[發明專利]一種鈷硫化物/生物質炭復合材料催化氧化脫除煙氣中氣態汞的方法

有效

• 申請號: 201811376780.4
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109200812B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 劉恢;游志文;顏旭;劉操;楊姝;謝小峰;向開松
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/64;B01J27/043
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種鈷硫化物/生物質炭復合材料催化氧化脫除煙氣中氣態汞的方法，該方法是將含汞煙氣中氣態單質汞通過鈷硫化物/生物質炭復合材料催化氧化轉化成二價汞鹽，可實現不同組成煙氣中汞的凈化。該方法可在高SO₂濃度低氯化氫濃度條件下實現高效轉化單質汞，解決了傳統脫汞催化劑易于在高濃度SO₂下失活及對HCl依賴的難題；特別是鈷硫化物/生物質炭復合材料針對含NO、NH₃和水蒸氣的煙氣依然有很好的脫汞效果，表現出具有良好的抗氨及抗水性，適用各種氣氛組分的煙氣處理。

技術領域

本發明涉及一種煙氣脫汞的方法，具體涉及一種利用鈷硫化物/生物質炭復合催化材料作為單質汞氧化催化劑用于含汞煙氣中單質汞氧化脫除的方法，屬于汞污染排放控制領域。

背景技術

汞是具有持久性、累積性、易遷移性和高度生物富集的有毒重金屬，已經被列為除了溫室氣體外唯一一種對全球范圍產生影響的污染物。2013年1月19日，聯合國環境規劃署為了控制全球汞污染問題制定了《水俁公約》，要求包括我國在內的147個成員國在減少汞排放上共同采取行動。2016年4月，我國通過了關于批準《關于汞的水俁公約》的決定，并于同年8月正式批約，由此，我國將全面開展汞污染防治履約工作。公約在2017年8月16日正式生效。作為全球最大的人為源排放國，中國的汞污染問題特別突出，在國際條約上面臨巨大的壓力。

含汞煙氣中，存在三種不同形態的汞，不同的化學性質，去除難易程度也不同：顆粒態汞Hg(p)和氧化態汞(Hg²⁺)性質穩定可被現有的除塵設備大量捕集，而單質汞(Hg⁰)惰性高，大部分難以捕集從而排入大氣中。提高單質汞向其他形態汞的轉化率是目前研究的主要方向，開發煙氣汞排放控制技術的重要原則是利用現有的煙氣污染控制裝置同步脫汞，因此其核心是單質汞的催化氧化，即在煙氣除塵裝置之后采用催化劑催化氧化。提高單質汞氧化生成二價汞的速率，使其在煙氣洗滌裝置或脫硫裝置中脫除。

有色冶煉汞排放是僅次于燃煤的第二大汞排放源，有色冶煉煙氣與其他煙氣(如燃煤煙氣)相比，具有SO₂和單質汞濃度高的特征，SO₂易導致催化劑中毒失去活性。此外，單質汞的催化氧化通常需要HCl介導，但有色冶煉煙氣中HCl含量極低。由此可見，傳統催化劑難以直接應用于有色冶煉煙氣脫汞過程中，開發一種環保、高效、廉價、抗硫性高和HCl依賴性低的復合金屬催化劑迫在眉睫；而燃煤等排放的煙氣中，除了低氯的特征外，還含有一定濃度的NO、NH₃，對于催化劑催化氧化單質汞會產生抑制作用；同時在含汞煙氣中，水蒸氣的存在更是會影響單質汞的氧化及脫除，因此，開發一種抗氨、抗水的脫汞催化劑也是至關重要。

Co₉S₈由于其復雜的結構和特性，已經引起了人們的關注。目前，Co₉S₈主要作為一種重要的氫化脫硫催化劑和磁性材料等。而Co₉S₈的復合材料多作為電極材料用于電催化領域等，如中國專利(CN104229731A)公開了一種Co9S8/石墨烯復合儲氫材料及其制備方法，儲氫材料最大儲氫容量可達3.73wt％，將Co9S8/石墨烯復合儲氫材料制備成電池，在循環20次后，儲氫能力仍保持在88％以上，在1000mA/g的放電電流密度條件下，其放電能力仍保持在80％以上。但是，目前還沒有將其作為催化氧化脫汞催化劑使用的相關報道。

發明內容