一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法

摘要

一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA‑15基载银吸附剂的制备方法，属于环境保护及大气污染控制技术领域。制备步骤主要如下：将介孔二氧化硅SBA‑15加入到银氨溶液中，通过浸渍得到前躯体，然后通过惰性气氛下热还原得到SBA‑15基负载纳米银颗粒的脱汞吸附剂。该制备方法简单可靠，无银损失，无需使用还原剂，成本低廉，易于工业化应用。通过此方法制备的吸附剂比表面积相对较大，银颗粒保持纳米尺寸，脱汞效率高，脱汞容量高，再生简单，再生吸附剂脱汞效率和容量无明显损失，可以循环使用，应用成本较低。因此，该吸附剂是一种具有工业应用前景的脱汞材料。

权利要求

1.一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一定量硝酸银溶解于水，加入氨水，制得银氨溶液，然后加入介孔二氧化硅SBA-

15，搅拌，超声，静置，蒸干，筛分，得到前躯体；

(2)将上述前躯体置于管式炉中在惰性气体氛围下180～300℃下煅烧2～5小时，得到SBA-15基负载纳米银颗粒的脱汞吸附剂。

2.根据权利要求1所述一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的氨水质量浓度为0.5％～15％。

3.根据权利要求1所述一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的超声时间为0.1～4小时。

4.根据权利要求1所述一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的静置时间为10～72小时。

5.根据权利要求1所述一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的蒸干温度为50～110℃。

6.根据权利要求1所述一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)的惰性气体气氛是氮气或者氩气。

说明书

一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于环境保护及大气污染控制技术领域，涉及一种燃煤电厂烟气脱汞吸附剂的制备方法。

背景技术

[0002] 燃煤汞污染是继燃煤硫和氮氧化物污染之后的又一大气污染问题，引起人们广泛关注。燃煤电厂被认为是最重要的人为汞排放源之一。根据我国环保部颁布的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)：自2015年1月1日起，我国燃煤电厂将执行0.03mg/m3的汞及其化合物排放限值。利用电厂现有的大气污染物控制设备实现汞的脱除在很大程度上取0
决于烟气中汞的形态分布。燃烧中汞的排放有三种形态：气相单质汞(Hg)、气相氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞(HgP)。氧化态汞由于具有水溶性可被湿法脱硫装置脱除，大部分颗粒态汞则可被静电除尘器或布袋除尘器脱除(取决于除尘效益)，而气相单质汞绝大部分会以气态的形式进入到大气中。因此，气相单质汞的高效脱除是控制燃煤烟气中汞排放的关键和难点。

[0003] 传统的汞排放控制技术是主要采用活性炭喷射技术(ACI)，其脱汞效率既受到喷入量的影响，也受到烟气温度、成分以及自身特性的影响。由于活性炭对气体污染物吸附选择性差，难以再生和循环使用，造成其运行成本高昂，难以在燃煤电厂大规模应用。

[0004] 利用贵金属如Pd，Pt，Au，Ag能与汞形成稳定的汞齐是有效捕集汞的另一途径，但需要合适的载体。介孔二氧化硅SBA-15是一种优良的载体，比表面积大，孔径均一，水热稳定性好，机械强度高，能在其介孔内负载贵金属纳米颗粒尤其是银颗粒，增加吸附汞的能力。研究表明，采用柠檬酸钠还原得到的负载纳米银颗粒的SBA-15吸附剂在150℃下其脱汞效率达到100％，而银汞齐在227℃以上可分解释放汞实现再生，由于此吸附剂可以再生和循环使用，大大降低其脱汞成本，具有一定的应用前景。但是由于其合成过程存在需要使用还原剂，银大量损失等问题，并且脱汞容量也相对较低(～60μg/g)，限制了其大规模使用。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法。本发明合成方法简单可靠，无银损失，无需使用还原剂，成本低廉，易于工业化应用。并且，通过本方法制备的SBA-15基载银吸附剂脱汞效率和容量极高，温度适用广(50～200℃)，具有极大的应用前景。

[0006] 一种上述用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

[0007] (1)将一定量硝酸银溶解于水，加入氨水，制得银氨溶液，然后加入介孔二氧化硅SBA-15，搅拌，超声，静置，蒸干，筛分，得到前躯体；

[0008] (2)将上述前躯体置于管式炉中在惰性气体氛围下180～300℃下煅烧2～5小时，得到SBA-15基负载纳米银颗粒的脱汞吸附剂。

[0009] 其中，步骤(1)中的氨水质量浓度为0.5％～15％；

[0010] 步骤(1)中的超声时间为0.1～4小时；

[0011] 步骤(1)中的静置时间为10～72小时；

[0012] 步骤(1)中的蒸干温度为50～110℃；

[0013] 步骤(2)的惰性气体气氛是氮气或者氩气。

[0014] 本发明提供了一种用于燃煤电厂烟气脱汞SBA-15基载银吸附剂的制备方法，本发明具有以下优点和效果：

[0015] (1)吸附剂制备方法简单，稳定可靠，无需还原剂，可精确控制银的含量，合成成本相对低廉，适用于工业化大规模生产；

[0016] (2)合成的SBA-15载银吸附剂比表面积相对较大，银颗粒保持纳米尺寸，脱汞效率高，脱汞容量高，再生简单，再生吸附剂脱汞效率和容量无明显损失，因此可循环使用，应用成本低；

[0017] (3)本吸附剂工艺适应性和兼容性好，适合与除尘和脱硫设备串联使用，特别适合于具有脱硫和除尘设备的老企业扩展用于脱汞的升级改造，降低了设备安装和使用费用。

附图说明

[0018] 图1为本发明SBA-15基载银吸附剂的制备流程示意图；

[0019] 图2为SBA-15以及实施例1和2制备的吸附剂的XRD图；

[0020] 图3为SBA-15以及实施例1制备的吸附剂的TEM、EDX图；

[0021] 图4为吸附剂汞穿透测试示意图；

[0022] 图5为吸附剂脱汞容量、脱汞效率测试示意图。

具体实施方式

[0023] 以下结合具体实施例来对本发明作进一步的说明，但本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所描述之范围。

[0024] 各实施例中所使用的化学品均可通过公开商业途径获得。

[0025] 实施例1

[0026] (1)将524.7mg硝酸银溶解于去离子水，滴加质量浓度为5％的氨水，直到棕色沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液，然后加入3g介孔二氧化硅SBA-15，搅拌后超声3小时，静置21小时，100℃下蒸干，筛分置100目，得到前躯体；

[0027] (2)将上述前躯体置于管式炉中，在250℃氮气氛围下煅烧4小时，得到载银量为10％的脱汞吸附剂。

[0028] 首先进行了吸附剂的汞穿透测试，主要评价吸附剂在不同温度下瞬间吸附汞的能力，测试条件是：载气N2，流量为50ml/min，注射汞饱和蒸汽体积为200μL(25℃下)，吸附剂用量为30mg。测试结果表明，在50～200℃范围内，吸附剂吸附汞的效率为100％；

[0029] 然后测量了吸附剂吸附汞的容量，测试条件：载气N2，流量为50ml/min，Hg0浓度为3
530μg/m ，吸附剂用量为30mg,测试温度为150℃。测试结果表明，汞穿透1％时其脱汞容量为11.9mg/g；

[0030] 接着测试了吸附剂的再生性能，再生温度为300℃，流量200ml/min的N2吹扫吸附剂20分钟，然后进行吸附剂的汞穿透测试以及容量测试。测试温度为150℃，测试结果表明，5个循环内吸附剂脱汞能力无明显衰减；

[0031] 最后将吸附剂置于模拟烟气的实验系统上进行脱汞性能测试。模拟烟气条件如下：5％O2,15％CO2,600ppmSO2,200ppm NO,4％H2O,20ppm HCl，Hg0浓度为125.3μg/m3，平衡气体为N2,流量为1L/min，吸附剂用量为15mg，测试时间1小时，测试温度为150℃。测试结果表明，其脱汞容量为459μg/g，平均脱汞效率为91.6％。

[0032] 实施例2

[0033] (1)将248.5mg硝酸银溶解于去离子水，滴加质量浓度为1％的氨水，直到棕色沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液，然后加入3g介孔二氧化硅SBA-15，搅拌后超声1小时，静置30小时，60℃下蒸干，筛分置100目，得到前躯体；

[0034] (2)将上述前躯体置于管式炉中，在280℃氩气氛围下煅烧2小时，得到载银量为5％的脱汞吸附剂。

[0035] 首先进行了吸附剂的汞穿透测试，主要评价吸附剂在不同温度下瞬间吸附汞的能力，测试条件是：载气N2，流量为50ml/min，注射汞饱和蒸汽体积为200μL(25℃下)，吸附剂用量为30mg。测试结果表明，在50～200℃范围内，吸附剂吸附汞的效率为100％；

[0036] 然后测量了吸附剂吸附汞的容量，测试条件：载气N2，流量为50ml/min，Hg0浓度为530μg/m3，吸附剂用量为30mg，测试温度为150℃。测试结果表明，汞穿透1％时其脱汞容量为4.6mg/g；

[0037] 接着测试了吸附剂的再生性能，再生温度为300℃，流量200ml/min的N2吹扫吸附剂20分钟，然后进行吸附剂的汞穿透测试以及容量测试。测试温度为150℃，测试结果表明，5个循环内吸附剂脱汞能力无明显衰减；

[0038] 最后将吸附剂置于模拟烟气的实验系统上进行脱汞性能测试。模拟烟气条件如下：5％O2,15％CO2,600ppmSO2,200ppm NO,4％H2O,20ppm HCl，Hg0浓度为125.3μg/m3，平衡气体为N2,流量为1L/min，吸附剂用量为15mg，测试时间1小时，测试温度为150℃。测试结果表明，其脱汞容量为310.7μg/g，平均脱汞效率为62％。

[0039] 上述各实施例对本发明进行了更详细的描述，不应将此理解为本发明的主题范围仅限于上述实施例。只要在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均属于本发明的保护范围之内。