汞在MnOx-CeO2/γ-Al2O3催化剂表面的赋存形态分析

罗小雨，苏胜，向军，汪一，王鹏鹰，尤默，陆骑

（华中科技大学国家煤燃烧重点实验室，湖北 武汉 430074）

引 言

汞由于其易挥发性、生物累积性、剧毒性及可在全球范围内传播的特点，受到了人们的广泛关注。美国、加拿大、中国等国家已经制定了严格的法律法规来限制燃煤电站汞的排放。

燃煤烟气中汞的存在形式主要为单质汞(Hg0)、二价汞(Hg2+) 和颗粒态汞(Hgp)。Hg0熔点低、易挥发且难溶于水,与二价汞相比更难从烟气中除去[1]。在本课题组前期的研究实验中，使用溶胶浸渍法制备的MnOx-CeO2/γ-Al2O3（MnCe15）催化剂在固定床实验台架上展示了优良的对Hg0催化氧化性能[2]。在模拟烟气、SCR 操作温度条件下，MnCe15 催化剂可以达到超过80%的脱汞效率。为研究催化剂上汞与烟气组分之间可能的反应路径，实验考察了不同烟气组分（HCl、NO、O2）对催化剂上汞的催化氧化的影响，根据实验结果，HgCl2和HgO 被认为是极有可能的反应产物，并随着催化剂对二价汞的吸附逐渐饱和被排放进入尾部烟气中。

汞与HCl 在MnCe15 催化剂上的氧化可能遵循Langmuir-Hinshelwood 机理[2-4]，即HCl 首先吸附在催化剂表面，被活化成为活性Cl，进而与邻近吸附位上的Hg0发生反应，生成HgCl2。Langmuir-Hinshelwood机理如图1所示。具体反应过程如下

图1 Langmuir-Hinshelwood 反应机理Fig.1 Schematic diagram of Langmuir-Hinshelwood reaction mechanism

然而，并没有直接的实验证据证明这两种汞化合物HgCl2和HgO 真实存在于催化剂表面。这是由于吸附量过小，不同的汞化合物很难直接通过检测仪器进行测定、区分。

如果能够通过一定的方法证明在模拟烟气、SCR 操作温度下处理MnCe15 催化剂后存在相应的反应生成物……