本发明专利技术公开了一种Fe2O3/粉煤灰‑凹凸棒石催化剂及其用于脱除煤气中Hg0的方法。Fe2O3/粉煤灰‑凹凸棒石催化剂，以粉煤灰‑凹凸棒石为复合载体，Fe2O3为活性组分；制备方法包括，将粉煤灰‑凹凸棒石复合载体等体积浸渍于Fe盐前驱体溶液中，搅拌均匀，室温静置，干燥，然后依次在氮气气氛和空气气氛中煅烧，制得Fe2O3/粉煤灰‑凹凸棒石催化剂；Fe2O3/粉煤灰‑凹凸棒石催化剂用于脱除煤气中Hg0的方法包括，将Fe2O3/粉煤灰‑凹凸棒石催化剂装于固定床反应器中，设置反应温度为150‑250℃，通入含Hg0的模拟煤气。与现有方法相比，本发明专利技术具有中低温范围内活性高且性能稳定、高效、可实现Hg0的无害化处理避免二次污染、制备原料经济易得工艺简单易行的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤气净化
，涉及煤气中单质汞的脱除净化，具体是一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂及其用于脱除煤气中单质汞的方法。
技术介绍
我国是能源消耗大国，煤炭在一次能源结构中所占比例很大，预计到2050年煤炭的利用仍将占50％以上。目前，我国煤炭利用以直接燃烧为主，燃煤过程中释放出SO2、NOx、Hg等污染物，污染生态环境。其中，汞由于其毒性及生物累积性，可通过食物链进入人体，会对人体健康产生严重危害。煤气化是煤化工的龙头，被认为是清洁、高效利用煤炭的重要途径，也是目前应用最为广泛的洁净煤技术。煤气化过程中，煤中的Hg会大部分以气态Hg0和Hg2+化合物的形式释放进入气相。煤气中的Hg在煤气的后续利用过程中会腐蚀管道、设备，毒化催化剂，污染生态环境，危害人体健康，因此必须在粗煤气使用之前将其净化脱除。煤气中汞的污染控制及净化脱除，已成为煤炭清洁利用的重要课题之一，引起人们的广泛关注。煤气中的Hg主要以气态的Hg0和Hg2+化合物的形式存在，其中Hg0约占气态Hg的40-60％，且其挥发性高、难溶于水，与Hg2+相比更难以通过现有的煤气净化装置脱除，因而成为煤气中Hg净化脱除的难点和重点。目前，对于煤气中Hg0的脱除尚未形成成熟的控制技术，研究较多的是通过吸附剂吸附法脱除。吸附剂吸附法主要是采用吸附剂吸附煤气中的气态Hg0和Hg2+，使它们富集于吸附剂上成为吸附态的Hg而得到脱除，目前研究较多的吸附剂是活性炭。但活性炭对Hg主要是物理吸附，受煤气温度影响很大，且存在活性炭利用率低、消耗量大、成本很高等问题。因此，急需开发经济高效的煤气脱除Hg0的技术。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂及其用于脱除煤气中Hg0的方法，目的是针对现有煤气汞污染控制技术的缺乏与不足，节省成本的同时可高效的脱除煤气中的单质汞。本专利技术是通过以下技术方案解决上述问题的：一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂，该催化剂是以粉煤灰-凹凸棒石为复合载体，Fe2O3为活性组分，其重量百分比组成是：粉煤灰-凹凸棒石复合载体90-99％，以Fe2O3为计量单位Fe的氧化物1.0-10％。一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂的制备方法，将粉煤灰-凹凸棒石复合载体等体积浸渍于Fe盐前驱体溶液中，搅拌均匀，经室温静置，干燥，然后依次在氮气气氛和空气气氛中煅烧，制得所述Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。进一步，Fe盐前驱体为Fe(NO3)3或Fe(CH3COO)3。进一步，Fe盐前驱体为Fe(NO3)3。进一步，室温静置的时间为5～12h。进一步，干燥分别经过为50～70℃干燥5～10h；再经过110～130℃干燥5～10h。进一步，干燥分别经过50℃干燥，再经过110℃干燥。进一步，氮气气氛的煅烧温度为300～400℃，煅烧时间为3～5h；空气气氛的煅烧温度为250～300℃，煅烧时间为2～4h。一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂用于脱除煤气中Hg0的方法，将Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂装于固定床反应器中，设置反应温度为150-250℃，通入含Hg0的模拟煤气。进一步，含Hg0的模拟煤气中H2S的浓度为500-2000ppm，Hg0的浓度为20-200μg/m3，空速3000-15000h-1。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、中低温范围内活性高且性能稳定；在中低温范围内具有较高的脱除煤气中Hg0的活性，且性能稳定。2、高效；煤气中Hg0的最佳脱除效率可达75％以上。3、可实现Hg0的无害化处理，避免了二次污染；煤气中H2S不仅对Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂无毒化作用，且可与Hg0反应生成HgS并吸附在Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂上，实现了Hg0的无害化处理，避免了二次污染。4、制备原料经济易得，工艺简单易行；降低了制备成本与运行成本，有利于工业应用。具体实施方式实施例1将10g粉煤灰-凹凸棒石载体等体积浸渍于8mL0.038g/mL的Fe(NO3)3溶液中，搅拌均匀，在空气中放置12h，50℃干燥5h，110℃干燥5h，然后在氮气气氛中300℃煅烧3h，空气气氛中300℃煅烧2h，制得Fe2O3负载量1wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。将该1wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化剂在反应器中程序升温至150℃后保持恒温，开始通入模拟煤气，其中H2S的浓度为1000ppm，Hg0的浓度为20μg/m3，空速3000h-1，恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为61％。实施例2将10g粉煤灰-凹凸棒石载体等体积浸渍于8mL0.380g/mL的Fe(NO3)3溶液中，搅拌均匀，在空气中放置5h，50℃干燥5h，110℃干燥12h，然后在氮气气氛中350℃煅烧4h，空气气氛中250℃煅烧4h，制得Fe2O3负载量10wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。将该10wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化剂在反应器中程序升温至150℃后保持恒温，开始通入模拟煤气，其中H2S的浓度为500ppm，Hg0的浓度为80μg/m3，空速5000h-1，恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为76％。实施例3将10g粉煤灰-凹凸棒石载体等体积浸渍于8mL0.190g/mL的Fe(NO3)3溶液中，搅拌均匀，在空气中放置8h，70℃干燥8h，110℃干燥8h，然后在氮气气氛中400℃煅烧5h，空气气氛中300℃煅烧3h，制得Fe2O3负载量5wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。将该5wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化剂在反应器中程序升温至180℃后保持恒温，开始通入模拟煤气，其中H2S的浓度为800ppm，Hg0的浓度为20μg/m3，空速10000h-1，恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为58％。实施例4将10g粉煤灰-凹凸棒石载体等体积浸渍于8mL0.304g/mL的Fe(NO3)3溶液中，搅拌均匀，在空气中放置5h，50℃干燥10h，130℃干燥10h，然后在氮气气氛中350℃煅烧3h，空气气氛中300℃煅烧2h，制得Fe2O3负载量8wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。将该8wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化剂在反应器中程序升温至200℃后保持恒温，开始通入模拟煤气，其中H2S的浓度为500ppm，Hg0的浓度为20μg/m3，空速3000h-1，恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为69％。实施例5将10g粉煤灰-凹凸棒石载体等体积浸渍于8mL0.380g/mL的Fe(NO3)3溶液中，搅拌均匀，在空气中放置10h，50℃干燥10h，110℃干燥10h，然后在氮气气氛中400℃煅烧4h，空气气氛中300℃煅烧2h，制得Fe2O3负载量10wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。将该10wt％的Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂装填于固定床石英管反应器中，两端用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Fe2O3/粉煤灰‑凹凸棒石催化剂，其特征在于，该催化剂是以粉煤灰‑凹凸棒石为复合载体，Fe2O3为活性组分，其重量百分比组成是：粉煤灰‑凹凸棒石复合载体90‑99％，以Fe2O3为计量单位Fe的氧化物1.0‑10％。
【技术特征摘要】
1.一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂，其特征在于，该催化剂是以粉煤灰-凹凸棒石为复合载体，Fe2O3为活性组分，其重量百分比组成是：粉煤灰-凹凸棒石复合载体90-99％，以Fe2O3为计量单位Fe的氧化物1.0-10％。2.一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于，将粉煤灰-凹凸棒石复合载体等体积浸渍于Fe盐前驱体溶液中，搅拌均匀，经室温静置，干燥，然后依次在氮气气氛和空气气氛中煅烧，制得所述Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂。3.根据权利要求2所述一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于，所述Fe盐前驱体为Fe(NO3)3或Fe(CH3COO)3。4.根据权利要求3所述一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于，所述Fe盐前驱体为Fe(NO3)3。5.根据权利要求2所述一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于，所述室温静置的时间为5～12h。6.根据权利要求2所述一种Fe2O3/粉煤灰-凹凸棒石催...
【专利技术属性】
技术研发人员：王钧伟，陶海兵，秦伟，杜荣斌，张庆平，方雯，闻洁雅，
申请(专利权)人：安庆师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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