CN107812541A - 一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,属于催化剂技术领域。本发明将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,将过渡金属盐溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,将活性组分、助载体盐溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;在温度为30~60℃、搅拌条件下,将混合溶液B加入到过渡金属盐溶液C中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应1~3h;在反应溶液中加入活性组分水溶液C,加热至120~150℃并恒温反应12~36h,冷却;所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂。本发明的催化剂有较高的吸附效率与吸附时间。

Description

一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂及其制备方法
技术领域
本发明公开一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂及其制备方法,属于催化剂技术领域。
背景技术
汞具有高挥发性,高毒性,高腐蚀性及生物积累性,且广泛存在于天然气,燃煤烟气,工业废气中。燃煤过程汞排放是汞排放是人为大气汞污染的主要来源,大约占汞排放的30%。若在工业生产中处理不当,会对生态环境造成难以估量的伤害。燃煤烟气中汞的存在形态有3种:单质汞(Hg0),氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)。Hg2+易溶于水,较易于脱除。Hgp可被除尘设备除去。Hg0具有极高的挥发性和极低的水溶性,难以通过现有的污染物控制装置脱除。
目前,针对烟气中单质汞的脱除技术方法主要有物理吸附法,催化氧化法等。其中吸附法中应用最广泛的为活性炭吸附,但此种方法吸附效率低,并不能完全将工业废气中的单质汞与氧化态汞完全吸收。而现今,催化氧化法作为一种有效的脱除单质汞的方法受到了广泛关注。催化氧化法催化剂主要包括金属及金属氧化物催化剂。研究认为,催化剂表面的晶格氧以及化学吸附态氧是氧化单质汞的重要活性物质,单质汞能被晶格氧和化学吸附态氧氧化为氧化汞并且吸附在催化剂表面。而金属有机框架作为一种新型材料,具有高比表面积,形态多样可塑,中心原子多变,孔道可调的特点,很大程度上提高了催化剂的选择性,经我们加以利用改进后可制成新型的SCR催化剂,具有难以估量的研究前景。
中国专利申请CN106311279公开了一种铁基脱汞剂及其制备方法,该催化剂产品强度高,并具有脱汞精度,但脱附原理是把汞氧化生成HgS,没有利用气体中的氧把Hg0氧化成HgO,汞容并不高。中国专利申请CN106268788A公开了一种用于烟气中单质汞催化氧化的催化剂及其制备方法,该方法模拟烟气中的汞浓度大,净化效率高,但催化剂制作周期长,不利于工业运用。中国专利申请CN105289278A公开一种通过改进烟气SCR脱硝处理系统氧化单质汞的方法,该方法可同时脱除硝汞,但其反应温度高,操作环境不安全,脱汞效率低。
发明内容
针对现有脱汞催化剂存在的问题,提供一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;
(2)将过渡金属盐溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐为铜盐、铬盐、铁盐或锌盐;
(3)将活性组分、助载体盐溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;
(4)在温度为30~60℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B加入到过渡金属盐溶液C中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应1~3h;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,加热至120~150℃并恒温反应12~36h,冷却;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
所述步骤(1)有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:(1~4),混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.05 ~0.3mol/L;
所述步骤(2)过渡金属盐溶液B中过渡金属盐的浓度为0.05~0.3 mol/L;
所述步骤(3)活性组分水溶液C中活性组分的浓度为0.05~0.3mol/L,活性组分为锰盐、铁盐、锌盐、钴、镍的一种或多种,助载体盐为铈盐或镧盐,活性组分水溶液C中助载体盐的浓度为0~0.1mol/L;
所述步骤(4)中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:(0.5~3),超声波的方式为间歇式超声,频率为超声1~2s,停止2~3s;
所述步骤(5)中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为(1~4):1;
本发明方法制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的载体为以铜、锌、铁等过渡金属为中心原子的金属有机框架体,具有超高的比表面积以及多变的中心原子与可塑结构,使其具有较高的脱汞效率;
本发明的有益效果是:
(1)本发明方法制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的载体,具有超高的比表面积,因金属有机框架具有多变的中心原子与可塑结构的特性,使其具有较高的脱汞效率;
(2)本发明制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂对零价汞有很高的氧化性,而载体多孔与笼状结构的特性,使催化剂具有高吸附性;与传统的脱汞催化剂相比,具有更高的吸附效率与更长的吸附时间;
(2)本发明的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂制备工艺过程安全,操作方便无异味,无有毒有害废气产生,对环境无污染。
附图说明
图1为实施例1所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的SEM图;
图2为实施例2所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的SEM图;
图3为实施例2所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂吸附反应后的SEM图;
图4为实施例3所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的SEM图;
图5为实施例1~5固定石英床反应器出口的Hg0浓度数据图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1:本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备采用内衬为聚四氟乙烯的反应釜作为反应容器,在反应前,先将聚四氟乙烯内衬置于硝酸和盐酸的混合溶液中浸泡活化12h,取出,用水清洗并烘干;
一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:1,混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.05mol/L;
(2)将过渡金属盐(过渡金属盐为硝酸铜)溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐溶液B中过渡金属盐(硝酸铜)的浓度为0.05mol/L;
(3)将活性组分(活性组分为氯化铁)溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;其中活性组分水溶液C中活性组分(氯化铁)的浓度为0.3mol/L;
(4)在温度为50℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B与过渡金属盐溶液C均加入到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应1h;其中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:0.5,超声波的方式为间歇式超声,频率为超声1s,停止2s;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,其中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为1:1,以5℃/h的速率加热至120℃并恒温反应36h,以4.5℃/h的速率冷却至温度为30℃;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过40目筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
本实施例所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的SEM图如图1所示,从图1可知,可以看到催化剂具有相当发达的孔隙结构,表面光滑;
本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂在脱除烟气中汞的应用方法,具体步骤为:
(1)在固定石英床反应器(Φ6mm×70mm)内装填0.2g本实施例制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
(2)将步骤(1)中装填有催化剂的固定石英床反应器加热至温度为60℃,将模拟烟气通入固定床反应器内进行催化氧化反应,其中模拟烟气中汞的浓度为2mg/m3,氧气的体积浓度为1%,其余为氮气,模拟烟气的流量为400mL/min,反应空速为50000h-1
(3)检测步骤(2)中固定床反应器出口模拟烟气中汞的排放浓度,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在28h内维持在0.1mg/m3以下;
本实施例固定石英床反应器出口的Hg0浓度数据图如图5所示,可以看到实施例1中经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在28h内均在0.1mg/m3以下,脱除效果很好。
实施例2:本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备采用内衬为聚四氟乙烯的反应釜作为反应容器,在反应前,先将聚四氟乙烯内衬置于硝酸和盐酸的混合溶液中浸泡活化36h,取出,用水清洗并烘干;
一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:2,混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.3mol/L;
(2)将过渡金属盐(过渡金属盐为硝酸铬)溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐溶液B中过渡金属盐(硝酸铬)的浓度为0.3mol/L;
(3)将活性组分(活性组分为硝酸锰)溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;其中活性组分水溶液C中活性组分(氯化铁)的浓度为0.05mol/L;
(4)在温度为60℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B与过渡金属盐溶液C均加入到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应2h;其中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:3,超声波的方式为间歇式超声,频率为超声1s,停止2s;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,其中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为1:3,以5℃/h的速率加热至130℃并恒温反应24h,以4.5℃/h的速率冷却至温度为30℃;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过40目筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
本实施例所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的SEM图如图2所示,从图2可知,双金属均匀的负载在金属有机框架体表面;
本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂在脱除烟气中汞的应用方法,具体步骤为:
(1)在固定石英床反应器(Φ6mm×70mm)内装填0.2g本实施例制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
(2)将步骤(1)中装填有催化剂的固定石英床反应器加热至温度为60℃,将模拟烟气通入固定床反应器内进行催化氧化反应,其中模拟烟气中汞的浓度为2mg/m3,氧气的体积浓度为1%,水蒸气的体积浓度为1%,其余为氮气,模拟烟气的流量为400mL/min,反应空速为50000h-1
(3)检测步骤(2)中固定床反应器出口模拟烟气中汞的排放浓度,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在21h内维持在0.1mg/m3以下;
本实施例脱汞催化剂反应前后的EDS元素如表1所示,
表1 脱汞催化剂反应前后的EDS元素表
反应后催化剂中Hg质量分数占比达到6.59%,说明本实施例的脱汞催化剂具有极佳的Hg0脱除效果;
本实施例所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂进行脱汞反应后的SEM图如图3所示,从图3可知催化剂在吸附Hg0后,Hg0附着在催化剂表面使得催化剂表面变得粗糙;
本实施例固定石英床反应器出口的Hg0浓度数据图如图5所示,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在21h内均在0.1mg/m3以下。
实施例3:本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备采用内衬为聚四氟乙烯的反应釜作为反应容器,在反应前,先将聚四氟乙烯内衬置于硝酸和盐酸的混合溶液中浸泡活化18h,取出,用水清洗并烘干;
一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:4,混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.1mol/L;
(2)将过渡金属盐(过渡金属盐为硝酸铁)溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐溶液B中过渡金属盐(硝酸锌)的浓度为0.15mol/L;
(3)将活性组分(活性组分为氯化镍)、助载体盐(助载体盐为氯化镧)溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;其中活性组分水溶液C中活性组分(氯化镁)的浓度为0.15mol/L,活性组分水溶液C中助载体盐(氯化铈)的浓度为0.10mol/L;
(4)在温度为30℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B与过渡金属盐溶液C均加入到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应3h;其中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:1,超声波的方式为间歇式超声,频率为超声2s,停止3s;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,其中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为1:2,以5℃/h的速率加热至150℃并恒温反应12h,以4.5℃/h的速率冷却至温度为30℃;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过40目筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
本实施例所得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的SEM图如图4所示,从图4可知,加入镧之后,催化剂表面相对于前面的改性更为彻底,结合更加紧密。
本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂在脱除烟气中汞的应用方法,具体步骤为:
(1)在固定石英床反应器(Φ6mm×70mm)内装填0.2g本实施例制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
(2)将步骤(1)中装填有催化剂的固定石英床反应器加热至温度为120℃,将模拟烟气通入固定床反应器内进行催化氧化反应,其中模拟烟气中汞的浓度为2mg/m3,氧气的体积浓度为1%,水蒸气的体积浓度为1%,其余为氮气,模拟烟气的流量为400mL/min,反应空速为50000h-1
(3)检测步骤(2)中固定床反应器出口模拟烟气中汞的排放浓度,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在31h内维持在0.1mg/m3以下;
本实施例固定石英床反应器出口的Hg0浓度数据图如图5所示,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在31h内均在0.1mg/m3以下,本实施例催化剂的脱除效果较好。
实施例4:本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备采用内衬为聚四氟乙烯的反应釜作为反应容器,在反应前,先将聚四氟乙烯内衬置于硝酸和盐酸的混合溶液中浸泡活化18h,取出,用水清洗并烘干;
一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:4,混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.1mol/L;
(2)将过渡金属盐(过渡金属盐为硝酸铁)溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐溶液B中过渡金属盐(硝酸锌)的浓度为0.15mol/L;
(3)将活性组分(活性组分为氯化钴)、助载体盐(助载体盐为氯化铈)溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;其中活性组分水溶液C中活性组分(氯化镁)的浓度为0.1mol/L,活性组分水溶液C中助载体盐(氯化镧)的浓度为 0.02mol/L;
(4)在温度为40℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B与过渡金属盐溶液C均加入到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应3h;其中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:4,超声波的方式为间歇式超声,频率为超声2s,停止3s;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,其中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为1:1,以5℃/h的速率加热至150℃并恒温反应12h,以4.5℃/h的速率冷却至温度为30℃;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过40目筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂在脱除烟气中汞的应用方法,具体步骤为:
(1)在固定石英床反应器(Φ6mm×70mm)内装填0.2g本实施例制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
(2)将步骤(1)中装填有催化剂的固定石英床反应器加热至温度为60℃,将模拟烟气通入固定床反应器内进行催化氧化反应,其中模拟烟气中汞的浓度为2mg/m3,氧气的体积浓度为1%,水蒸气的体积浓度为1%,其余为氮气,模拟烟气的流量为400mL/min,反应空速为50000h-1
(3)检测步骤(2)中固定床反应器出口模拟烟气中汞的排放浓度,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在52h内维持在0.1mg/m3以下;
本实施例固定石英床反应器出口的Hg0浓度数据图如图5所示,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在52h内均在0.1mg/m3以下,本实施例催化剂的脱除效果较好。
实施例5:本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备采用内衬为聚四氟乙烯的反应釜作为反应容器,在反应前,先将聚四氟乙烯内衬置于硝酸和盐酸的混合溶液中浸泡活化18h,取出,用水清洗并烘干;
一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:4,混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.1mol/L;
(2)将过渡金属盐(过渡金属盐为硝酸铁)溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐溶液B中过渡金属盐(硝酸铁)的浓度为0.15mol/L;
(3)将活性组分(活性组分为氯化铁、氯化锰)溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;其中活性组分水溶液C中活性组分(氯化铁)的浓度为0.15mol/L,活性组分(氯化锰)的浓度为 0.05mol/L;
(4)在温度为30℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B与过渡金属盐溶液C均加入到内衬为聚四氟乙烯的反应釜中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应3h;其中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:1,超声波的方式为间歇式超声,频率为超声2s,停止3s;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,其中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为1:1,以5℃/h的速率加热至150℃并恒温反应12h,以4.5℃/h的速率冷却至温度为30℃;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过40目筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
本实施例以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂在脱除烟气中汞的应用方法,具体步骤为:
(1)在固定石英床反应器(Φ6mm×70mm)内装填0.2g本实施例制备的以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂;
(2)将步骤(1)中装填有催化剂的固定石英床反应器加热至温度为90℃,将模拟烟气通入固定床反应器内进行催化氧化反应,其中模拟烟气中汞的浓度为2mg/m3,氧气的体积浓度为1%,水蒸气的体积浓度为1%,其余为氮气,模拟烟气的流量为400mL/min,反应空速为50000h-1
(3)检测步骤(2)中固定床反应器出口模拟烟气中汞的排放浓度,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在34h内维持在0.1mg/m3以下;
本实施例固定石英床反应器出口的Hg0浓度数据图如图5所示,经催化剂吸附脱除后模拟烟气中汞的排放浓度在34h内均在0.1mg/m3以下,本实施例催化剂的脱除效果较好。

Claims (6)

1.一种以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)将均苯三甲酸溶解于有机溶剂中得到混合溶液A,其中有机溶剂为乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的混合有机溶剂;
(2)将过渡金属盐溶解于去离子水中得到过渡金属盐溶液B,其中过渡金属盐为铜盐、铬盐、铁盐或锌盐;
(3)将活性组分、助载体盐溶解于去离子水中得到活性组分水溶液C;
(4)在温度为30~60℃、搅拌条件下,将步骤(2)所得混合溶液B加入到过渡金属盐溶液C中混合均匀,通入氮气,然后在超声波条件下反应1~3h;
(5)将步骤(3)所得活性组分水溶液C加入到步骤(4)所得反应溶液中,加热至120~150℃并恒温反应12~36h,冷却;
(6)步骤(5)所得反应产物经过滤、洗涤、干燥、研磨、压片、过筛即得以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂。
2.根据权利要求1所述以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(1)有机溶剂中乙醇和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为1:(1~4),混合溶液A中均苯三甲酸的浓度为0.05 ~0.3mol/L。
3.根据权利要求1所述以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(2)过渡金属盐溶液B中过渡金属盐的浓度为0.05~ 0.3 mol/L。
4.根据权利要求1所述以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)活性组分水溶液C中活性组分的浓度为0.05~0.3mol/L,活性组分为锰盐、铁盐、锌盐、钴、镍的一种或多种,助载体盐为铈盐或镧盐,活性组分水溶液C中助载体盐的浓度为0~0.1mol/L。
5.根据权利要求1所述以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(4)中混合溶液B与过渡金属盐溶液C的体积比为1:(0.5~3),超声波的方式为间歇式超声,频率为超声1~2s,停止2~3s 。
6.根据权利要求1所述以金属有机框架体为载体的脱汞催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)中活性组分水溶液C与混合溶液A的体积比为(1~4):1。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108906127A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 河北工业大学 一种负载型金属有机骨架催化剂及其制备方法和应用
CN110372875A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 华中科技大学 一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞的应用
CN111701622A (zh) * 2020-06-29 2020-09-25 西安科技大学 脱硝脱汞用Cu-MOF-Fe粉煤灰催化剂的制备方法
CN112886024A (zh) * 2021-03-05 2021-06-01 福州大学 杨梅状钴镍硼复合碳材料质子膜燃料电池催化剂的制备方法
CN112973619A (zh) * 2019-12-13 2021-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种层状化合物、其制备方法及其应用
CN113019351A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 昆明理工大学 一种用于烟气脱汞的三相复合光催化剂的制备方法
CN113926304A (zh) * 2021-03-22 2022-01-14 青岛大学 一种燃煤烟气低温脱汞吸附剂

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101602018A (zh) * 2009-07-23 2009-12-16 上海交通大学 稀土元素掺杂复合金属氧化物除汞催化剂的制备方法
CN102336774A (zh) * 2011-07-20 2012-02-01 中国科学院化学研究所 一种合成基于btc的纳米级金属有机骨架材料的方法
CN106391117A (zh) * 2016-09-22 2017-02-15 山东理工大学 利用多孔金属‑有机骨架材料催化剂脱除烟气中汞的方法
CN106732547A (zh) * 2017-02-16 2017-05-31 武汉大学 低温氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101602018A (zh) * 2009-07-23 2009-12-16 上海交通大学 稀土元素掺杂复合金属氧化物除汞催化剂的制备方法
CN102336774A (zh) * 2011-07-20 2012-02-01 中国科学院化学研究所 一种合成基于btc的纳米级金属有机骨架材料的方法
CN106391117A (zh) * 2016-09-22 2017-02-15 山东理工大学 利用多孔金属‑有机骨架材料催化剂脱除烟气中汞的方法
CN106732547A (zh) * 2017-02-16 2017-05-31 武汉大学 低温氧化燃煤烟气中零价汞的脱汞催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIANGYANG ZHU等: "Effective Adsorption and Enhanced Removal of Organophosphorus Pesticides from Aqueous Solution by Zr-Based MOFs of UiO-67", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *
XIAO ZHANG等: "The behavior of the manganese-cerium loaded metal-organic framework in elemental mercury and NO removal from flue gas", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
强亮生著: "《新型功能材料制备技术与分析表征方法》", 30 June 2017, 哈尔滨工业大学出版社 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108906127A (zh) * 2018-07-24 2018-11-30 河北工业大学 一种负载型金属有机骨架催化剂及其制备方法和应用
CN108906127B (zh) * 2018-07-24 2021-06-08 河北工业大学 一种负载型金属有机骨架催化剂及其制备方法和应用
CN110372875A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 华中科技大学 一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞的应用
CN110372875B (zh) * 2019-07-18 2021-04-06 华中科技大学 一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞的应用
CN112973619A (zh) * 2019-12-13 2021-06-18 中国科学院大连化学物理研究所 一种层状化合物、其制备方法及其应用
CN112973619B (zh) * 2019-12-13 2022-05-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种层状化合物、其制备方法及其应用
CN111701622A (zh) * 2020-06-29 2020-09-25 西安科技大学 脱硝脱汞用Cu-MOF-Fe粉煤灰催化剂的制备方法
CN112886024A (zh) * 2021-03-05 2021-06-01 福州大学 杨梅状钴镍硼复合碳材料质子膜燃料电池催化剂的制备方法
CN112886024B (zh) * 2021-03-05 2022-04-08 福州大学 杨梅状钴镍硼复合碳材料质子膜燃料电池催化剂的制备方法
CN113019351A (zh) * 2021-03-11 2021-06-25 昆明理工大学 一种用于烟气脱汞的三相复合光催化剂的制备方法
CN113926304A (zh) * 2021-03-22 2022-01-14 青岛大学 一种燃煤烟气低温脱汞吸附剂
CN113926304B (zh) * 2021-03-22 2024-01-16 青岛大学 一种燃煤烟气低温脱汞吸附剂

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