【精彩论文】CuO-WO3/TiO2催化氧化燃煤烟气中Hg0试验研究

观点凝练

摘要：提高燃煤电厂现有选择性催化还原（SCR）催化剂催化氧化单质汞（Hg⁰）的性能，能够有效增强燃煤电厂利用现有烟气污染物控制装置协同脱汞效率。采用分步浸渍法制备了一系列CuO-WO₃/TiO₂（CuWTi）催化剂，在温度150~350 ℃时模拟燃煤烟气条件，考察了催化氧化Hg⁰性能，并与商用脱硝催化剂进行了比较。探究了烟气中O₂、SO₂和NO等气体对Hg⁰氧化性能的影响规律。发现商用脱硝催化剂和WTi催化剂在不含HCl的模拟烟气中对Hg⁰氧化率均在30%以下，而Cu₂W₈Ti催化剂具有较好的Hg⁰氧化性能。采用X射线光电子能谱分析仪（XPS）对催化剂进行了表征，结果表明，CuO与WO₃的相互作用在催化剂表面生成了丰富的化学吸附氧，促进了Hg⁰的氧化。Hg⁰在Cu₂W₈Ti催化剂表面的氧化过程遵循Mars-Maessen机制。

结论：本文研究结果可获得如下结论。

（1）在不含HCl的模拟烟气条件下，商用催化剂和WTi催化剂的Hg⁰氧化效率均在30%以下，而Cu₂W₈Ti催化剂具有较好的Hg⁰氧化性能，催化剂的Hg⁰氧化性能随反应温度的升高而降低；O₂能够显著促进催化剂的Hg⁰氧化性能，NO对Hg⁰氧化具有一定的促进作用，而SO₂会抑制Hg⁰氧化。

（2）由于Hg⁰和NH₃在催化剂表面的竞争性吸附，NH₃会抑制催化剂的Hg⁰氧化性能。XPS表征结果表明，CuO与WO₃在Cu₂W₈Ti催化剂表面存在相互作用，提高了催化剂表面化学吸附氧含量，增强了催化剂的Hg⁰氧化性能。（3）Hg⁰在Cu₂W₈Ti催化剂表面的氧化反应过程遵循Mars-Maessen机理，即烟气中的Hg⁰首先吸附在催化剂表面，然后与催化剂表面晶格氧或化学吸附氧反应生成氧化态汞，被消耗的氧化剂可通过烟气中的O₂得到补充，从而提升催化剂的Hg⁰氧化性能。

下一步还需考验Cu₂W₈Ti催化剂对SO₂的催化氧化及抗SO₂的能力。期待能实现工业应用，考察将其置于现有脱硝反应器末端的可行性，在不影响脱硝性能和后续设备安全的同时，提高现有SCR装置对Hg⁰的氧化效率。

引文信息

陈传敏, 聂国欣, 贾文波, 等. CuO-WO₃/TiO₂催化氧化燃煤烟气中Hg⁰试验研究 [J]. 中国电力, 2019, 52(6): 179-186.CHEN Chuanmin, NIE Guoxin, JIA Wenbo, et al. Catalytic oxidation of elemental mercury over CuO-WO₃/TiO₂ in simulated coal-fired flue gas[J]. Electric Power, 2019, 52(6): 179-186.

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编辑：杨彪

审核：许晓艳

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