FCC废催化剂的无害化及水处理应用研究

发布时间：2017-03-22 22:04

  本文关键词：FCC废催化剂的无害化及水处理应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：流化催化裂化(FCC)催化剂是石油加工环节用量最大的催化剂之一,由于催化裂化过程中积炭在催化剂表面的大量沉积,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催化剂活性位点上的吸附、反应,造成了FCC催化剂的大量失活,废催化剂年产量高达数万吨。由于FCC废催化剂中积累了大量的重金属元素,随意排放会导致环境污染,如何处理它们成了亟待解决的问题。现阶段,废催化剂最主要的处理方式仍然是掩埋。根据国标,当固体废物中镍元素浸出液浓度超过5mg/L时,该废物被判定为危险废物,会对环境产生极大的危害。所以针对FCC废催化剂中的镍元素,如何有效地进行固定化处理,使其达到安全排放的标准是本课题的主要研究内容。本课题首先针对FCC废催化剂的失活机理进行了探究,通过红外、XRD、XPS、SEM等一系列分析手段对废催化剂上的重金属元素在FCC催化剂上的存在形态、分布情况进行表征,对Ni的迁移过程进行分析。本课题针对FCC废催化剂中的镍元素通过高温煅烧和微波固化两种方法进行无害化处理。探究了不同温度(不同敏化剂含量)、不同Ni加入量以及不同处理时间对两种固定化方法的影响,结果显示：两种方法都能有效地实现Ni的固定化,且固定化程度随Ni加入量增加而降低,随着处理时间增长而升高。高温固化法浸出液Ni含量远低于5mg/L,有效实现Ni的无害化。本课题还针对FCC废催化剂进行无害化与资源化“二合一”的处理,通过纳米氧化钛掺杂固定Ni元素实现无害化的同时,将FCC废催化剂作为Ni-TiO2的载体,制备Ni-TiO2-FCC废催化剂以实现其资源化再利用。文章探究了Ni元素加入量、浸出时间对Ni固定化的处理效果,对改性后的FCC废催化剂的光催化降解甲基橙性能进行分析。实验结果表明：Ni掺杂氧化钛能有效实现Ni的无害化,且Ni-TiO2-FCC废催化剂对甲基橙的降解效果高达90%。
【关键词】：FCC废催化剂 无害化 资源化 光催化剂
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X742;X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 引言16
• 1.2 FCC催化剂的基本结构16
• 1.3 FCC催化剂失活机理16-20
• 1.3.1 水热失活17
• 1.3.2 沉积失活17-18
• 1.3.3 中毒失活18-20
• 1.4 FCC废催化剂无害化20-22
• 1.4.1 脱金属法20-22
• 1.4.2 稳定化无害化处理技术22
• 1.5 FCC废催化剂资源化22-26
• 1.5.1 磁分离工艺22-23
• 1.5.2 废物吸附剂23-24
• 1.5.3 制备催化加氢催化剂24-25
• 1.5.4 制备催化裂解催化剂25
• 1.5.5 制备催化剂载体25
• 1.5.6 合成分子筛原料25-26
• 1.6 TiO_2固定化技术26-28
• 1.6.1 二氧化钛的性质与制备26-27
• 1.6.2 纳米氧化钛粘土固定化研究现状27-28
• 1.7 研究背景及内容28-32
• 1.7.1 研究背景28-29
• 1.7.2 研究内容29-30
• 1.7.3 技术路线图30-32
• 第二章 FCC废催化剂的重金属分析32-46
• 2.1 前言32
• 2.2 实验材料与仪器32-33
• 2.2.1 实验材料32
• 2.2.2 实验设备32-33
• 2.3 分析方法33-35
• 2.3.1 固体废物浸出毒性浸出方法33-34
• 2.3.2 浸出液金属含量测定方法34
• 2.3.3 废催化剂形貌及表面元素分析34
• 2.3.4 废催化剂内部原子、分子形态分析34
• 2.3.5 废催化剂上金属元素存在形态及含量分析34-35
• 2.3.6 废催化剂表面的官能团分析35
• 2.4 FCC废催化剂表征分析35-43
• 2.4.1 FCC废催化剂原样的重金属总量与浸出金属含量35-36
• 2.4.2 FCC废催化剂IR谱图分析36-37
• 2.4.3 FCC废催化剂的XRD谱图分析37-39
• 2.4.4 FCC废催化剂的XPS谱图分析39-42
• 2.4.5 SEM谱图分析42-43
• 2.5 本章小结43-46
• 第三章 FCC废催化剂的无害化46-54
• 3.1 前言46
• 3.2 实验材料与仪器46
• 3.3 实验步骤46-47
• 3.3.1 FCC废催化剂高温煅烧法对Ni的固定化47
• 3.3.2 FCC废催化剂微波固化法对Ni的固定化47
• 3.4 实验结果与分析47-52
• 3.4.1 FCC废催化剂高温煅烧处理结果47-50
• 3.4.2 FCC废催化剂活性炭微波固化法处理结果50-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第四章 FCC废催化剂的资源化54-70
• 4.1 前言54
• 4.2 实验材料与仪器54-55
• 4.2.1 实验材料54-55
• 4.2.2 实验设备55
• 4.3 实验步骤55-58
• 4.3.1 纳米氧化钛对重金属离子的固定化56-57
• 4.3.2 FCC废催化剂的水化57
• 4.3.3 纳米氧化钛对FCC废催化剂改性57
• 4.3.4 变量控制57-58
• 4.4 结果与讨论58-68
• 4.4.1 无害化分析58-60
• 4.4.2 改性FCC废催化剂的表征60-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第五章 改性FCC废催化剂对甲基橙的光催化实验70-78
• 5.1 前言70
• 5.2 实验材料与仪器70-71
• 5.2.1 实验材料设备70-71
• 5.2.2 实验装置图71
• 5.2.3 实验分析仪器71
• 5.3 实验步骤71-73
• 5.3.1 甲基橙标准曲线的确定71-73
• 5.3.2 实验方法73
• 5.4 结果与讨论73-76
• 5.4.1 不同FCC废催化剂含量对光催化性能的影响74
• 5.4.2 不同Ni添加量对光催化性能的影响74-75
• 5.4.3 不同浸出时间对光催化性能的影响75-76
• 5.4.4 甲基橙降解机理分析76
• 5.5 本章小结76-78
• 第六章 结论与建议78-80
• 6.1 结论78
• 6.2 建议78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-88
• 研究成果及发表的学术论文88-90
• 导师与作者简介90-92
• 附件92-93

【参考文献】

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本文编号：262284