[发明专利]一种改性丝光沸石吸附剂及其制备方法

说明书

 技术领域

本发明涉及一种改性丝光沸石吸附剂及其制备方法，该吸附剂用于高温汞吸附，其是用硝酸盐改性丝光沸石后制备而得的吸附剂。

背景技术

燃煤汞污染是近年来世界公认的继燃煤硫污染之后的又一大污染问题，其中燃煤电厂是最主要的汞排放污染源，控制电厂汞污染的排放已经成为环境保护的重要议题。我国能源结构中煤的比例高达75.9 %，煤炭的平均汞含量为0.22 mg/kg，由于我国燃煤技术普遍落后，导致汞污染尤为严重。美国预计到2018年国内汞排放将减少69%，其能源部(DOE)为此选择了8项新的试验项目用于燃煤电厂的排汞控制。美国根据燃煤种类对燃煤电站的最低汞排放量做了要求，烟煤、亚烟煤、褐煤的排放标准分别为0.96、2.8和4.4ug/MJ。目前，我国对燃煤电厂烟气中汞的控制尚处于起步阶段，并无具体的汞排放限制，仅在《新污染源大气污染物排放限值》中规定汞及其化合物的最高允许排放浓度为0.012mg/m³。

煤燃烧过程中汞的排放和控制与汞在烟气中的形态分布有着重要的联系。国外自上个世纪80年代末90年代初开始研究燃煤过程中汞污染的防治，主要侧重于燃煤烟气中汞的总浓度分析，汞在烟气中的形态分布、迁移规律等研究。燃煤烟气中汞的存在形式有单质汞(Hg⁰ ) 、二价汞(Hg^2 + ) 和颗粒态汞(Hg^P ) 3 种。由于燃烧炉内的高温，绝大多数的汞都被分解成单质汞并以气态形式存在于烟气中。气态二价汞易溶于水，易被湿法洗涤系统所捕获而脱除；颗粒态汞易被电除尘器等去除；而单质汞挥发性高且难溶于水，是相对比较稳定的形态。 

从目前汞的控制排放技术研究来看，主要集中在三个方面：燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞。燃烧前洗煤技术虽然可以脱除煤中的一部分汞，但并不能完全解决汞的排放问题；燃烧中脱汞研究较少，主要通过改进反应釜和控制合适的燃烧温度使汞形成易于捕集的形态，同时针对NO_X、SO_X而采取的一些燃烧控制技术对汞的脱除可能有积极的作用；而燃烧后脱汞可能是未来电厂汞污染控制的主要方式，若未来排放标准提高后，若能利用现有的污染控制设备，强制进行汞的形态转化，使其转变为易于控制脱除的形态，走复合式污染控制的道路，对企业具有现实的意义。国外在这方面开展了一系列的研究，一方面从对汞的控制方法来说，主要研究添加吸收剂吸收或吸附气态的元素汞以使其得以沉降而去除。如用喷入活性炭吸附，飞灰、钙基类吸附剂，包括沸石、高岭土等吸附剂除汞技术的开发以及吸附过程物理化学反应特性的实验研究。另一方面，对汞污染控制的控制工艺主要研究在颗粒控制装置前或后喷入活性炭吸附，或采用排出烟气再经过一固定床吸附床层的研究。虽然取得了一定的进展，但仍面临许多技术问题，如喷入活性碳吸附虽然效果较好，但其价格昂贵，经济可行性不高而应用前景堪忧。

燃煤烟气中颗粒态汞（Hg^P）含量较少，结合各种吸附剂喷入法（SDA），布袋除尘器/静电除尘器（FF/ESP）可以有效地去除这部分颗粒态汞。由于Hg^2 +的水溶性，烟气通过湿式脱硫装置(WFGD)后，Hg^2 +的脱除率可以达到90%，但Hg⁰的去除率几乎为0，为此可以通过各种氧化法（例如SCR、化学氧化法等）先将Hg⁰氧化，再与WFGD结合，可以达到高的汞去除率。选择性催化还原（SCR）和非选择性催化还原（SNCR）是目前国外比较普及的脱硝设施，其中以SCR应用最多。烟气通过这种脱硝设施排放后，能通过加强汞的氧化而增加后续烟气脱硫( FGD)对汞的去除。

活性炭对燃煤烟气中汞的脱除效率最高可达90%以上，经改性后能进一步提高其利用率，但运行成本过高；向燃煤烟气中直接注入硫、氯等可以很大程度提高飞灰对汞的吸附率，飞灰作为一种去除汞的廉价吸附剂受到越来越多的关注；钙基吸附剂主要吸附Hg²⁺，对于单质汞的吸附效率却很低，因此单独使用此方法对火电厂烟气除汞意义不大，但可以结合氧化法同时进行协同脱除；矿物类吸附剂经济性高，去除率低，应结合本身的特性来选择活性剂改性；具有较大吸附能力和再生能力的新型吸附剂，因其对汞的控制费用较高，应将注意力放到其再生能力的研究上。