FCC废催化剂无害化处理和资源化利用技术研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:shgandang
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FCC废催化剂是一种组成复杂、来源广且排放量大的危险固体废物,废催化剂上重金属含量高,会对周围环境和人类健康造成严重的威胁,是固体废物处理难点。2016年8月1日颁布的《国家危险废物名录》将FCC废催化剂列为HW50类危废,不能直接掩埋废弃,需要及时处理。本文针对FCC废催化剂的特点,开展了废催化剂无害化处理和资源化利用的实验研究。本文采用一系列实验分析手段(SEM、XRD、XRF、BET等)对FCC废催化剂的表面结构、重金属元素组成、含量和分布形态进行表征,测定废催化剂含水率、p H和残炭量,进一步了解废催化剂的特点和失活机理。本文采用高温熔融法对FCC废催化剂进行无害化处理,考察助熔剂、添加比例、热处理温度和热处理时间等条件对废催化剂无害化处理影响。研究结果表明:高温熔融法处理废催化剂能有效实现重金属Ni、V的固定化。当助熔剂Si O2添加比例20%,热处理温度1000℃,热处理时间2h,重金属Ni、V固定化率达到99%。温度升高和时间延长会加剧重金属Ni、V固定化程度。本文采用固化稳定化法对FCC废催化剂进行无害化处理,考察不同化学药剂、添加比例对废催化剂无害化处理影响,确定单一药剂对重金属固化稳定化机理。研究结果表明:废催化剂经过五种化学药剂处理后,重金属Ni、V浸出浓度均低于空白浸出浓度。当水玻璃的添加质量分数4%时,重金属Ni、V稳定化程度迅速上升,稳定化率达到95%以上。在药剂添加量优化时,5种药剂优劣性由高到低依次为石灰>人造沸石>水玻璃>乙基黄原酸钾>磷酸氢二钙。本文还利用FCC废催化剂协同臭氧催化氧化处理难降解含胺废水。研究结果表明:直接利用FCC废催化剂吸附脱除废水中有机物效果很差;随着废催化剂添加量增加,臭氧氧化含胺废水效果明显增加;在中性或碱性条件下,废催化剂上活性组分会促进臭氧分解,提高液相中臭氧浓度,加快氧化反应速率;适当升高反应温度能降低反应体系活化能,有利于氧化反应的进行,但温度过高会降低臭氧溶解度,影响臭氧分解产生·OH;与工业臭氧催化剂对比,FCC废催化剂催化效果最好;FCC废催化剂经过固化稳定化处理后催化活性变差,水玻璃处理的废催化剂无催化活性,与单独臭氧氧化处理废水效果相当。通过GC-MS图谱分析,含胺废水有机物浓度显著减少,有效地实现了废水的净化处理。通过对含胺废水COD降解动力学分析,在不同废水初始p H、温度和催化剂添加量的条件下,臭氧催化氧化处理含胺废水均符合表观一级反应动力学。
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