将凹凸棒石黏土与蒸馏水按照一定比例混合后搅拌均匀、挤压，然后在烘箱中于110 ℃下干燥24 h，将充分干燥后的凹凸棒石样品研磨并筛选出30—60目的颗粒，在N₂气氛中300 ℃下热处理2 h，即得凹凸棒石载体。采用等体积浸渍法制备MnO_x/PG催化剂，根据所需制备催化剂的MnO_x的负载量，将PG等体积浸渍于Mn(NO₃)₂溶液中，然后在室温静置2 h，50 ℃干燥5 h，110 ℃干燥5 h，最后依次在N₂、N₂+O₂气氛中煅烧2 h，即可制得MnO_x/PG催化剂^[20]。

MnO_x/PG催化剂对Hg⁰的脱除实验装置如图1所示。

实验气氛为含有N₂（平衡气）、O₂、SO₂和H₂O的模拟烟气，Hg⁰蒸气由汞渗透管产生，Hg⁰ 浓度为240 μg·m⁻³。催化剂装填量为0.5 g，反应温度为120—240 ℃，反应时间为400 min。利用测汞仪（俄罗斯Lumex公司，RA—915M型）在线连续检测催化剂前后气体中的Hg⁰浓度。实验管路采用加热带保温防止气态Hg⁰的冷凝，尾端利用装有疏松多孔活性炭的吸收塔处理尾气。MnO_x/PG催化剂脱除Hg⁰的能力用脱除效率表示，本文中的实验数据均为3次测量的平均值^[20]。

脱除Hg⁰后的MnO_x/PG催化剂进行热再生和水洗再生，再生后的催化剂再次进行脱除Hg⁰的实验。热再生在图1所示的固定床反应装置上进行。再生条件为：气体流量为100 mL·min⁻¹的 N₂气氛下，程序升温至再生温度（300—500 ℃）并保持恒温再生2 h，升温速率为10 ℃·min⁻¹。

水洗再生的过程是将脱除Hg⁰后的MnO_x/PG催化剂在100 mL锥形瓶中与去离子水混合，将锥形瓶放入超声设备中振荡10 min后过滤，在真空干燥箱中110 ℃下干燥6 h，即得到再生后的MnO_x/PG催化剂。

采用扫描电镜（SEM，JSM-6490LV，日本电子公司）表征载体PG和MnO_x/PG催化剂的表面形貌。

图2为MnO_x负载量为8%的MnO_x/PG催化剂的SEM图。可以看出，PG载体具有大量的孔道结构，使得MnO_x/PG催化剂具有较高的比表面积，不仅有利于活性组分MnO_x在PG载体上的分散负载，而且有利于含Hg⁰气体的扩散和Hg⁰在MnO_x/PG催化剂上的吸附、氧化。

图3为不同MnO_x负载量（0%、2%、4%、6%、8%、10%）的MnO_x/PG催化剂在模拟烟气中400 min时对Hg⁰的脱除效率。可以看出，负载量0%的PG载体对Hg⁰的脱除效率较低，只有35%左右。随着MnO_x负载量从2%增加到8%，Hg⁰的脱除效率明显升高，这表明MnO_x的负载对Hg⁰的脱除起到了关键作用。MnO_x负载量为8%的MnO_x/PG脱除Hg⁰的效率最高，达到95.9%。随着MnO_x负载量的继续增加，Hg⁰的脱除效率出现了下降。这是由于MnO_x负载量较低时，MnO_x能够较好的分散在载体PG表面，有利于Hg⁰的吸附、氧化，因此具有较高的Hg⁰的脱除效率。但MnO_x负载量过高时，MnO_x会发生团聚、阻塞载体的孔道，使得催化剂的比表面积下降，降低了对Hg⁰的吸附、氧化，从而导致催化剂脱除Hg⁰的能力有所降低^[21-22]。

为考察MnO_x/PG催化剂长时间使用的脱除Hg⁰的活性，在空速6000 h⁻¹、温度210 ℃时，选用负载量8%的MnO_x/PG催化剂进行了脱除Hg⁰ 50 h的活性评价实验，结果如图4所示。可以看出，随着反应时间的延长，PG载体逐渐失活，50 h时的Hg⁰脱除效率已经降到了25%以下。而MnO_x/PG催化剂一直保持了较高的脱除Hg⁰的活性，50 h时的Hg⁰脱除效率仍在80%左右，这表明MnO_x/PG催化剂不仅具有优良的脱除Hg⁰的活性而且具有较长的使用寿命。

图5为MnO_x/PG催化剂在80—240 μg·m⁻³的Hg⁰浓度范围内对Hg⁰脱除400 min的结果。可以看出，尽管Hg⁰的浓度变化较大，但对MnO_x/PG催化剂脱除Hg⁰的能力影响很小。随着Hg⁰的浓度从80 μg·m⁻³升高到125 μg·m⁻³和240 μg·m⁻³，Hg⁰的脱除效率变化很小，均在95%以上。图5中的实验结果再次表明，MnO_x/PG催化剂具有较高且稳定的脱除Hg⁰的能力，可用于在含有较高Hg⁰浓度的烟气中脱除Hg⁰。

图6为MnO_x/PG在6000—20000 h⁻¹的空速范围内对Hg⁰ 脱除400 min的结果。可以看出，在实验所用的空速范围内，空速由6000 h⁻¹增大至20000 h⁻¹，Hg⁰的脱除效率出现明显降低，400 min 时降低至80%。这主要是由于低空速下气体流速较慢，烟气与MnO_x/PG催化剂的接触时间较长，有利于Hg⁰在MnO_x/PG催化剂上吸附、氧化，从而提高了Hg⁰的脱除效率。而空速过大时，气体流速相应增大，烟气与MnO_x/PG催化剂的接触时间变短，不利于Hg⁰在MnO_x/PG催化剂上吸附、氧化，进而导致Hg⁰的脱除效率降低。

为考察MnO_x/PG催化剂的再生及循环使用性能，对上述脱除Hg⁰ 50 h后的MnO_x/PG催化剂进行了热再生和水洗再生。图7（a）为在300 ℃、400 ℃和500 ℃的N₂中热再生2 h的MnO_x/PG催化剂再次脱除Hg⁰的效果。可以看出，热再生后的MnO_x/PG催化剂仍保持了较高的脱除Hg⁰的能力，且400 ℃下的再生效果最好，400 min时Hg⁰的脱除效率仍保持在85%以上。而500 ℃下的再生效果不好，MnO_x/PG脱除Hg⁰的能力明显下降，400 min时Hg⁰的脱除效率快速下降至25%左右。这主要是由于载体PG在500 ℃下的热稳定性较低，多孔结构发生坍塌堵塞部分孔道，导致MnO_x/PG催化剂比表面积变小（新鲜MnO_x/PG催化剂和500 ℃再生后的MnO_x/PG催化剂的比表面积和孔结构数据见表1），影响了脱除Hg⁰的能力。

图7（b）为在水浴温度100 ℃下再生后的MnO_x/PG催化剂再次脱除Hg⁰的性能。可以看出，水洗再生后的MnO_x/PG催化剂对Hg⁰的脱除能力较低，400 min时均降低至50%左右，这表明水洗再生的方法不能使脱除Hg⁰后的MnO_x/PG催化剂的活性有效恢复，这可能主要是由于水洗过程中会使得MnO_x/PG催化剂的部分活性组分损失，导致MnO_x/PG对Hg⁰的脱除能力下降。因此，选用热再生的方法对脱除Hg⁰后的MnO_x/PG催化剂进行再生。

为进一步优化脱除Hg⁰后MnO_x/PG催化剂的再生条件，对300 ℃和400 ℃再生后的MnO_x/PG催化剂在空气气氛中250 ℃下预氧化处理2 h，并将其用于再次脱除Hg⁰，结果如图8所示。可以看出，在300 ℃和400 ℃两种温度下热再生后的催化剂经过预氧化处理有利于提高其脱除Hg⁰的能力，预氧化处理使得热再生后的催化剂对Hg⁰的脱除效率提高了10%左右。这表明，预氧化处理有利于提高再生后MnO_x/PG催化剂脱除Hg⁰的能力，主要是由于预氧化过程中O₂可将MnO_x中低价态的Mn氧化成高价态，提高了MnO_x对Hg⁰的氧化活性，使得MnO_x/PG催化剂脱除Hg⁰的能力提高^[23-25]。

图9为在400 ℃的再生温度下经过3次热再生-预氧化处理的MnO_x/PG催化剂对Hg⁰的脱除性能。可以看出，3次热再生-预氧化处理的MnO_x/PG催化剂仍具有较高的脱除Hg⁰的能力。与新鲜的MnO_x/PG催化剂相比，3次热再生-预氧化处理的MnO_x/PG催化剂对Hg⁰的脱除能力有所下降，但降低的幅度较小，第3次热再生-预氧化的MnO_x/PG催化剂对Hg⁰的脱除效率在400 min时仍高于75%，远高于PG载体对Hg⁰的脱除效率。这表明，MnO_x/PG催化剂不仅具有较高的脱除Hg⁰的活性，而且具有良好的再生循环使用性能。

（1）MnO_x/PG催化剂具有良好的脱除Hg⁰的活性和稳定性，载体PG的多孔结构有利于活性组分MnO_x的分散和Hg⁰的吸附、氧化。

（2）低Hg⁰浓度和低空速条件下有利于MnO_x/PG催化剂对Hg⁰的脱除。

（3）热再生对脱除Hg⁰后的MnO_x/PG催化剂的再生效果好于水洗再生，最佳再生温度为400 ℃。热再生后的MnO_x/PG催化剂仍具有良好的脱除Hg⁰的能力。

（4）脱除Hg⁰后的MnO_x/PG催化剂经400 ℃热再生和预氧化处理，可有效恢复其对Hg⁰的再次脱除能力。MnO_x/PG催化剂不仅具有较高的脱除Hg⁰的活性，而且具有良好的再生循环使用性能。