废FCC催化剂污染特征评价及其资源化利用研究

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我国每年产生大量的废FCC催化剂,但截至目前我国还没有较好的处理处置废FCC催化剂的方法。另一方面,过多的氮素排入水体后会导致水体富营养化现象,破坏水生生态平衡。而废FCC催化剂中含有的沸石是良好的氨氮吸附材料,基于此,探索利用废FCC催化剂去除废水中氨氮的可行性具有积极意义。  本文以取自中石化不同炼厂的4种废FCC催化剂为研究对象,对其形态特征进行了表征,分析了其组成成分及含量,并进行了环境风险评价,最后筛选出最优的废FCC催化剂的改性方法,并详细研究了改性废FCC催化剂对模拟废水中氨氮的吸附性能及其主要影响因素。  表征结果表明,四种废FCC催化剂样品的颗粒粒径小于75μm的占50%以上;与新鲜FCC催化剂相比,废FCC催化剂的BET比表面积与孔体积基本会发生减小,XRD图谱衍射峰型杂乱且无明显特征峰。SEM图谱表明废FCC催化剂微球大小不一,有破碎现象,微球表面较为平滑,无明显空隙特征。  成分分析表明,废FCC催化剂中新增加了Ni、V、Zn、Ba、As、Pb、Cr、Cu等重金属,其中Ni和V的含量较高,达到10-3数量级。环境风险评价的结果表明,若对废FCC催化剂直接进行填埋,将对环境造成一定的风险,主要风险元素为Ni、As、Zn、Ba,特别是Ni的风险值较高。  以氨氮去除率为指标并考虑经济因素,筛选出废FCC催化剂的最佳改性方法为:先用3 mol/L盐酸浸泡,再加氢氧化钠在600℃熔融焙烧,最后进行水热合成。改性废FCC催化剂具有NaA型沸石的特征,其对氨氮的吸附符合Langmuir模型。常温中性条件下,采用改性废FCC催化剂处理氨氮浓度在15~50 mg/L的模拟废水,当固液比为1∶50(g/mL)时,氨氮去除率达95%以上。
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