本发明属于催化吸附剂的制备和烟气脱汞的领域，具体涉及CuO/凹凸棒石催化吸附剂及其用于脱除烟气中单质汞的方法。
背景技术：
我国是最大的煤炭消费国，煤炭占我国一次能源结构的比例为50％以上，而且未来很长一段时期我国能源消费仍将以煤炭为主。煤燃烧过程中产生大量的污染物，其中重金属汞污染问题引起人们的广泛关注。我国每年汞排放量约占全球总汞排放量的25-40％，其中燃煤电厂是最大的人为汞排放源之一。汞是易挥发的痕量元素，它具有长距离的迁移能力，会造成严重、持久的污染。汞是一种具有严重生理毒性的化学物质，能通过食物链侵入人体，会造成神经中毒和很多组织病变。我国政府高度重视燃煤汞污染问题，目前燃煤电厂执行的《火电厂大气污染物排放标准》，将燃煤烟气中汞的排放值限定在0.03mg/m3以下。
燃煤烟气中释放的汞主要有三种形式：单质汞(Hg0)、化合态汞(Hg+和Hg2+)和颗粒态汞(HgP)。燃煤电厂现有的除尘装置、湿法脱硫装置等能有效的脱除烟气中的化合态汞和颗粒态汞，但由于气态单质汞具有高饱和蒸气压、低熔点和低水溶性的特点，很难被电厂现有的污染物净化装置脱除。目前，大多数学者研究采取吸附剂喷射技术控制气态汞。活性炭由于其较大的比表面积和孔容，被广泛研究用于吸附脱除燃煤烟气中的汞。但由于活性炭对汞的吸附受烟气温度和烟气成分的影响很大，且不能有效的再生使用，运行成本很高，使得活性炭的大规模工业应用受到了限制。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种CuO/凹凸棒石催化吸附剂及其用于脱除烟气中单质汞的方法，可高效催化氧化烟气中的汞并吸附在CuO/凹凸棒石上，无需再经下游湿法脱硫装置脱除。该催化吸附剂以廉价易得的凹凸棒石为载体，降低了催化吸附剂的制备成本及运行成本。
本发明是通过以下技术方案解决上述问题的：
一种脱除烟气中单质汞的催化吸附剂，该催化吸附剂包括：凹凸棒石和CuO，其中凹凸棒石为载体，CuO为活性组分,CuO的负载量为1～8％。
一种CuO/凹凸棒石催化吸附剂的制备方法，包括如下步骤：将所述凹凸棒石载体浸渍于铜盐前驱体溶液中，搅拌均匀，静置，干燥，然后依次在氮气和空气气氛中煅烧，制得所述CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
进一步，所述凹凸棒石载体与铜盐前驱体溶液等体积。
进一步，所述静置，在空气中静置时间为5～15h。
进一步，为了干燥充分，干燥先在40～80℃中煅烧4～8h,再在90～130℃中干燥4～8h。
进一步，为了使催化吸附剂充分活化，所述氮气气氛的煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为2～4h；所述空气气氛煅烧温度为250～400℃，煅烧时间为2～4h。
进一步，所述铜盐前驱体为Cu(NO3)2或Cu(CH3COO)2。
进一步，铜盐前驱体为Cu(NO3)2。
一种CuO/凹凸棒石催化吸附剂脱除烟气中单质汞的方法，包括如下步骤：将所述CuO/凹凸棒石催化吸附剂放置于固定床反应器中，设置温度为150～250℃，通入常压含汞烟气。
进一步，常压含汞烟气中汞的浓度为20-240μg/m3，空速6000-15000h-1。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、催化活性高，能耗低；在排烟温度范围(150-250℃)内对Hg0具有较高的催化氧化活性和吸附能力，可将Hg0催化氧化生成Hg2+化合物并吸附在CuO/凹凸棒石上，无需再经WFGD脱除，可置于燃煤电厂烟气净化系统的最后，不需要对烟气再次加热，降低了能耗。
2、CuO/凹凸棒石催化吸附剂采用成本低且易得的凹凸棒石为载体，制备工艺简单易行。
3、CuO/凹凸棒石催化吸附剂可再生循环使用，降低了制备成本及运行成本，生成的Hg2+化合物可吸附在CuO/凹凸棒石上，避免了对环境造成二次污染。
具体实施方式
实施例1
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.040g/mL的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置10h，50℃干燥5h，110℃干燥5h，然后在氮气气氛中350℃煅烧3h，空气气氛中300℃煅烧2h，得到CuO负载量1wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至150℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速6000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为20μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为53％。
实施例2
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.32g/mL的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置12h，40℃干燥8h，90℃干燥8h，然后在氮气气氛中400℃煅烧4h，空气气氛中350℃煅烧2h，得到CuO负载量8wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至160℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速10000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为80μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为76％。
实施例3
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.20g/mL的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置15h，80℃干燥4h，130℃干燥4h，然后在氮气气氛中500℃煅烧3h，空气气氛中300℃煅烧3h，得到CuO负载量5wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至200℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速6000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为20μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为59％。
实施例4
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.32g/mL的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置5h，50℃干燥5h，110℃干燥5h，然后在氮气气氛中600℃煅烧2h，空气气氛中400℃煅烧4h，得到CuO负载量8wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至150℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速6000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为20μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为85％。
实施例5
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.32g/mL的Cu(CH3COO)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置8h，50℃干燥5h，110℃干燥5h，然后在氮气气氛中350℃煅烧4h，空气气氛中350℃煅烧2h，得到CuO负载量8wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至150℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速15000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为80μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为61％。
实施例6
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.32g/mL的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置5h，50℃干燥5h，110℃干燥5h，然后在氮气气氛中350℃煅烧3h，空气气氛中300℃煅烧3h，得到CuO负载量8wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至250℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速6000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为80μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为47％。
实施例7
将10g凹凸棒石载体等体积浸渍于6mL 0.32g/mL的Cu(NO3)2溶液中，搅拌均匀，在空气中放置8h，50℃干燥5h，110℃干燥5h，然后在氮气气氛中350℃煅烧5h，空气气氛中350℃煅烧3h，得到CuO负载量8wt％的CuO/凹凸棒石催化吸附剂。
将该CuO/凹凸棒石催化吸附剂装填于固定床石英管反应器中，两端用石英棉固定。催化吸附剂在反应器中程序升温至150℃后保持恒温，开始通入含Hg0的模拟烟气，空速6000h-1。模拟烟气组成为：6％O2，5％H2O，1500ppm SO2，N2为平衡气，Hg0浓度为240μg/m3。恒温吸附反应4h，Hg0的脱除效率为77％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。