鉬負(fù)載型催化劑對燃煤煙氣汞催化氧化作用的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、作為最大的人為汞排放源，從燃煤電廠中釋放的汞受到了越來越多的關(guān)注。利用燃煤電廠配置的煙氣污染物控制裝置協(xié)同脫除單質(zhì)汞是一種經(jīng)濟(jì)可行的汞排放控制方式。其主體思想是利用濕法脫硫裝置將Hg2+控制在脫硫水中，該方法的應(yīng)用前提是需要將煙氣中的Hg0氧化成Hg2+，以提高煙氣中二價(jià)汞的含量，因此探索一種高效的汞氧化催化劑對于解決燃煤電廠中汞排放問題具有重要的科學(xué)研究和工程應(yīng)用價(jià)值。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、裴槍γ撓跹芯恐性阝佲C催化劑中添加

2、MoO3后會(huì)明顯增強(qiáng)催化劑的抗硫和抗砷中毒能力的特性。首先探討了 MoO3在 V2O5-MoO3/TiO2這種傳統(tǒng)脫硝催化劑催化氧化汞的過程中所起的作用。結(jié)果顯示當(dāng)在 V2O5/TiO2中添加 MoO3后顯著提高了催化劑在6％O2/N2氣氛下氧化汞的能力。不含V2O5的MoO3/TiO2催化劑并沒有表現(xiàn)出任何氧化汞的能力，因此可以推測 Mo在 V2O5-MoO3/TiO2氧化 Hg0的過程中所起的作用并不是直接參與Hg0的氧化過程，而是

3、協(xié)助O2將V3+氧化成V5+。V2O5-MoO3/TiO2催化O2氧化Hg0的過程遵循Mars-Maessen機(jī)理。
　　⑵討論了各種燃煤煙氣成分對V2O5-MoO3/TiO2催化氧化 Hg0的影響以及該催化劑在真實(shí)燃煤煙氣中氧化 Hg0的能力。燃煤煙氣成分影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 O2為V2O5-MoO3/TiO2催化HCl氧化汞提供了必須的晶格氧，因此在有O2存在的氣氛中，HCl顯著促進(jìn)了其對汞的氧化。NO則無論在有無O2存在的條件

4、下，均會(huì)促進(jìn)該催化劑對Hg0的氧化。煙氣中存在的SO2，NH3和H2O則抑制了該催化劑對Hg0的氧化，H2O對V2O5-MoO3/TiO2氧化汞的抑制作用最強(qiáng)，而且對催化劑表面造成了不可逆的損壞。在實(shí)際電廠燃煤煙氣中，該催化劑表現(xiàn)出了較強(qiáng)的汞氧化能力，其脫汞效率能夠達(dá)到90%以上，該實(shí)際電廠所配置的選擇性催化還原(SCR)脫硝系統(tǒng)卻表現(xiàn)出了極差的汞氧化能力，主要原因在于該 SCR脫硝系統(tǒng)已經(jīng)在這種復(fù)雜的高溫環(huán)境中運(yùn)行了35000h，其催

5、化氧化汞的活性受到了較大程度抑制。
　　⑶探討了載錳碳納米管(Mn/CNT)和鉬改性載錳碳納米管(Mn-Mo/CNT)這類低溫催化劑催化氧化汞的性能，結(jié)果表明Mn/CNT在無HCl存在的情況下也能在較低溫度下(150~250℃)較好的催化O2氧化Hg0，而且在有少量HCl存在時(shí)即可達(dá)到較高的汞氧化效率，而且Mn/CNT催化HCl氧化Hg0的過程遵循Langmuir-Hinshelwood機(jī)理。但是該催化劑抵抗SO2的能力較差，煙氣

6、中僅有的500ppm SO2也可使催化劑失去氧化汞的能力，因?yàn)镾O2會(huì)直接與Mn/CNT中的活性MnO2成分發(fā)生反應(yīng)生成錳的硫酸鹽，嚴(yán)重影響催化劑氧化汞的活性。Mn-Mo/CNT則表現(xiàn)出了較強(qiáng)的SO2抵抗能力，而且低濃度SO2促進(jìn)了Mn-Mo/CNT對Hg0的氧化，主要原因在于Mo能夠使SO2向利于汞氧化的SO3轉(zhuǎn)化，SO3會(huì)將煙氣中的Hg0氧化成二價(jià)汞，并且SO2與Mo比它與Mn具有更強(qiáng)的親和力，因此Mo的添加同時(shí)保證了催化劑中MnO

7、2的催化活性。長時(shí)間復(fù)雜煙氣測試結(jié)果表明Mn-Mo/CNT是一種高效的低溫汞氧化催化劑，并且其催化HCl氧化Hg0的過程仍然遵循Langmuir-Hinshelwood機(jī)理。
　　⑷結(jié)合Mn-Mo/CNT的對高濃度SO2的強(qiáng)抵抗特性，將該鉬改性碳基材料應(yīng)用于富氧高濃度SO2氣氛中去脫除Hg0。作為對比，文中也討論了一種商業(yè)活性炭對富氧煙氣中Hg0的脫除效果。結(jié)果表明高濃度CO2不會(huì)對該商業(yè)活性炭吸附汞造成影響，但是高濃度的H2O和