本发明涉及废汞催化剂回收利用和汞催化剂制备，具体涉及一种以废汞催化剂为原料制备单原子汞催化剂的方法及其产品。
背景技术：
1、汞催化剂是由乙炔和氯化氢生产氯乙烯(乙炔法氯乙烯)的重要工业催化剂。汞催化剂在使用一定时间后会失活而被从氯乙烯生产装置上撤下，成为废汞催化剂。废汞催化剂中含有2-3wt.％的氯化汞。由于氯化汞剧毒，随意处置废汞催化剂会造成严重的环境污染，因此，废汞催化剂被列为危废处置名单。同时，汞作为一种重要的重金属资源，在催化剂、药物、特殊场景的器件中具有重要的作用，然而，由于自然界存储的汞资源的日益枯竭，如何将现有的汞资源进行循环利用显得尤为重要，因此，高效进行废汞催化剂循环利用，既可以防止汞废弃物危害自然环境，又可以循环利用汞资源而取得巨大的经济效应。
2、目前废汞催化剂回收的技术，主要关注于如何将废汞催化剂中的汞提炼出来。回收汞的方法主要包括液相洗涤法、高温蒸馏法和干馏法。液相洗涤法，是加入nacl、盐酸等竞争吸附剂，将氯化汞从活性炭表面脱附到溶液中，然后用甲醛等还原剂将氯化汞还原成单质汞进行回收。该回收工艺，虽然操作简单，但是氯化汞回收率比较低，只有在60％左右。高温蒸馏法，是先加入naoh、石灰等处理剂将活性炭表面的氯化汞转化为氧化汞，然后加热至700-800℃，将氧化汞分解为汞蒸气，再冷凝回收得到单质汞。高温蒸馏法在提炼的过程中加入的石灰等无机盐，来促进氯化汞的挥发，然而石灰等无机盐的加入，使得提汞之后的炭载体灰分杂质高达50％以上，即使进行酸洗等处理，也不能得到高性能活性炭。干馏法，则是直接将废汞催化剂在氮气气氛下500-600℃进行热处理将活性炭上的氯化汞脱附到气相中，然后再冷凝回收得到氯化汞，对于氯化汞的使用是重新采用浸渍的方法制备汞催化剂，工艺复杂。
3、综上所述，目前的废汞催化剂回收方法，先添加化学试剂进行处理，然后进行洗涤或者高温热处理提取汞元素，随后再进行制备单质汞，然后制备氯化汞，整个回收过程的工艺复杂，环境污染大。此外，目前废汞催化剂的处理主要是以提炼残留的汞为主要目的，回收得到的炭载体由于经历催化剂使用过程的压碎、碰撞和磨损，催化剂回收过程的浸泡或者热处理，机械强度差；并且为了提高氯化汞的回收率，在回收过程中加了大量的化学助剂，使得回收后的活性炭灰分高而且复杂，孔隙结构差，表面结构破坏严重。
技术实现思路
1、针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种以废汞催化剂为原料制备单原子汞催化剂的方法，采用催化气化提取氯化汞，并制备单原子汞催化剂，工艺简单，实现废催化剂处理和新催化剂的制备一体化进行。在处理废汞催化剂的同时制备得到高性能单原子汞催化剂和氯化缺陷炭载体。回收得到的氯化缺陷炭载体，是单原子汞催化剂捕获氯化汞的优良载体，实现回收炭材料在本领域的应用，充分利用了汞资源和炭资源，使废汞催化剂得到高值化利用。
2、一种以废汞催化剂为原料制备单原子汞催化剂的方法，包括：
3、将废汞催化剂与氯化汞气化助剂混合后于惰性气流中升温至300-350℃(优选300℃)进行催化气化，用缺陷炭载体吸附捕获催化气化尾气中的氯化汞，得到单原子汞催化剂；所述升温的速率为30-100℃/min；
4、所述氯化汞气化助剂包括硝酸钾、硝酸钠、硝酸钡、硝酸锌、硝酸铈中的至少一种。
5、在一些实施例中，所述废汞催化剂的含水量小于3wt％。
6、本发明通过氯化汞气化助剂促进氯化汞的挥发。在一些实施例中，所述氯化汞气化助剂与所述废汞催化剂的质量比为1-5:10，优选为2:10。
7、所述缺陷炭载体可包括氯化缺陷炭载体。
8、在一些实施例中，本发明中使用的缺陷炭载体包括所述废汞催化剂催化气化后回收制备得到的氯化缺陷炭载体，氯化的缺陷炭载体不仅对氯化汞的吸附强度高，吸附量大，并且杂原子氯的掺杂提高了乙炔氢氯化反应中hcl和hgcl2中氯的交换过程，提高了反应速率，增加了催化剂的反应活性。
9、进一步的，所述氯化缺陷炭载体的制备方法可包括：将所述催化气化的固体产物与活化剂、粘结剂混合研磨、破碎后进行捏合成型，干燥、惰性气氛炭化得到所述氯化缺陷炭载体。
10、在一些实施例中，所述氯化缺陷炭载体的制备方法中，所述活化剂可包括三聚氰胺、双氰胺、尿素、三聚氰酸中的至少一种。以上活化剂可促进废汞催化剂积碳中的氯乙烯交联并初步炭化，并且催化气化过程中残留的氯化汞气化助剂可在高温炭化过程中成为缺陷诱导剂，形成氯化缺陷炭载体。
11、在一些实施例中，所述氯化缺陷炭载体的制备方法中，所述活化剂与所述废汞催化剂的质量比可为1-5:10。
12、本发明利用粘结剂将磨细的提汞后的废汞催化剂炭载体粘合成型，形成颗粒的氯化缺陷炭载体。在一些实施例中，所述氯化缺陷炭载体的制备方法中，所述粘结剂可包括糊化淀粉、腐植酸盐、酚醛树脂中的至少一种。所述腐殖酸盐可以是铵盐等。
13、在一些实施例中，所述氯化缺陷炭载体的制备方法中，所述粘结剂与所述废汞催化剂的质量比可为1-5:10。
14、在一些实施例中，所述氯化缺陷炭载体的制备方法中，所述炭化的温度可为800-900℃，优选为850℃，时间可为2-4h，优选为3h。
15、所述氯化缺陷炭载体的制备方法中，所述惰性气氛指的是不会参与反应的气体气氛，例如氮气气氛和/或氩气等稀有气体气氛等。
16、在一些实施例中，所述缺陷炭载体与所述废汞催化剂的质量比可为1:1-10，优选为1:1。
17、本发明中，所述惰性气流指的是不会参与反应的惰性气流，例如氮气气流、稀有气体气流等。
18、在一些实施例中，所述惰性气流的流量可为10-500ml/min，例如30ml/min、100ml/min等。
19、本发明中，所述升温的速率优选为30-100℃/min，例如50℃/min、100℃/min等。
20、在一些实施例中，所述催化气化的时间可为30-480min。
21、本发明中，用于吸附捕获氯化汞的温度为大于氯化汞粉末的挥发温度140℃，可以使气态的氯化汞和(氯化)缺陷炭载体形成化学吸附，从而在(氯化)缺陷炭载体表面形成单层分散的氯化汞，并且(氯化)缺陷炭载体的氯化汞饱和吸附量远远高于吸附捕获氯化汞的含量，可以保证氯化汞有足够的锚定位点，而不发生团聚。在一些实施例中，所述吸附捕获的温度大于140℃，进一步的，可不超过250℃，具体可为150-250℃，例如150℃、180℃等。
22、本发明还提供了所述的方法制备得到的单原子汞催化剂。
23、现有废汞催化剂处理技术存在回收工艺复杂，回收处理后的炭材料不能得到高值化利用的问题，本发明提供了一种以废汞催化剂为原料制备单原子汞催化剂的方法，以废汞催化剂为原材料，采用催化气化-缺陷捕获的方法，一步得到高性能单原子汞催化剂，同时将催化提汞后的炭载体通过粉碎粘结成型和催化炭化得到氯化缺陷炭载体，重新作为单原子汞催化剂的载体，实现了废汞催化剂全材料的回收利用。
24、本发明与现有技术相比，有益效果有：
25、1、本发明以废汞催化剂为原料一步再生制备得到高性能单原子汞催化剂，工艺简单，实现废催化剂处理和新催化剂的制备一体化进行。
26、2、本发明将废汞催化剂中的氯化汞催化气化并捕获制备得到高性能单原子汞催化剂，同时将废炭载体再生得到高性能缺陷炭载体，充分利用了汞资源和炭资源，实现废弃汞催化剂的资源高值化利用。
27、3、本发明中采用氯化缺陷活性炭吸附捕获氯化汞的温度(例如150-250℃)高于乙炔氢氯化反应温度140℃，因此制备得到的单原子汞催化剂具有良好的热稳定性。
1.一种以废汞催化剂为原料制备单原子汞催化剂的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废汞催化剂的含水量小于3wt％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氯化汞气化助剂与所述废汞催化剂的质量比为1-5:10，优选为2:10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缺陷炭载体包括氯化缺陷炭载体；
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氯化缺陷炭载体的制备方法中：
6.根据权利要求1、4或5所述的方法，其特征在于，所述缺陷炭载体与所述废汞催化剂的质量比为1:1-10。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气流的流量为10-500ml/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化气化的时间为30-480min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附捕获的温度为150-250℃。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制备得到的单原子汞催化剂。
