一种汞吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种汞吸附剂，所述汞吸附剂包括预处理过的废FCC催化剂以及负载在所述废FCC催化剂上的脱汞无机盐，其中，所述脱汞无机盐是卤化盐和/或硫酸盐。本发明专利技术还提供了所述汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将废FCC催化剂在超声条件下用有机溶剂充分浸润；2)迅速加热浸润后的废FCC催化剂至所述有机溶剂的沸点以上；3)焙烧步骤2)中处理过的废FCC催化剂；4)采用浸渍法在焙烧后的废FCC催化剂上负载所述脱汞无机盐；5)干燥。本发明专利技术还提供了所述的汞吸附剂剂在吸附脱除燃煤烟气中的汞中的应用，优选地，所述吸附在60‑300℃条件下进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油炼制行业固体废弃物的利用及燃煤烟气脱汞的应用领域，具体而言，涉及一种汞吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
汞污染具有持久性、迁移性、生物累积性和强毒性等特征，受到各国政府和科研人员的广泛关注。在大气汞的排放来源中，人为排放是汞的主要排放来源，由于人类活动导致的汞排放量持续增加，目前地球上大气汞的沉降速率已经是二十世纪的数倍。我国是一个富煤、少气和贫油的国家，煤炭作为我国储量最大的一次能源在改革开放三十年的时间内起到了举足轻重的作用。我国煤中汞的平均含量为0.19μg/g，比世界水平高出0.7个百分点。在近五十年内，我国的现有的能源消费结构不会改变，因此，控制燃煤大气汞的排放是当前控制大气汞污染控制、履行联合国《水俣公约》的主要措施之一。当前燃煤烟气大气汞控制技术主要依靠吸附剂的吸附，其中公认效果最好的吸附剂为活性炭，但活性炭生产和使用成本较高，不符合可持续发展的目标。因此，开发使用简单、价格低廉和高效的燃煤烟气汞吸附剂对于我国的环境保护和汞履约具有重要意义。全世界通过石油炼制过程产生的废FCC催化剂的总量约为150～170kt/a，传统的掩埋处理造成了土壤、水和大气的严重污染。工业发
达国家已经明令禁止向自然环境排放废FCC催化剂，这也使得废FCC催化剂的处理与利用得到重视。废FCC催化剂是拥有大量微孔和比表面积的分子筛构成的，根据其结构特点，通过结构修饰的再生改性制备出吸附性能优异、工程应用效果极佳的燃煤汞吸附剂，既解决了废FCC催化剂和大气汞排放对环境造成污染的问题，又可以变废为宝，回收利用废FCC催化剂吸附剂，产生经济效益。专利CN104401990A公开了一种烟气脱汞专用活性炭的制备方法，该方法首先将选好的煤进行磨粉，按重量比将煤粉、煤焦油、水和活化催化剂均匀混合，然后压制成型、烘干、炭化、活化，活化后的炭料加到HNO3溶液中室温下浸泡，接着将取出后的活性炭用水反复冲洗、烘干、放入KI或FeCl3或CuCl2的溶液中浸渍，最后将浸渍后的活性炭干燥、破碎筛分得到烟气脱汞专用活性炭的成品。上述专利技术提供了烟气脱汞专用活性炭的制备方法，虽然其汞脱除效率高，但其活化温度高，耗能大，生产和使用成本高，不利于烟气中汞脱除产业的可持续发展。专利CN10445009A公开了一种利用废甲醇催化剂制备脱汞剂的方法，其步骤包括：(1)将废甲醇催化剂粉碎并与粘结剂混合，将混合物挤条成型，干燥、焙烧得到脱汞剂前体；(2)将脱汞剂前体与含硫废气接触进行硫化处理，干燥即得所述脱汞剂。上述技术制得的脱汞剂虽然提高了脱汞剂的汞容，但其制备过程中产生的废气需要处理，提高了附加成本，并且脱汞剂的再生和回收难以实现，容易产生二次污染。专利CN104888806A则公开了一种钒钛基蜂窝状脱硝催化剂联合脱硝脱汞改性的再生方法。首先将可再生的SCR催化剂用去离子水、强碱或强酸溶液超声清洗，除去催化剂内积灰和中毒元素；接着将清洗后的催化剂进入联合脱硝脱汞再生液中，至催化剂活性稳定；最后将活化后的催化剂转移至微波炉中通过微波加热的方式干燥和煅烧得到脱硝催化剂。上述再生后所得的催化剂，虽然恢复脱硝活性的同时引入了联合氧化脱汞的能力，但其脱硝和脱汞效率偏低，尚达不到烟气净化的要求。有鉴于此，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种汞吸附剂，汞吸附剂采用废FCC催化剂作为原料，可以节约资源，降低生产成本，而且还能减少废FCC催化剂填埋处理带来的资源浪费和环境问题。本专利技术的第二目的在于提供所述汞吸附剂的制备方法，该方法工艺成熟，稳定可控，再现性好。本专利技术的第三目的在于提供所述汞吸附剂的应用，所述汞吸附剂可以用于燃煤烟气脱汞，实现以废治废，变废为宝，取得环境与经济利益最大化的效益。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术的一个方面涉及一种汞吸附剂，所述汞吸附剂包括预处理过的废FCC催化剂以及负载在所述废FCC催化剂上的脱汞无机盐，其中，所述脱汞无机盐是卤化盐和/或硫酸盐。本专利技术使用废FCC催化剂作为脱汞无机盐的载体，通过将脱汞无机盐负载在预处理过的废FCC催化剂上制备脱汞吸附剂。废FCC催化剂属于污染物，传统的掩埋处理造成了土壤、水和大气的严重污染，本专利技术通过预处理FCC催化剂并将其最终制备成脱汞吸附剂实现了以废制废、变废为宝的效果，通过回收利用废FCC催化剂，既一定程度上解决了废FCC催化剂的处理问题，又能使其被再度利用从而解决含汞烟气的处理问题。优选地，所述汞吸附剂中脱汞无机盐的质量分数为0.1％-10％。脱汞无机盐的质量分数过低时，汞吸附剂无法起到有效的脱汞作用，而质量分数高于10％时，随着其质量分数的进一步增加，脱汞能力不再提升。优选地，所述脱汞无机盐是氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化铜、氯化
铁、溴化钾、溴化钠、溴化铜、溴化铵、碘化钾、硫酸铁、硫酸铜和硫酸锰中的一种或几种。本专利技术的另一方面涉及所述汞吸附剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)将废FCC催化剂在超声条件下用有机溶剂充分浸润；2)迅速加热浸润后的废FCC催化剂至所述有机溶剂的沸点以上；3)焙烧步骤2)中处理过的废FCC催化剂；4)采用浸渍法在焙烧后的废FCC催化剂上负载所述脱汞无机盐；5)干燥。废FCC催化剂是拥有大量微孔和比表面积的分子筛构成的，根据其结构特点，本专利技术先利用低沸点有机溶剂在超声条件下浸润废FCC催化剂，然后迅速将充分浸润的废FCC催化剂加热到有机溶剂沸点以上温度，使得浸润进入废FCC催化剂内部的有机溶剂瞬间汽化膨胀，打通废FCC催化剂孔道，清除孔道内沉积的杂质，起到活化作用。随后在预处理过的废FCC催化剂上通过浸渍法附着脱汞无机盐，制成脱汞吸附剂。优选地，所述有机溶剂的沸点低于100℃，优选地，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、二甲醚、乙醚和碳酸二甲酯中的一种或多种。以上溶剂的沸点较低，在迅速升温后可以在瞬间汽化膨胀，从而带出通道内的阻塞物，起到活化FCC催化剂负载能力的作用。优选地，所述步骤2)中的加热过程为将浸润后的废FCC催化剂迅速放入高于100℃烘箱或马弗炉内，或者沸点温度水或有机溶剂迅速倒入盛装废FCC催化剂的容器内使其内部升温汽化膨胀。本方法中的加热需要在短时间内进行升温，实际操作中可在烘箱或马弗炉中将浸润了有机溶剂的废FCC催化剂迅速加温至该有机溶剂的沸点以上，或将开水浇淋在浸润了有机溶剂的废FCC催化剂上。升温过程必须迅
速，控制升温时间在10秒～60秒以内，否则无法使得有机溶剂能够在瞬间汽化膨胀，从而造成清除效果不佳。优选地，所述步骤3)中的焙烧温度为300-600℃，焙烧时间为1-6h。焙烧的目的在于烧去废FCC催化剂上的积碳，积碳会导致废FCC催化剂的比表面积降低从而影响其负载能力，焙烧温度低于300℃或焙烧时间小于1h时，焙烧不充分从而不能完全去除积碳，而根据申请人的试验数据表明，焙烧温度达到600℃或焙烧时间达到6h时，已可以将积碳完全烧除，从而无需进一步提高焙烧温度或延长焙烧时间。优选地，所述步骤4)中，浸渍法的浸渍温度为25-60℃，浸渍时间为0.5-6h。浸渍温度过低和过高时都会影响浸渍法负载脱汞无机盐的效果。优选地，所述步骤5)中，干燥的温度为60-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汞吸附剂，其特征在于，所述汞吸附剂包括预处理过的废FCC催化剂以及负载在所述废FCC催化剂上的脱汞无机盐，其中，所述脱汞无机盐是卤化盐和/或硫酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种汞吸附剂，其特征在于，所述汞吸附剂包括预处理过的废FCC催化剂以及负载在所述废FCC催化剂上的脱汞无机盐，其中，所述脱汞无机盐是卤化盐和/或硫酸盐。2.根据权利要求1所述的汞吸附剂，其特征在于，所述汞吸附剂中脱汞无机盐的质量分数为0.1％-10％。3.根据权利要求1所述的汞吸附剂，其特征在于，所述脱汞无机盐是氯化钠、氯化钾、氯化铵、氯化铜、氯化铁、溴化钾、溴化钠、溴化铜、溴化铵、碘化钾、硫酸铁、硫酸铜和硫酸锰中的一种或几种。4.权利要求1-3中任意一项所述的汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将废FCC催化剂在超声条件下用有机溶剂充分浸润；2)迅速加热浸润后的废FCC催化剂至所述有机溶剂的沸点以上；3)焙烧步骤2)中处理过的废FCC催化剂；4)采用浸渍法在焙烧后的废FCC催化剂上负载所述脱汞无机盐；5)干燥。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓双，王华生，陈小鹏，王琳琳，梁杰珍，张凡，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，广西大学，
类型：发明
国别省市：北京;11