催化剂协同脱硝脱汞的应用
催化剂协同脱硝脱汞的应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及大气污染控制技术领域，具体是涉及一种金属氧化物改性CePO4催化 剂协同脱硝脱汞的应用。
【背景技术】
[0002] 汞具有易挥发性，持久性和生物累积性，因此对生物体具有巨大的危害。由于其高 挥发性和低水溶性，汞在大气中停留时间可长达半年至两年，且容易通过长距离的大气传 输形成全球性污染。大气中的汞及其化合物、含汞的农药及化肥、以及土壤中的汞均可以被 植物吸收。当生长环境中汞含量过高时，汞就会在植物体内快速地累积，对植物产生严重毒 害，导致叶片脱落、枯萎等。在植物体内累积的汞会随着食物链进入动物及人体内造成严重 的危害。
[0003] 此外，汞可以通过消化道、呼吸道以及皮肤吸收三种方式进入人体，破坏酶和其它 蛋白质的功能并影响其重新合成，由此引起肝脏和肾脏损害甚至衰竭等各种严重后果。汞 也是一种神经毒素，可以在大脑组织中累积，导致人体运动失调、语言障碍等，甚至可以通 过母体影响胎儿的神经系统，使出生婴儿有智能发育障碍、运动机能受损、流涎等脑性小儿 麻痹症状。可见，加强大气中汞污染的控制对改善我国大气环境，保护人体健康具有非常重 要的现实意义，而针对汞脱除技术的研宄目前也成为了热点。
[0004] 燃煤电厂是汞污染最主要的人为排放源。燃煤烟气中汞主要以三种形式存在，分 别为单质汞（Hg°)、氧化态汞（Hg2+)和颗粒态汞（Η#)。其中单质汞无法通过现有的烟气处 理装置去除，成为排放到烟气中汞的主要形态。因此，对汞污染进行控制的关键是对单质汞 的控制。目前，针对单质汞的控制，主要方法是利用现有的烟气净化装置，实现协同脱汞，可 分成吸附法和氧化吸收法。其中，氧化吸收法具有处理效果好，稳定性强、投资运营成本低 等优点而成为一种比较理想的脱汞方法，其核心在于零价汞的氧化，尤其是利用SCR装置 进行协同脱硝及汞的氧化。
[0005][0006][0007][0008] 以上三种公开的催化剂分别采用不同的载体，其主要活性组分均为贵金属或过渡 金属氧化物。其中贵金属的使用降低了催化剂的经济性，而且在应用中容易氯中毒，而过渡 金属氧化物催化剂在中高温烟气中容易被硫酸化，因而抗硫性较差，影响其使用寿命。
[0009][0010][0011] 以上两种公开的矾系催化剂虽然具有良好的抗硫作用，但其零价汞氧化活性受烟 气组分影响较大，在实际的烟气条件下对汞的氧化效果不佳。
[0012] 因此，探索并研宄中高温区（250~420°C )协同脱硝脱汞催化剂，提高其抗硫性 能，提高对实际烟气组分的适应性和稳定性，就显得尤为必要。而(：#04作为一种磷酸盐，热 稳定性较好，是一种良好的高温SCR催化剂，同时具有良好的氧气和汞吸附性能。其在高温 下不会与SO2反应，因而具有较好的抗硫性能，此外还表现出良好的抗碱土金属中毒性能， 目前越来越多地被以活性物质或载体的形式应用于催化剂领域。
【发明内容】
[0013] 本发明所要解决的技术问题是克服现有SCR催化剂在实际烟气中对汞的氧化活 性较低的缺点，以及现有汞催化剂抗硫不佳的问题，提供金属氧化物改性CePO4催化剂协同 脱硝脱汞的应用，该方法采用的催化剂抗水抗硫性能好，适应性较强。
[0014] 一种金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，包括：将含单质汞和氮 氧化物的中高温烟气通入装有催化剂的催化装置中，其中催化剂的主要成分为磷酸铈，修 饰成份为钴、锰、铜、铁、钒、铈、钼、锡金属氧化物中的至少一种；所述中高温烟气的温度为 250 ~420 °C。
[0015] 上述修饰成份掺杂量过高时，催化效果反而下降；当掺杂量过低催化效率不佳。作 为优选，催化剂中，所述修饰成份的掺杂质量分数为〇. 5~3%。作为更进一步优选，所述修 饰成份的掺杂质量分数为1~2%，实验证明，在该掺杂量范围时，催化效率最好。
[0016] 作为优选，所述催化剂采用下述方法制备得到：
[0017] (1)将铈盐与磷酸混合后加入尿素，制备得到的磷酸铈；
[0018] (2)将制备得到的磷酸铈浸渍在金属盐水溶液中；所述金属盐为钴、锰、铜、铁、 钒、铈、钼、锡的可溶性盐；
[0019] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干，在空气或氮气气氛下于300~600°C锻烧 3~8小时得到催化剂。
[0020] 步骤（1)中，所述的铈盐包括硝酸铈、醋酸铈及碳酸铈中的至少一种。
[0021] 步骤⑴中，反应温度为80~100°C，反应时间为1~8h ;作为进一步优选，所述 铈盐与磷酸的反应温度为90~95°C ;所述铈盐与磷酸的反应时间为2~3h。反应结束 后，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0022] 步骤（1)中，尿素的加入主要用于磷酸铈的析出，其加入量以能够全部将磷酸铈 析出为准。
[0023] 步骤（1)中，所述铈盐与磷酸的摩尔比为1:0. 1~1。作为进一步优选，所述铈盐 与磷酸的摩尔比进一步优选为1:1。
[0024] 步骤（2)中，所述金属盐为可分解盐。所述的可分解的金属盐包括相应金属的硝 酸盐、醋酸盐及碳酸盐等。此外，钒盐还包括偏钒酸铵、硫酸氧钒及乙酰丙酮氧矾等、钼盐还 包括钼酸铵、锡盐还包括四氯化锡等。作为优选，所述金属盐为硝酸钴、硝酸锰、硝酸铜、硝 酸铁、硝酸铈、硫酸氧钒、偏钒酸铵、钼酸铵、四氯化锡、硫酸氧钒、醋酸锰中的至少一种。
[0025] 该步骤中，制备得到的催化剂的掺杂比例优选为金属的掺杂比例为1~2%。
[0026] 步骤（3)中，煅烧催化剂时的气体氛围为氮气或空气。
[0027] 步骤（3)中，催化剂的煅烧温度太高，得不到具有良好催化性能的形态，催化效 率降低；煅烧温度过低，得不到目的组成的催化剂，作为优选，所述催化剂的煅烧温度为 400~600°C。催化剂煅烧时间，也不易太长，煅烧时间太长，导致催化剂晶格塌陷，比表面 积降低，作为优选，所述催化剂的煅烧时间为3~6小时。煅烧温度与煅烧时间相适配，当 煅烧温度较高时，可适当减少煅烧时间，煅烧温度较低时，可适当增加煅烧时间，作为优选， 所述催化剂的煅烧温度为400~500°C，所述催化剂的煅烧时间为4~6小时。
[0028] 本发明的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，对中高温烟气中零 价汞的氧化效率高，且烟气中的NO对催化剂的催化效率具有促进增强作用，实用性强。此 外，该催化剂具有良好的中高温SCR活性及抗硫抗水性能。本发明可在固定床反应器中进 行。
[0029] 本发明的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用方法中，所用催化剂 同时具有较高的脱硝效率和汞氧化效率，既可以替代传统的脱硝催化剂，也可以部分取代 传统的脱硝催化剂，作为有效的补充，提高汞氧化效果。
[0030] 本发明涉及的催化剂具有良好的热稳定性和化学稳定性，可以应用在中高温烟气 (250~420°C )中，同时对S02、H20等具有良好的抗性。见13对零价汞的氧化具有较强的抑 制作用，本发明涉及的催化剂在应用中可以分成富氨区和贫氨区，贫氨区中NH3浓度较低， 对汞的氧化影响较小。
[0031] 在实验中汞氧化活性测试是在eoooootr1空速条件下进行，SCR反应活性测试是在 eooootr1的条件下进行的，远高于实际工业应用的空速条件（2000~40001!，，均表现出较 好的效果，因而具有较强的工业应用潜力。
[0032] 具体讲，本发明具有如下有益效果：
[0033] 1、本发明的应用方法操作方便，其催化剂选用普通的金属氧化物作为活性组分， 普通的金属磷酸盐作为载体，制备原料简单易得，操作方便。
[0034] 2、本发明的金属氧化物改性的CePOjf化剂具有良好的抗硫性能。350°C时，用 1200ppm SO2对催化剂处理2h后，其零价汞高温氧化活性几乎不受影响。在350°C，500ppm SO2存在的烟气条件下，催化剂运行IOh仍能维持90%左右的氧化效率。
[0035] 3、本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂具有良好的SCR活性及抗水抗硫性 能。在350°C、空速为600001Γ1、在含有500ppm SO2的条件下，13h后其SCR活性依然维持在 100%左右。继续向烟气中添加5vol % H20,5h以后，其SCR活性稳定在75%左右。
[0036] 4、本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂对烟气组分的适应性较强。本发明中 的应用方法可以充分利用烟气中的N0,极大促进零价汞的氧化。NO作为燃煤烟气中的一种 必有的高浓度的污染物，一定程度上保证了汞的氧化效果。在350 °C、空速为ΘΟΟΟΟΙΓ1、模拟 实际烟气（含有〇2、此1、302、勵等）条件下，在长达1此的实验中，其取°氧化效率基本维 持在95%左右，加入IOppm NH3，其活性依然可维持在88%左右。说明低浓度的逃逸见13对 该催化剂的Hg°氧化活性干扰较小，因此，该催化剂在SCR反应器中可以实现同时脱硝和汞 催化氧化的功能，是一种具有较强工业应用潜力的协同脱硝脱汞催化剂。
【具体实施方式】
[0037] 为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对本发明的范围无任何限制。
[0038] 实施例1
[0039] 催化剂制备：
[0040] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在80°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0041] (2)将0· 6mmol硝酸钴溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0042] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于300°C锻烧8h得到催化 剂。
[0043] 实施例2
[0044] 催化剂制备：
[0045] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为3)，在80°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0046] (2)将0· 6mmol硝酸锰溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0047] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于300°C锻烧8h得到催化 剂。
[0048] 实施例3
[0049] 催化剂制备：
[0050] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2)，在90°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0051] (2)将0· 6mmol硝酸铜溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤⑴中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0052] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于300°C锻烧8h得到催化 剂。
[0053] 实施例4
[0054] 催化剂制备：
[0055] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在90°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0056] (2)将0· 6mmol硝酸铁溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0057] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于400°C锻烧6h得到催化 剂。
[0058] 实施例5
[0059] 催化剂制备：
[0060] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0061] (2)将0· 6mmol硝酸铈溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤⑴中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0062] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于400°C锻烧6h得到催化 剂。
[0063] 实施例6
[0064] 催化剂制备：
[0065] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为3)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0066] (2)将0· 6mmol硫酸氧钒溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0067] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于400°C锻烧4h得到催化 剂。
[0068] 实施例7
[0069] 催化剂制备：
[0070] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0071] (2)将0· 6mmol偏钒酸铵溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0072] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于500°C锻烧4h得到催化 剂。
[0073] 实施例8
[0074] 催化剂制备：
[0075] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0076] (2)将0· 6mmol钼酸铵溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0077] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于500°C锻烧4h得到催化 剂。
[0078] 实施例9
[0079] 催化剂制备：
[0080] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为3)，在KKTC下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0081] (2)将0. 6mmol四氯化锡溶解于200ml去离子水中，加入0. 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0082] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于600°C锻烧4h得到催化 剂。
[0083] 实施例10
[0084] 催化剂制备：
[0085] (1)将醋酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩尔比为 3)，在KKTC下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0086] (2)将0· 6mmol硫酸氧钒溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0087] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于600°C锻烧3h得到催化 剂。
[0088] 实施例11
[0089] 催化剂制备：
[0090] (1)将碳酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩尔比为 2. 5)，在KKTC下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0091] (2)将0· 6mmol醋酸锰溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤⑴中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0092] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于600°C锻烧3h得到催化 剂。
[0093] 以上11个实施例的活性测试方法相同，分别如下所述。
[0094] 1.零价汞活性测试
[0095] +催化剂零价汞氧化活性测试
[0096] 活性实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为40-60目。初 始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3, [02] = 5%，[HC1] = 30ppm，队为载气，GHSV(气体空 速）=60000(?'测试反应温度具体取150°〇、200°〇、250°〇、300°〇、350°〇、400°〇，测试数 据详见表1。
[0097] 表1催化剂对零价汞的氧化效率/%
[0098]
[0100] 由表1的实验结果可知，采用本发明的方法制备得到的催化剂在250-400°C的 中高温区对零价汞的氧化效率均较好，特别在300-400°C高温区催化效率在90%以上，在 350-400°C高温区时，催化效率在95 %以上，在400°C时达到了最佳的催化效率。由此可知， 本发明的催化剂非常适于中高温烟气下协同脱硝脱汞。
[0101] 今NO对零价汞氧化活性的影响
[0102] NO对活性的影响实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为 40-60 目。初始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3, [02] = 5%，[NO] = 500p pm，队为载气， GHSV(气体空速）=60000(?' 测试反应温度具体取 150°C、200°C、250°C、300°C、350°C、 400°C，测试数据详见表2。
[0103] 表2 NO对零价汞的氧化效率的影响/ %
[0104]
[0105] 由表2实验结果可知，在NO存在下，本发明的催化剂对零价汞的氧化效率明显提 高，在150-400°C温度范围内，催化效率均在80%以上。由此可知，本催化剂可以充分利用 烟气中的N0,极大促进零价汞的氧化，摆脱传统催化剂对HCl的极大依赖性。
[0106] +催化剂取°氧化抗硫性测试
[0107] 抗硫实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为40-60目。初 始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3，[02] = 5%，[HC1] = 30ppm，[NO] = 500ppm，[SO2]= 500ppm，N2S载气，GHSV(气体空速）= 60000(?'测试反应温度具体取350°C，测试数据 详见表3。
[0108] 表3催化剂的抗硫活性/ % (测试温度为350 °C )
[0109]
[0110] 由表3可知，本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂SO2对催化剂处理数小时 后，其零价汞高温氧化活性几乎不受影响，本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂对烟气 组分的适应性较强，适于各种组成的烟气中使用。
[0111] 今NH3对零价汞氧化活性的影响
[0112] NH3的影响实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为40-60 目。初始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3，[02] = 5%，[HC1] = 30 ppm，[NO] = [SO2]= 500ppm，[NH3] = lOppm，队为载气，GHSV(气体空速）= 60000(?'测试反应温度具体取 350°C，测试数据详见表4。
[0113] 表4 NH3对零价汞氧化活性的影响/ % (测试温度为350°C )
[0114]
[0115] 由表4可知，順3对催化剂的零价汞氧化活性确实有不利影响，但IOppm NH 3对其 影响不大，IOh后仍能维持88%左右的效率。
[0116] 2. SCR活性测试
[0117] 今催化剂SCR活性测试
[0118] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为1.5g，颗粒度为40-60目。初 始气体浓度为：[02] = 5vol%，[NO] = [NH3] = 500ppm，队为载气，GHSV (气体空速）= 600000h-l。测试反应温度具体取 150°C、200°C、250°C、300°C、350°C、400°C，测试数据详见 表5〇
[0119] 表5催化剂的SCR活性/ % (测试温度为350 °C )
[0120]
[0121]
[0122] 由表5可知，高温条件下该催化剂具有良好的SCR活性，350°C下可以达到100 %的 脱硝效率，是一种具有应用潜力的SCR催化剂。
[0123] 今催化剂SCR抗硫性测试
[0124] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为I. 5g，颗粒度为40-60目。初始 气体浓度为：[02] = 5vol%，[NO] = [NH3] = [S02] = 500ppm，N2S载气，GHSV (气体空速） =eoooootr1。测试反应温度具体取350°C，测试数据详见表6。
[0125] 表6催化剂的抗硫性/ % (测试温度为350 °C )
[0126]
[0127] 由表6可知，高温条件下该催化剂具有优异的抗硫性能，350°C、500ppm SO2的条件 下运行13h以后仍然可以维持近100%的脱硝效率。
[0128] +催化剂SCR抗水性测试
[0129] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为I. 5g，颗粒度为40-60目。初始 气体浓度为：[02] = 5vol%，[H2O] = 5vol%，[NO] = [NH3] = 500ppm，N2为载气，GHSV (气 体空速）= 60000(?'测试反应温度具体取350°C，测试数据详见表7。
[0130] 表7催化剂的抗水性/% (测试温度为350°C )
[0131]
[0132] 由表7可知，该催化剂抗水性能较好，350°C、5vol % H2O条件下运行6h以后仍然 可以维持92 %左右的脱硝效率。
[0133] +催化剂SCR同时抗水抗硫性测试
[0134] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为I. 5g，颗粒度为40-60目。初始 气体浓度为：[02] = 5vol%，[H2O] = 5vol%，[NO] = [NH3] = [S02] = 500ppm，N2为载气， GHSV(气体空速）= 600000h-l。测试反应温度具体取350°C，测试数据详见表8。
[0135] 表8催化剂的同时抗水抗硫活性/% (测试温度为350°C )
[0136]
[0137]
[0138] 由表8可知，高温条件下该催化剂具有优异的同时抗水抗硫性能，350°C、500ppm S02、5vol% H2O条件下运行IOh以后其脱硝效率依然可达到75%左右并维持稳定。
【主权项】
1. 一种金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征在于，包括：将含单 质汞和氮氧化物的中高温烟气通入装有催化剂的催化装置中，其中催化剂的主要成分为磷 酸铈，修饰成份为钴、锰、铜、铁、钒、铈、钼、锡金属氧化物中的至少一种；所述中高温烟气的 温度为250~420 °C。2. 根据权利要求1所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，催化剂中，所述修饰成份的掺杂质量分数为〇. 5~3%。3. 根据权利要求1所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，所述催化剂采用下述方法制备得到： (1) 将铈盐与磷酸混合后加入尿素，制备得到的磷酸铈； (2) 将制备得到的磷酸铈浸渍在金属盐水溶液中；所述金属盐为钴、锰、铜、铁、钒、铈、 钼、锡的可溶性盐； (3) 将步骤（2)中所得的混合物烘干，在空气或氮气气氛下于300~600°C锻烧3~8 小时得到催化剂。4. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（1)中，所述的铈盐包括硝酸铈、醋酸铈及碳酸铈中的至少一种。5. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（1)中，所述铈盐与磷酸的反应温度为90~95°C;所述铈盐与磷酸的反应时间 为2~3h。6. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（2)中，所述金属盐包括相应金属的硝酸盐、相应金属的醋酸盐、相应金属的碳 酸盐、偏钒酸铵、硫酸氧钒、乙酰丙酮氧矾、钼酸铵、四氯化锡中的至少一种。7. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（1)中，所述铈盐与磷酸的摩尔比为1:0. 1~1。8. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，煅烧温度为400~500°C，煅烧时间为4~6小时。
【专利摘要】本发明公开了一种金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，包括：将含单质汞和氮氧化物的中高温烟气通入装有催化剂的催化装置中，其中催化剂的主要成分为磷酸铈，修饰成份为钴、锰、铜、铁、钒、铈、钼、锡金属氧化物中的至少一种；所述中高温烟气的温度为250～420℃。本发明的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，对中高温烟气中零价汞的氧化效率高，且烟气中的NO对催化剂的催化效率具有促进增强作用，实用性强。此外，该催化剂具有良好的中高温SCR活性及抗硫抗水性能。
【IPC分类】B01J27/185, B01J27/198, B01D53/86, B01J27/187, B01J27/18, B01J27/19, B01D53/64, B01D53/56
【公开号】CN104888602
【申请号】CN201510249543
【发明人】翁小乐, 梅荣军, 吴忠标, 刘越, 王海强
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及大气污染控制技术领域，具体是涉及一种金属氧化物改性CePO4催化 剂协同脱硝脱汞的应用。
【背景技术】
[0002] 汞具有易挥发性，持久性和生物累积性，因此对生物体具有巨大的危害。由于其高 挥发性和低水溶性，汞在大气中停留时间可长达半年至两年，且容易通过长距离的大气传 输形成全球性污染。大气中的汞及其化合物、含汞的农药及化肥、以及土壤中的汞均可以被 植物吸收。当生长环境中汞含量过高时，汞就会在植物体内快速地累积，对植物产生严重毒 害，导致叶片脱落、枯萎等。在植物体内累积的汞会随着食物链进入动物及人体内造成严重 的危害。
[0003] 此外，汞可以通过消化道、呼吸道以及皮肤吸收三种方式进入人体，破坏酶和其它 蛋白质的功能并影响其重新合成，由此引起肝脏和肾脏损害甚至衰竭等各种严重后果。汞 也是一种神经毒素，可以在大脑组织中累积，导致人体运动失调、语言障碍等，甚至可以通 过母体影响胎儿的神经系统，使出生婴儿有智能发育障碍、运动机能受损、流涎等脑性小儿 麻痹症状。可见，加强大气中汞污染的控制对改善我国大气环境，保护人体健康具有非常重 要的现实意义，而针对汞脱除技术的研宄目前也成为了热点。
[0004] 燃煤电厂是汞污染最主要的人为排放源。燃煤烟气中汞主要以三种形式存在，分 别为单质汞（Hg°)、氧化态汞（Hg2+)和颗粒态汞（Η#)。其中单质汞无法通过现有的烟气处 理装置去除，成为排放到烟气中汞的主要形态。因此，对汞污染进行控制的关键是对单质汞 的控制。目前，针对单质汞的控制，主要方法是利用现有的烟气净化装置，实现协同脱汞，可 分成吸附法和氧化吸收法。其中，氧化吸收法具有处理效果好，稳定性强、投资运营成本低 等优点而成为一种比较理想的脱汞方法，其核心在于零价汞的氧化，尤其是利用SCR装置 进行协同脱硝及汞的氧化。
[0005][0006][0007][0008] 以上三种公开的催化剂分别采用不同的载体，其主要活性组分均为贵金属或过渡 金属氧化物。其中贵金属的使用降低了催化剂的经济性，而且在应用中容易氯中毒，而过渡 金属氧化物催化剂在中高温烟气中容易被硫酸化，因而抗硫性较差，影响其使用寿命。
[0009][0010][0011] 以上两种公开的矾系催化剂虽然具有良好的抗硫作用，但其零价汞氧化活性受烟 气组分影响较大，在实际的烟气条件下对汞的氧化效果不佳。
[0012] 因此，探索并研宄中高温区（250~420°C )协同脱硝脱汞催化剂，提高其抗硫性 能，提高对实际烟气组分的适应性和稳定性，就显得尤为必要。而(：#04作为一种磷酸盐，热 稳定性较好，是一种良好的高温SCR催化剂，同时具有良好的氧气和汞吸附性能。其在高温 下不会与SO2反应，因而具有较好的抗硫性能，此外还表现出良好的抗碱土金属中毒性能， 目前越来越多地被以活性物质或载体的形式应用于催化剂领域。
【发明内容】
[0013] 本发明所要解决的技术问题是克服现有SCR催化剂在实际烟气中对汞的氧化活 性较低的缺点，以及现有汞催化剂抗硫不佳的问题，提供金属氧化物改性CePO4催化剂协同 脱硝脱汞的应用，该方法采用的催化剂抗水抗硫性能好，适应性较强。
[0014] 一种金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，包括：将含单质汞和氮 氧化物的中高温烟气通入装有催化剂的催化装置中，其中催化剂的主要成分为磷酸铈，修 饰成份为钴、锰、铜、铁、钒、铈、钼、锡金属氧化物中的至少一种；所述中高温烟气的温度为 250 ~420 °C。
[0015] 上述修饰成份掺杂量过高时，催化效果反而下降；当掺杂量过低催化效率不佳。作 为优选，催化剂中，所述修饰成份的掺杂质量分数为〇. 5~3%。作为更进一步优选，所述修 饰成份的掺杂质量分数为1~2%，实验证明，在该掺杂量范围时，催化效率最好。
[0016] 作为优选，所述催化剂采用下述方法制备得到：
[0017] (1)将铈盐与磷酸混合后加入尿素，制备得到的磷酸铈；
[0018] (2)将制备得到的磷酸铈浸渍在金属盐水溶液中；所述金属盐为钴、锰、铜、铁、 钒、铈、钼、锡的可溶性盐；
[0019] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干，在空气或氮气气氛下于300~600°C锻烧 3~8小时得到催化剂。
[0020] 步骤（1)中，所述的铈盐包括硝酸铈、醋酸铈及碳酸铈中的至少一种。
[0021] 步骤⑴中，反应温度为80~100°C，反应时间为1~8h ;作为进一步优选，所述 铈盐与磷酸的反应温度为90~95°C ;所述铈盐与磷酸的反应时间为2~3h。反应结束 后，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0022] 步骤（1)中，尿素的加入主要用于磷酸铈的析出，其加入量以能够全部将磷酸铈 析出为准。
[0023] 步骤（1)中，所述铈盐与磷酸的摩尔比为1:0. 1~1。作为进一步优选，所述铈盐 与磷酸的摩尔比进一步优选为1:1。
[0024] 步骤（2)中，所述金属盐为可分解盐。所述的可分解的金属盐包括相应金属的硝 酸盐、醋酸盐及碳酸盐等。此外，钒盐还包括偏钒酸铵、硫酸氧钒及乙酰丙酮氧矾等、钼盐还 包括钼酸铵、锡盐还包括四氯化锡等。作为优选，所述金属盐为硝酸钴、硝酸锰、硝酸铜、硝 酸铁、硝酸铈、硫酸氧钒、偏钒酸铵、钼酸铵、四氯化锡、硫酸氧钒、醋酸锰中的至少一种。
[0025] 该步骤中，制备得到的催化剂的掺杂比例优选为金属的掺杂比例为1~2%。
[0026] 步骤（3)中，煅烧催化剂时的气体氛围为氮气或空气。
[0027] 步骤（3)中，催化剂的煅烧温度太高，得不到具有良好催化性能的形态，催化效 率降低；煅烧温度过低，得不到目的组成的催化剂，作为优选，所述催化剂的煅烧温度为 400~600°C。催化剂煅烧时间，也不易太长，煅烧时间太长，导致催化剂晶格塌陷，比表面 积降低，作为优选，所述催化剂的煅烧时间为3~6小时。煅烧温度与煅烧时间相适配，当 煅烧温度较高时，可适当减少煅烧时间，煅烧温度较低时，可适当增加煅烧时间，作为优选， 所述催化剂的煅烧温度为400~500°C，所述催化剂的煅烧时间为4~6小时。
[0028] 本发明的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，对中高温烟气中零 价汞的氧化效率高，且烟气中的NO对催化剂的催化效率具有促进增强作用，实用性强。此 外，该催化剂具有良好的中高温SCR活性及抗硫抗水性能。本发明可在固定床反应器中进 行。
[0029] 本发明的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用方法中，所用催化剂 同时具有较高的脱硝效率和汞氧化效率，既可以替代传统的脱硝催化剂，也可以部分取代 传统的脱硝催化剂，作为有效的补充，提高汞氧化效果。
[0030] 本发明涉及的催化剂具有良好的热稳定性和化学稳定性，可以应用在中高温烟气 (250~420°C )中，同时对S02、H20等具有良好的抗性。见13对零价汞的氧化具有较强的抑 制作用，本发明涉及的催化剂在应用中可以分成富氨区和贫氨区，贫氨区中NH3浓度较低， 对汞的氧化影响较小。
[0031] 在实验中汞氧化活性测试是在eoooootr1空速条件下进行，SCR反应活性测试是在 eooootr1的条件下进行的，远高于实际工业应用的空速条件（2000~40001!，，均表现出较 好的效果，因而具有较强的工业应用潜力。
[0032] 具体讲，本发明具有如下有益效果：
[0033] 1、本发明的应用方法操作方便，其催化剂选用普通的金属氧化物作为活性组分， 普通的金属磷酸盐作为载体，制备原料简单易得，操作方便。
[0034] 2、本发明的金属氧化物改性的CePOjf化剂具有良好的抗硫性能。350°C时，用 1200ppm SO2对催化剂处理2h后，其零价汞高温氧化活性几乎不受影响。在350°C，500ppm SO2存在的烟气条件下，催化剂运行IOh仍能维持90%左右的氧化效率。
[0035] 3、本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂具有良好的SCR活性及抗水抗硫性 能。在350°C、空速为600001Γ1、在含有500ppm SO2的条件下，13h后其SCR活性依然维持在 100%左右。继续向烟气中添加5vol % H20,5h以后，其SCR活性稳定在75%左右。
[0036] 4、本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂对烟气组分的适应性较强。本发明中 的应用方法可以充分利用烟气中的N0,极大促进零价汞的氧化。NO作为燃煤烟气中的一种 必有的高浓度的污染物，一定程度上保证了汞的氧化效果。在350 °C、空速为ΘΟΟΟΟΙΓ1、模拟 实际烟气（含有〇2、此1、302、勵等）条件下，在长达1此的实验中，其取°氧化效率基本维 持在95%左右，加入IOppm NH3，其活性依然可维持在88%左右。说明低浓度的逃逸见13对 该催化剂的Hg°氧化活性干扰较小，因此，该催化剂在SCR反应器中可以实现同时脱硝和汞 催化氧化的功能，是一种具有较强工业应用潜力的协同脱硝脱汞催化剂。
【具体实施方式】
[0037] 为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对本发明的范围无任何限制。
[0038] 实施例1
[0039] 催化剂制备：
[0040] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在80°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0041] (2)将0· 6mmol硝酸钴溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0042] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于300°C锻烧8h得到催化 剂。
[0043] 实施例2
[0044] 催化剂制备：
[0045] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为3)，在80°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0046] (2)将0· 6mmol硝酸锰溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0047] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于300°C锻烧8h得到催化 剂。
[0048] 实施例3
[0049] 催化剂制备：
[0050] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2)，在90°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0051] (2)将0· 6mmol硝酸铜溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤⑴中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0052] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于300°C锻烧8h得到催化 剂。
[0053] 实施例4
[0054] 催化剂制备：
[0055] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在90°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0056] (2)将0· 6mmol硝酸铁溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0057] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于400°C锻烧6h得到催化 剂。
[0058] 实施例5
[0059] 催化剂制备：
[0060] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0061] (2)将0· 6mmol硝酸铈溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤⑴中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0062] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于400°C锻烧6h得到催化 剂。
[0063] 实施例6
[0064] 催化剂制备：
[0065] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为3)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0066] (2)将0· 6mmol硫酸氧钒溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0067] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于400°C锻烧4h得到催化 剂。
[0068] 实施例7
[0069] 催化剂制备：
[0070] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0071] (2)将0· 6mmol偏钒酸铵溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0072] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于500°C锻烧4h得到催化 剂。
[0073] 实施例8
[0074] 催化剂制备：
[0075] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为2. 5)，在95°C下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0076] (2)将0· 6mmol钼酸铵溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0077] (3)将步骤（2)中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于500°C锻烧4h得到催化 剂。
[0078] 实施例9
[0079] 催化剂制备：
[0080] (1)将六水合硝酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩 尔比为3)，在KKTC下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0081] (2)将0. 6mmol四氯化锡溶解于200ml去离子水中，加入0. 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0082] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于600°C锻烧4h得到催化 剂。
[0083] 实施例10
[0084] 催化剂制备：
[0085] (1)将醋酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩尔比为 3)，在KKTC下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0086] (2)将0· 6mmol硫酸氧钒溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤（1)中所得 的磷酸铈，搅拌均匀。
[0087] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于600°C锻烧3h得到催化 剂。
[0088] 实施例11
[0089] 催化剂制备：
[0090] (1)将碳酸铈与磷酸以1:1摩尔比混合后加入一定量尿素（与硝酸铈的摩尔比为 2. 5)，在KKTC下反应2h，将所得混合物冷却、静置、洗涤后得到白色的磷酸铈沉淀。
[0091] (2)将0· 6mmol醋酸锰溶解于200ml去离子水中，加入0· 02mol步骤⑴中所得的 磷酸铈，搅拌均匀。
[0092] (3)将步骤⑵中所得的混合物烘干后，在空气气氛下于600°C锻烧3h得到催化 剂。
[0093] 以上11个实施例的活性测试方法相同，分别如下所述。
[0094] 1.零价汞活性测试
[0095] +催化剂零价汞氧化活性测试
[0096] 活性实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为40-60目。初 始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3, [02] = 5%，[HC1] = 30ppm，队为载气，GHSV(气体空 速）=60000(?'测试反应温度具体取150°〇、200°〇、250°〇、300°〇、350°〇、400°〇，测试数 据详见表1。
[0097] 表1催化剂对零价汞的氧化效率/%
[0098]
[0100] 由表1的实验结果可知，采用本发明的方法制备得到的催化剂在250-400°C的 中高温区对零价汞的氧化效率均较好，特别在300-400°C高温区催化效率在90%以上，在 350-400°C高温区时，催化效率在95 %以上，在400°C时达到了最佳的催化效率。由此可知， 本发明的催化剂非常适于中高温烟气下协同脱硝脱汞。
[0101] 今NO对零价汞氧化活性的影响
[0102] NO对活性的影响实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为 40-60 目。初始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3, [02] = 5%，[NO] = 500p pm，队为载气， GHSV(气体空速）=60000(?' 测试反应温度具体取 150°C、200°C、250°C、300°C、350°C、 400°C，测试数据详见表2。
[0103] 表2 NO对零价汞的氧化效率的影响/ %
[0104]
[0105] 由表2实验结果可知，在NO存在下，本发明的催化剂对零价汞的氧化效率明显提 高，在150-400°C温度范围内，催化效率均在80%以上。由此可知，本催化剂可以充分利用 烟气中的N0,极大促进零价汞的氧化，摆脱传统催化剂对HCl的极大依赖性。
[0106] +催化剂取°氧化抗硫性测试
[0107] 抗硫实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为40-60目。初 始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3，[02] = 5%，[HC1] = 30ppm，[NO] = 500ppm，[SO2]= 500ppm，N2S载气，GHSV(气体空速）= 60000(?'测试反应温度具体取350°C，测试数据 详见表3。
[0108] 表3催化剂的抗硫活性/ % (测试温度为350 °C )
[0109]
[0110] 由表3可知，本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂SO2对催化剂处理数小时 后，其零价汞高温氧化活性几乎不受影响，本发明的金属氧化物改性的CePO4催化剂对烟气 组分的适应性较强，适于各种组成的烟气中使用。
[0111] 今NH3对零价汞氧化活性的影响
[0112] NH3的影响实验在固定床反应器上进行，催化剂装填量为100mg，颗粒度为40-60 目。初始气体浓度为：[Hg°] = 100yg/m3，[02] = 5%，[HC1] = 30 ppm，[NO] = [SO2]= 500ppm，[NH3] = lOppm，队为载气，GHSV(气体空速）= 60000(?'测试反应温度具体取 350°C，测试数据详见表4。
[0113] 表4 NH3对零价汞氧化活性的影响/ % (测试温度为350°C )
[0114]
[0115] 由表4可知，順3对催化剂的零价汞氧化活性确实有不利影响，但IOppm NH 3对其 影响不大，IOh后仍能维持88%左右的效率。
[0116] 2. SCR活性测试
[0117] 今催化剂SCR活性测试
[0118] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为1.5g，颗粒度为40-60目。初 始气体浓度为：[02] = 5vol%，[NO] = [NH3] = 500ppm，队为载气，GHSV (气体空速）= 600000h-l。测试反应温度具体取 150°C、200°C、250°C、300°C、350°C、400°C，测试数据详见 表5〇
[0119] 表5催化剂的SCR活性/ % (测试温度为350 °C )
[0120]
[0121]
[0122] 由表5可知，高温条件下该催化剂具有良好的SCR活性，350°C下可以达到100 %的 脱硝效率，是一种具有应用潜力的SCR催化剂。
[0123] 今催化剂SCR抗硫性测试
[0124] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为I. 5g，颗粒度为40-60目。初始 气体浓度为：[02] = 5vol%，[NO] = [NH3] = [S02] = 500ppm，N2S载气，GHSV (气体空速） =eoooootr1。测试反应温度具体取350°C，测试数据详见表6。
[0125] 表6催化剂的抗硫性/ % (测试温度为350 °C )
[0126]
[0127] 由表6可知，高温条件下该催化剂具有优异的抗硫性能，350°C、500ppm SO2的条件 下运行13h以后仍然可以维持近100%的脱硝效率。
[0128] +催化剂SCR抗水性测试
[0129] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为I. 5g，颗粒度为40-60目。初始 气体浓度为：[02] = 5vol%，[H2O] = 5vol%，[NO] = [NH3] = 500ppm，N2为载气，GHSV (气 体空速）= 60000(?'测试反应温度具体取350°C，测试数据详见表7。
[0130] 表7催化剂的抗水性/% (测试温度为350°C )
[0131]
[0132] 由表7可知，该催化剂抗水性能较好，350°C、5vol % H2O条件下运行6h以后仍然 可以维持92 %左右的脱硝效率。
[0133] +催化剂SCR同时抗水抗硫性测试
[0134] SCR活性在固定床反应器上进行，催化剂装填量为I. 5g，颗粒度为40-60目。初始 气体浓度为：[02] = 5vol%，[H2O] = 5vol%，[NO] = [NH3] = [S02] = 500ppm，N2为载气， GHSV(气体空速）= 600000h-l。测试反应温度具体取350°C，测试数据详见表8。
[0135] 表8催化剂的同时抗水抗硫活性/% (测试温度为350°C )
[0136]
[0137]
[0138] 由表8可知，高温条件下该催化剂具有优异的同时抗水抗硫性能，350°C、500ppm S02、5vol% H2O条件下运行IOh以后其脱硝效率依然可达到75%左右并维持稳定。
【主权项】
1. 一种金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征在于，包括：将含单 质汞和氮氧化物的中高温烟气通入装有催化剂的催化装置中，其中催化剂的主要成分为磷 酸铈，修饰成份为钴、锰、铜、铁、钒、铈、钼、锡金属氧化物中的至少一种；所述中高温烟气的 温度为250~420 °C。2. 根据权利要求1所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，催化剂中，所述修饰成份的掺杂质量分数为〇. 5~3%。3. 根据权利要求1所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，所述催化剂采用下述方法制备得到： (1) 将铈盐与磷酸混合后加入尿素，制备得到的磷酸铈； (2) 将制备得到的磷酸铈浸渍在金属盐水溶液中；所述金属盐为钴、锰、铜、铁、钒、铈、 钼、锡的可溶性盐； (3) 将步骤（2)中所得的混合物烘干，在空气或氮气气氛下于300~600°C锻烧3~8 小时得到催化剂。4. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（1)中，所述的铈盐包括硝酸铈、醋酸铈及碳酸铈中的至少一种。5. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（1)中，所述铈盐与磷酸的反应温度为90~95°C;所述铈盐与磷酸的反应时间 为2~3h。6. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（2)中，所述金属盐包括相应金属的硝酸盐、相应金属的醋酸盐、相应金属的碳 酸盐、偏钒酸铵、硫酸氧钒、乙酰丙酮氧矾、钼酸铵、四氯化锡中的至少一种。7. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，步骤（1)中，所述铈盐与磷酸的摩尔比为1:0. 1~1。8. 根据权利要求3所述的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，其特征 在于，煅烧温度为400~500°C，煅烧时间为4~6小时。
【专利摘要】本发明公开了一种金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，包括：将含单质汞和氮氧化物的中高温烟气通入装有催化剂的催化装置中，其中催化剂的主要成分为磷酸铈，修饰成份为钴、锰、铜、铁、钒、铈、钼、锡金属氧化物中的至少一种；所述中高温烟气的温度为250～420℃。本发明的金属氧化物改性CePO4催化剂协同脱硝脱汞的应用，对中高温烟气中零价汞的氧化效率高，且烟气中的NO对催化剂的催化效率具有促进增强作用，实用性强。此外，该催化剂具有良好的中高温SCR活性及抗硫抗水性能。
【IPC分类】B01J27/185, B01J27/198, B01D53/86, B01J27/187, B01J27/18, B01J27/19, B01D53/64, B01D53/56
【公开号】CN104888602
【申请号】CN201510249543
【发明人】翁小乐, 梅荣军, 吴忠标, 刘越, 王海强
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
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