FCC废催化剂的无害化及水处理应用研究

【摘要】：流化催化裂化（FCC）催化剂是石油加工过程中使用最为广泛的催化剂之一。由于催化裂化过程中催化剂表面大量积碳、高温下水蒸气对活性组分的破坏以及原油中的重金属（Ni、V、Fe等）与FCC催化剂活性中心的吸附反应等原因，导致FCC催化剂大量失活，每年产生的废催化剂高达数万吨。由于FCC废催化剂中积累了大量的重金属元素，其任意排放会造成环境污染，如何处理已成为亟待解决的问题。目前，废催化剂的主要处理方式仍为填埋。根据国家标准，当固体废物中镍元素浸出液浓度超过5mg/L时，该废物即被判定为危险废物，将对环境造成极大危害。因此如何有效固载FCC废催化剂中的镍元素，使其达到安全排放的标准是本项目的主要研究内容。本项目首先探究了FCC废催化剂的失活机理，通过红外、XRD、XPS、SEM等一系列分析手段表征了废催化剂上重金属元素的存在及分布情况，分析了Ni的迁移过程。本项目采用高温煅烧和微波固化法对FCC废催化剂中镍元素进行无害化处理，探究不同温度（不同敏化剂含量）、不同Ni添加量、不同处理时间对两种固载方法的影响。结果表明，两种方法均能有效实现Ni的固载，且固载程度随Ni添加量的增加而降低，随处理时间的增加而增加。高温固化法渗滤液中Ni含量远低于5mg/L，有效实现了Ni的无害化。本项目还对FCC废催化剂进行了无害化和资源化“二位一体”处理。在通过纳米二氧化钛掺杂固定Ni元素实现无害化的同时，以FCC废催化剂为载体Ni-TiO2，制备Ni-TiO2-FCC废催化剂，实现其资源化再利用。本文探究了Ni添加量和浸出时间对Ni固定化的影响，并对改性FCC废催化剂光催化降解甲基橙进行了分析。实验结果表明，Ni掺杂二氧化钛能有效实现Ni的无害化，Ni-TiO2-FCC废催化剂对甲基橙的降解效果高达90%。