（接上）

SCR催化劑在長時間使用后脫硝性能會逐步下降，直至催化劑性能無法滿足NOx控制要求。催化劑再生技術是利用清洗、負載等工藝恢復催化劑活性以達到延長催化劑使用壽命的目的。SCR催化劑再生技術具有較高的經濟、環保價值。在催化劑再生過程進行汞氧化物質改性，能夠提升再生水平、節省新催化劑采購成本、增加催化劑汞氧化能力，應用前景廣闊。

然而，將SCR催化劑再生和汞氧化改性相結合的技術還鮮有報道。本研究選取國內電廠失活催化劑為研究對象，將CeO2改性技術與催化劑再生技術相結合，在恢復SCR催化劑原有理化性能的基礎上提高其HgO氧化性能，具有較高的經濟價值和實用價值。

2 CeO2改性再生SCR催化劑的單質汞氧化特性

2.1 材料和樣品

采用國內某1000 MW燃煤發電機組失活蜂窩SCR催化劑作為對象，進行CeO2改性再生研究。催化劑單體為20×20孔，尺寸為150mm×150mm×1250mm，截止取樣時己累計運行使用超過40000h。催化劑再生所用氫氧化鈉(NaOH)、濃硫酸(H2SO4)、硫酸氧釩(VOSO4)、硝酸鈰(Ce(NO3)3·6H2O)為商業試劑，分析純。

2.2  CeO2改性再生方法    

本研究采取“清洗+負載+煅燒”的流程進行失活SCR催化劑的改性再生。   

將實驗所用失活SCR催化劑單體進行切割，形成6×6孔的催化劑樣品塊，尺寸為50mm×50mm×50mm。將樣品塊浸于去離子水中水洗1h，取出后在質量分數為0.015%的氫氟酸中清洗1h，完成第一步酸洗后，在O.1mol/L的H2SO4溶液中清洗30min，清洗過程中輔以超聲擾動。之后置于清水中漂洗1h。至此完成失活催化劑的清洗過程。   

配制質量分數為1.5%的VOSO4溶液作為負載液。稱取一定量的Ce(NO3)3·6H2O，放入300ml負載液中，攪拌均勻充分溶解后放入清洗后的催化劑樣品塊。充分負載lOmin后取出催化劑樣品塊，置于烘箱中，95℃烘干lOh后取出，600℃煅燒4h，制得CeO2改性再生催化劑樣品。   

本研究利用失活SCR催化劑、普通再生SCR催化劑和CeO2改性再生SCR催化劑進行單質汞氧化研究。失活催化劑命名為Cat，普通再生樣品命名為ReCat，CeO2改性再生樣品命名為xCeReCat（其中x代表樣品中CeO2的質量百分數，x=0.5、1.0、3.0、5.0）。所有樣品破碎研磨后經40～60目過篩，制得的顆粒狀樣品在自制固定床反應器上進行汞氧化性能測試。

2.3 樣品汞氧化性能測試    

自制固定床反應系統如圖1所示。模擬煙氣由NO、NH3、SO2、O2、H2O、HgO和N2組成。其中H2O來自蒸汽發生器；HgO來源于由汞滲透管和恒溫水浴鍋組成的HgO發生裝置，并由載氣N2帶入到模擬煙氣中；其余組分來源于鋼瓶氣，并由質量流量計控制流量。

圖1 hg0氧化測試裝置示意圖

煙氣各組分經由混合器后進入自制固定床反應器。反應器由直徑8mm石英管制成，外由伴熱帶伴熱保溫。測試樣品置于反應器恒溫段。煙氣中HgO濃度由VM-3000汞分析儀（Mercury Instruments，德國）測定。反應器出口煙氣經活性炭尾氣處理系統處理后排放。系統中各個部分由硅膠煙氣管線連接，含HgO和H2O的部分由伴熱帶進行伴熱以防止冷凝，伴熱溫度150℃。系統中伴熱管線、反應器由K型熱電偶控制溫度。

2.4  CeO2改性再生催化劑的HgO氧化性能

為探究不同樣品對HgO的氧化能力，以“50μg/m3 HgO+4%O2+15μL/L HCl+平衡N2”作為基礎煙氣條件，在280～380℃溫度下測試失活催化劑、普通再生催化劑和CeO2改性再生催化劑的汞氧化效率，實驗結果如圖2所示。失活催化劑Cat在各個溫度點下具有非常低的HgO氧化能力，340℃下Cat的上限HgO氧化效率僅為51.2%。經過普通再生（未進行CeO2改性）的樣品HgO氧化效率明顯提升，ReCat在340℃時氧化性能非常高，HgO氧化效率為69.3%。結合樣品BET和XRF分析，催化劑經過再生處理后表面雜質被清洗掉，原有活性位點和孔隙結構重新暴露出來，大幅提升了催化劑氧化性能。此外，V負載過程有效添加了表面活性物質，使得樣品對HgO的氧化作用更加明顯。 

圖2 樣品HgO氧化效率

CeO2改性對樣品HgO氧化性能有明顯提升。如圖2所示，0.5 CeReCat樣品中CeO2質量分數僅為0.5%，其在320℃下的HgO氧化效率己高達75.3%，在280℃時HgO氧化效率下限為62.5%。說明Ce的加入，對催化劑表面氧化能力具有較強的促進作用。

進行CeO2改性后，催化劑表面的Ce3+/Ce4+氧化還原電對可為HgO的氧化過程提供大量活性氧，從而促進樣品HgO氧化能力。繼續提高CeO2負載量，樣品HgO氧化能力得到進一步增強。3.O CeReCat樣品在300～320℃的HgO氧化效率為91.7%左右，是所有樣品中較高的。

進一步增加CeO2負載量后，5.O CeReCat樣品在實驗溫度下的HgO氧化效率略低于3.O CeReCat。當負載量過度提高后，活性組分會在催化劑表面堆積，造成孔隙結構堵塞，進而抑制樣品對HgO的氧化。除此之外，圖2中CeO2改性再生樣品在煙氣溫度大于320℃時，HgO氧化效率隨著煙溫的繼續上升而有所下降。一方面，較高的煙氣溫度會抑制煙氣中HgO在催化劑表面的吸附作用，進而抑制HgO與催化劑表面活性氧的結合，導致HgO氧化效率有所降低；另一方面，當煙氣溫度升高會導致部分氧化態的汞重新分解生成HgO。

2.5  結論

(1) CeO2改性再生方法可對失活SCR催化劑進行有效清洗，再生后表面雜質得以去除，表面活性位點和孔隙結構得以恢復；負載過程中添加Ce不會對原有負載工藝造成負面影響，同時負載Ce、V的工藝可有效改善催化劑表面理化特性。    

(2) CeO2改性再生催化劑HgO氧化性能出色，3.O CeReCat上限HgO氧化效率為91.7%，同時具有良好抗SO2、抗H2O特性。CeO2改性再生催化劑置于SCR系統下層時煙氣中的NH3含量較低，HgO氧化效果良好，具有應用前景。    

(3)利用失活SCR催化劑進行CeO2改性再生，可在有效提升催化劑HgO氧化性能的同時達到資源再利用的目的，具有較好的應用價值和環境保護意義。

主要參考資料

（1）張鵬等，納米二氧化鈰的制備及其光催化性能研究進展，《現代化工》，網絡首發日期：2020-08

（2）何川等，CeO2改性再生SCR催化劑的單質汞氧化特性，《現代化工》，網絡首發日期：2020-07

（3）李麟等，納米CeO2對室溫硫化硅橡膠涂料抗老化性能的影響，《稀土》:2020(1)