潤土、碘、硫酸和殼聚糖，其中膨潤土、碘、硫酸的質量比為(4-20)：1：(0.5-4)，殼聚糖占膨潤土質量的0.5％-20％，該發明吸附劑脫汞效率最高可達100％，且成本低廉，產物不產生二次污染。但是上述發明專利公開的吸附劑仍然存在明顯的缺陷與不足：一是該吸附劑僅能用于單質汞的脫除，不能同時進行脫硝處理；二是吸附劑不能再生循環使用，使用成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種脫硝脫汞復合催化劑及其制備方法，由復合催化劑由殼聚糖、二氧化鈦、金屬氧化物助催化劑組成，殼聚糖和二氧化鈦同時使用作為基體材料，使催化劑的比表面積大、表面的活性位高，能形成對反應物的有效吸附與分散，催化效率高，并且催化劑原材料來源廣泛、成本低廉，能夠再生循環使用，使用成本低。

本發明為實現技術目的采用的技術方案是：一種脫硝脫汞復合催化劑，所述脫硝脫汞復合催化劑包括質量百分比為30～40％的TiO₂、57～68％的殼聚糖、2～3％的助催化劑，所述助催化劑為CuO、MnO₂及CeO₂中的一種或其組合。

一種脫硝脫汞復合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將質量份57～68的殼聚糖加入醋酸溶液中，使用磁力攪拌器攪拌10～12小時使之充分溶解；

2)向殼聚糖醋酸溶液中加入質量份30～40的TiO₂和質量份2～3的助催化劑，然后使用NaOH溶液調節混合液的pH值至9～12，并使用磁力攪拌，超聲分散使之混合均勻；

3)采用高壓釜在130～160℃下水熱反應20～24小時，經過離心洗滌，在40～60℃下真空干燥10～12小時至恒重，得到所述脫硝脫汞復合催化劑。

與現有技術相比，本發明具備的有益效果在于：

1、本發明的脫硝脫汞復合催化劑采用二氧化鈦和殼聚糖作為基體材料，二氧化鈦和殼聚糖的同時使用不僅提高了催化劑的比表面積，使助催化劑均勻分散，同時可以豐富和提高催化劑表面的活性位，這有利于SCR反應和汞吸附氧化的進行，因此本催化劑具有較好的催化作用，在模擬煙氣實驗中，脫硝脫汞效率均可達到90％以上。

2、本發明的脫硝脫汞復合催化劑對反應物有較強的吸附分散作用，其中，殼聚糖對汞有較強的吸附作用，二氧化鈦對氨氣有較好的吸附作用，基體材料具有的良好的吸附分散作用進一步提高了本催化劑的活性和催化效率。

3、本發明的催化劑具有較強的抗SO₂中毒性，二氧化鈦和殼聚糖作為基體材料為催化劑提供了較大的比表面積和較多的表面活性位，這有利于防止SO₂與助催化劑反應并中毒，另外殼聚糖的使用提高了催化劑表面氧空位的形成，這也使催化劑具有較強的抗SO₂中毒性能。