一種用于燃煤電廠煙氣脫汞SBA?15基載銀吸附劑的制備方法與流程

本發明屬于環境保護及大氣污染控制技術領域，涉及一種燃煤電廠煙氣脫汞吸附劑的制備方法。

背景技術：

燃煤汞污染是繼燃煤硫和氮氧化物污染之后的又一大氣污染問題，引起人們廣泛關注。燃煤電廠被認為是最重要的人為汞排放源之一。根據我國環保部頒布的火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)：自2015年1月1日起，我國燃煤電廠將執行0.03mg/m³的汞及其化合物排放限值。利用電廠現有的大氣污染物控制設備實現汞的脫除在很大程度上取決于煙氣中汞的形態分布。燃燒中汞的排放有三種形態：氣相單質汞(Hg⁰)、氣相氧化態汞(Hg²⁺)和顆粒態汞(Hg^P)。氧化態汞由于具有水溶性可被濕法脫硫裝置脫除，大部分顆粒態汞則可被靜電除塵器或布袋除塵器脫除(取決于除塵效益)，而氣相單質汞絕大部分會以氣態的形式進入到大氣中。因此，氣相單質汞的高效脫除是控制燃煤煙氣中汞排放的關鍵和難點。

傳統的汞排放控制技術是主要采用活性炭噴射技術(ACI)，其脫汞效率既受到噴入量的影響，也受到煙氣溫度、成分以及自身特性的影響。由于活性炭對氣體污染物吸附選擇性差，難以再生和循環使用，造成其運行成本高昂，難以在燃煤電廠大規模應用。

利用貴金屬如Pd，Pt，Au，Ag能與汞形成穩定的汞齊是有效捕集汞的另一途徑，但需要合適的載體。介孔二氧化硅SBA-15是一種優良的載體，比表面積大，孔徑均一，水熱穩定性好，機械強度高，能在其介孔內負載貴金屬納米顆粒尤其是銀顆粒，增加吸附汞的能力。研究表明，采用檸檬酸鈉還原得到的負載納米銀顆粒的SBA-15吸附劑在150℃下其脫汞效率達到100％，而銀汞齊在227℃以上可分解釋放汞實現再生，由于此吸附劑可以再生和循環使用，大大降低其脫汞成本，具有一定的應用前景。但是由于其合成過程存在需要使用還原劑，銀大量損失等問題，并且脫汞容量也相對較低(～60μg/g)，限制了其大規模使用。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種用于燃煤電廠煙氣脫汞SBA-15基載銀吸附劑的制備方法。本發明合成方法簡單可靠，無銀損失，無需使用還原劑，成本低廉，易于工業化應用。并且，通過本方法制備的SBA-15基載銀吸附劑脫汞效率和容量極高，溫度適用廣(50～200℃)，具有極大的應用前景。

一種上述用于燃煤電廠煙氣脫汞SBA-15基載銀吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將一定量硝酸銀溶解于水，加入氨水，制得銀氨溶液，然后加入介孔二氧化硅SBA-15，攪拌，超聲，靜置，蒸干，篩分，得到前軀體；

(2)將上述前軀體置于管式爐中在惰性氣體氛圍下180～300℃下煅燒2～5小時，得到SBA-15基負載納米銀顆粒的脫汞吸附劑。

其中，步驟(1)中的氨水質量濃度為0.5％～15％；

步驟(1)中的超聲時間為0.1～4小時；

步驟(1)中的靜置時間為10～72小時；

步驟(1)中的蒸干溫度為50～110℃；

步驟(2)的惰性氣體氣氛是氮氣或者氬氣。

本發明提供了一種用于燃煤電廠煙氣脫汞SBA-15基載銀吸附劑的制備方法，本發明具有以下優點和效果：

(1)吸附劑制備方法簡單，穩定可靠，無需還原劑，可精確控制銀的含量，合成成本相對低廉，適用于工業化大規模生產；

(2)合成的SBA-15載銀吸附劑比表面積相對較大，銀顆粒保持納米尺寸，脫汞效率高，脫汞容量高，再生簡單，再生吸附劑脫汞效率和容量無明顯損失，因此可循環使用，應用成本低；

(3)本吸附劑工藝適應性和兼容性好，適合與除塵和脫硫設備串聯使用，特別適合于具有脫硫和除塵設備的老企業擴展用于脫汞的升級改造，降低了設備安裝和使用費用。

附圖說明

圖1為本發明SBA-15基載銀吸附劑的制備流程示意圖；

圖2為SBA-15以及實施例1和2制備的吸附劑的XRD圖；

圖3為SBA-15以及實施例1制備的吸附劑的TEM、EDX圖；

(圖a，b是SBA-15的TEM圖，圖c，d是吸附劑的TEM圖，圖e是圖d的放大圖，圖f是圖d下半區域的暗場像，圖g是吸附劑的EDX圖,圖h，i是銀顆粒的HRTEM)

圖4為吸附劑汞穿透測試示意圖；

圖5為吸附劑脫汞容量、脫汞效率測試示意圖。

具體實施方式

以下結合具體實施例來對本發明作進一步的說明，但本發明所要求保護的范圍并不局限于實施例所描述之范圍。

各實施例中所使用的化學品均可通過公開商業途徑獲得。

實施例1

(1)將524.7mg硝酸銀溶解于去離子水，滴加質量濃度為5％的氨水，直到棕色沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液，然后加入3g介孔二氧化硅SBA-15，攪拌后超聲3小時，靜置21小時，100℃下蒸干，篩分置100目，得到前軀體；

(2)將上述前軀體置于管式爐中，在250℃氮氣氛圍下煅燒4小時，得到載銀量為10％的脫汞吸附劑。

首先進行了吸附劑的汞穿透測試(圖5所示)，主要評價吸附劑在不同溫度下瞬間吸附汞的能力，測試條件是：載氣N₂，流量為50ml/min，注射汞飽和蒸汽體積為200μL(25℃下)，吸附劑用量為30mg。測試結果表明，在50～200℃范圍內，吸附劑吸附汞的效率為100％；

然后測量了吸附劑吸附汞的容量(圖6所示)，測試條件：載氣N₂，流量為50ml/min，Hg°濃度為530μg/m³，吸附劑用量為30mg,測試溫度為150℃。測試結果表明，汞穿透1％時其脫汞容量為11.9mg/g；

接著測試了吸附劑的再生性能，再生溫度為300℃，流量200ml/min的N₂吹掃吸附劑20分鐘，然后進行吸附劑的汞穿透測試以及容量測試。測試溫度為150℃，測試結果表明，5個循環內吸附劑脫汞能力無明顯衰減；

最后將吸附劑置于模擬煙氣的實驗系統上進行脫汞性能測試(圖6所示)。模擬煙氣條件如下：5％O₂,15％CO₂,600ppmSO₂,200ppm NO,4％H₂O,20ppm HCl，Hg°濃度為125.3μg/m³，平衡氣體為N₂,流量為1L/min，吸附劑用量為15mg，測試時間1小時，測試溫度為150℃。測試結果表明，其脫汞容量為459μg/g，平均脫汞效率為91.6％。

實施例2

(1)將248.5mg硝酸銀溶解于去離子水，滴加質量濃度為1％的氨水，直到棕色沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液，然后加入3g介孔二氧化硅SBA-15，攪拌后超聲1小時，靜置30小時，60℃下蒸干，篩分置100目，得到前軀體；

(2)將上述前軀體置于管式爐中，在280℃氬氣氛圍下煅燒2小時，得到載銀量為5％的脫汞吸附劑。

首先進行了吸附劑的汞穿透測試(圖5所示)，主要評價吸附劑在不同溫度下瞬間吸附汞的能力，測試條件是：載氣N₂，流量為50ml/min，注射汞飽和蒸汽體積為200μL(25℃下)，吸附劑用量為30mg。測試結果表明，在50～200℃范圍內，吸附劑吸附汞的效率為100％；

然后測量了吸附劑吸附汞的容量(圖6所示)，測試條件：載氣N₂，流量為50ml/min，Hg°濃度為530μg/m³，吸附劑用量為30mg，測試溫度為150℃。測試結果表明，汞穿透1％時其脫汞容量為4.6mg/g；

接著測試了吸附劑的再生性能，再生溫度為300℃，流量200ml/min的N₂吹掃吸附劑20分鐘，然后進行吸附劑的汞穿透測試以及容量測試。測試溫度為150℃，測試結果表明，5個循環內吸附劑脫汞能力無明顯衰減；

最后將吸附劑置于模擬煙氣的實驗系統上進行脫汞性能測試(圖6所示)。模擬煙氣條件如下：5％O₂,15％CO₂,600ppmSO₂,200ppm NO,4％H₂O,20ppm HCl，Hg°濃度為125.3μg/m³，平衡氣體為N₂,流量為1L/min，吸附劑用量為15mg，測試時間1小時，測試溫度為150℃。測試結果表明，其脫汞容量為310.7μg/g，平均脫汞效率為62％。

上述各實施例對本發明進行了更詳細的描述，不應將此理解為本發明的主題范圍僅限于上述實施例。只要在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等均屬于本發明的保護范圍之內。