催化臭氧氧化催化剂及其制备方法以及污水的处理方法技术

本发明专利技术涉及废弃物处理领域和污水处理领域，公开了一种催化臭氧氧化催化剂及其制备方法以及一种污水的处理方法。所述催化臭氧氧化催化剂含有载体和负载在载体上的金属活性组分，所述载体为FCC废催化剂，所述金属活性组分选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中的至少一种金属。本发明专利技术提出的FCC废催化剂的再利用方法将FCC废催化剂作为载体制备成一种新的负载型催化臭氧氧化催化剂，为FCC废催化剂的处理提供了新方法，实现了“以废治废”。本发明专利技术将FCC废催化剂作为载体制备的负载型催化臭氧氧化催化剂应用于污水，特别是含酚污水的催化氧化处理，效果显著。

【技术实现步骤摘要】
催化臭氧氧化催化剂及其制备方法以及污水的处理方法
本专利技术涉及废弃物处理领域和污水处理领域，具体涉及一种催化臭氧氧化催化剂及其制备方法以及污水，特别是含酚污水的处理方法。
技术介绍
催化裂化(FCC)工艺是石油炼化过程中重要的工艺流程，是重质油轻质化的主要加工工艺之一。由于催化裂化工艺在全国的普遍采用，FCC催化剂成为用量最大的催化剂，每年FCC催化剂的消耗量大约为350kt，卸出的废催化剂含有氧化稀土、镊钒铁等金属，属于固体废物，现阶段对于FCC废催化剂的主要处理方法仍为传统的掩埋法，这种方法不仅会造成资源浪费，还会造成土壤、地下水、大气的污染。近年来，FCC废催化剂的回收利用成为研究热门，目前主要有两类处理方法：(一)脱金属再生或磁分离技术，此类技术因成本昂贵、处理不彻底等问题发展受到限制；(二)将FCC废催化剂应用于生产陶瓷、矿聚物、沥青混合料等方面。然而随着原料油的重质化和劣质化，FCC催化剂使用周期明显缩短，产生的FCC废催化剂量增大，污染问题日益突出。因此，基于现状，如何将FCC废催化剂进行无害化处理以及回收再利用成为了一个焦点问题亦是一个丞待解决的问题。高级氧化技术是近年来污水处理领域的重点研究方向，其中催化臭氧氧化技术由于具有反应速度快、处理效果好、臭氧利用率高、反应条件温和等优点得到了广泛关注。催化剂在催化臭氧氧化过程中起到十分重要的作用，催化臭氧氧化技术中所用催化剂包括均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂易以离子形态溶解于溶液中，与溶液分离困难，容易造成催化剂浪费，因此，已逐渐被非均相固体催化剂所取代。非均相催化剂使用寿命长，便于分离回收，其中以贵金属作为活性组分的负载型催化剂表现出较高的活性和稳定性，然而由于贵金属成本高，此类催化剂往往价格昂贵。因此，开发高活性、高稳定性的催化剂是催化臭氧氧化技术得到广泛应用的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的题，提供了一种FCC废催化剂再利用的方法，具体地，本专利技术提供了一种将FCC废催化剂应用于催化氧化技术而提供一种催化臭氧氧化催化剂及其制备方法以及提供一种污水的处理方法，该方法将FCC废催化剂制备成负载型催化剂，应用于污水的催化氧化技术，不但能够实现FCC废催化剂的回收再利用，而且污水的处理效果明显。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种催化臭氧氧化催化剂，其中，所述催化臭氧氧化催化剂含有载体和负载在载体上的金属活性组分，所述载体为FCC废催化剂，所述金属活性组分选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中的至少一种金属。本专利技术第二方面提供一种催化臭氧氧化催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：用含有选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中至少一种金属的可溶性化合物的溶液浸渍FCC废催化剂载体，将经浸渍的FCC废催化剂载体干燥、焙烧。本专利技术第三方面提供一种根据本专利技术所述的制备方法得到的催化臭氧氧化催化剂。本专利技术第四方面提供一种污水的处理方法，该方法包括将待处理污水与催化臭氧氧化催化剂和臭氧进行混合处理，其中，所述催化臭氧氧化催化剂为本专利技术提供的催化臭氧氧化催化剂。本专利技术与现有技术相比，至少具有以下优点：本专利技术提出的FCC废催化剂的再利用方法将FCC废催化剂作为载体制备成一种新的负载型催化臭氧氧化催化剂，为FCC废催化剂的处理提供了新方法，实现了“以废治废”。而且，所述负载型催化臭氧氧化催化剂的制备方法简单，成本低廉，易于工业化。本专利技术将FCC废催化剂作为载体制备的负载型催化臭氧氧化催化剂应用于污水，特别是含酚污水的催化氧化处理，效果显著。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一方面，所述催化臭氧氧化催化剂含有载体和负载在载体上的金属活性组分，所述载体为FCC废催化剂，所述金属活性组分选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中的至少一种金属。本专利技术的专利技术人巧妙地利用FCC废催化剂作为载体，不但利用了其作为载体负载上金属活性组分制备成催化臭氧氧化催化剂对污水中的污染物具有催化作用且将其作为载体成本低，而且在一定条件下FCC废催化剂还具有一定吸附作用以及催化活性，能够在一定程度上将吸附在FCC废催化剂上的部分污染物氧化分解，使得污水，特别是含酚污水的处理更为完善和彻底。根据本专利技术，为本领域技术人员所熟知的各种FCC废催化剂均能够用于本专利技术中作为催化臭氧氧化催化剂的载体。优选情况下，在本专利技术的一种具体实施方式中，所述FCC废催化剂的组成为：以所述FCC废催化剂的总重量为基准，二氧化硅的含量为30-70重量％，三氧化二铝的含量为20-60重量％，铁的含量为0.01-2重量％、钒的含量为0.01-2重量％，镍的含量为0.01-2重量％，钠的含量为0.01-1重量％，锑的含量为0.01-1重量％，钙的含量为0.01-1重量％，碳的含量为0.1-1重量％，稀土金属的含量为0-10重量％。根据本专利技术，从进一步提高催化臭氧氧化催化剂的催化氧化效果的角度出发，优选情况下，所述FCC废催化剂的比表面积为100-300m2/g，孔体积为0.1-0.4ml/g。本专利技术中，只要所述催化臭氧氧化催化剂中以FCC废催化剂为载体，负载在其上的金属活性组分选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中的至少一种金属活性组分即可实现本专利技术的目的。其中，所述FCC废催化剂载体与金属活性组分在催化臭氧氧化催化剂中的含量的可选范围较宽，所述金属活性组分在催化臭氧氧化催化剂中的含量可以为现有的能够用于催化臭氧氧化催化剂的金属活性组分的含量范围，优选情况下，以催化臭氧氧化催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为70-99.9重量％，以氧化物计，所述金属活性组分的含量为0.1-30重量％；进一步优选地，以催化臭氧氧化催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为85-98重量％，以氧化物计，所述金属活性组分的含量为2-15重量％。根据本专利技术，所述催化臭氧氧化催化剂中，所述金属活性组分中的各族金属元素的种类的可选范围较宽，最优选地，所述金属活性组分选自铜、钴、钯、钌、铑、铂、锰、铁、镍、铈、镧、镁和银中的一种或多种。根据本专利技术，为了进一步提高本专利技术的催化臭氧氧化催化剂的催化氧化效果，优选情况下，所述金属活性组分选自锰、铈、镁和镍中的一种或多种，在多种组合中优选为锰和铈的组合或镁和铜的组合。进一步优选地，以氧化物计，锰与铈的质量比为0.1-3:1，更优选为1-3:1；以氧化物计，镁和铜质量比为0.1-5:1，更优选为1-5:1。根据本专利技术的第二方面，所述催化臭氧氧化催化剂的制备方法包括：用含有选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中至少一种金属的可溶性化合物的溶液浸渍FCC废催化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述催化臭氧氧化催化剂含有载体和负载在载体上的金属活性组分，所述载体为FCC废催化剂，所述金属活性组分选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中的至少一种金属。/n

【技术特征摘要】
1.一种催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述催化臭氧氧化催化剂含有载体和负载在载体上的金属活性组分，所述载体为FCC废催化剂，所述金属活性组分选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中的至少一种金属。


2.根据权利要求1所述的催化臭氧氧化催化剂，其中，以催化臭氧氧化催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为70-99.9重量％，以氧化物计，所述金属活性组分的含量为0.1-30重量％；
优选地，以催化臭氧氧化催化剂的总重量为基准，所述载体的含量为85-98重量％，以氧化物计，所述金属活性组分的含量为2-15重量％。


3.根据权利要求1或2所述的催化臭氧氧化催化剂，其中，所述金属活性组分选自铜、钴、钯、钌、铑、铂、锰、铁、镍、铈、镧、镁和银中的一种或多种。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的催化臭氧氧化催化剂，其中，所述金属活性组分选自锰、铈、镁和镍中的一种或多种，在多种组合中优选为锰和铈的组合或镁和铜的组合，优选地，以氧化物计，锰与铈的质量比为0.1-3:1，更优选为1-3:1；以氧化物计，镁和铜质量比为0.1-5:1，更优选为1-5:1。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的催化臭氧氧化催化剂，其中，以所述FCC废催化剂的总重量为基准，二氧化硅的含量为30-70重量％，三氧化二铝的含量为20-60重量％，铁的含量为0.01-2重量％、钒的含量为0.01-2重量％，镍的含量为0.01-2重量％，钠的含量为0.01-1重量％，锑的含量为0.01-1重量％，钙的含量为0.01-1重量％，碳的含量为0.1-1重量％，稀土金属的含量为0-10重量％。


6.一种催化臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：用含有选自ⅡA族、ⅠB族、ⅦB族、Ⅷ族以及稀土元素中至少一种金属的可溶性化合物的溶液浸渍FCC废催化剂载体，将经浸渍的FCC废催化剂载体干燥、焙烧。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述制备方法还包括：在浸渍之前，先将FCC废催化剂载体进行焙烧，并将经焙烧的FCC废催化剂载体进行酸处理的步骤。


8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，将FCC废催化剂载体进行焙烧的温度为400-1000℃，优选为600-900℃，焙烧的时间为0.5-6h，优选为1-4h。


9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，将经焙烧的FCC废催化剂载体进行酸处理的方法包括：将经焙烧的FCC废催化剂载体与酸溶液接触，其中，所用酸选自盐酸、硫酸、草酸、乙酸和硝酸中的一种或多种，酸溶液的质量浓度为1-15重量％，经焙烧的FCC废催化剂载体与酸溶液的质量比为1:2-10，接触的温度为0-100℃，优选为30-80℃，接触的时间为2-8h。


10.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述金属的可溶性化合物选自铜化合物、钴化合物、钯化合物、钌化合物、铑化合物、铂化合物、锰化合物、铁化合物、镍化合物、铈化合物、镧化合物、镁化合物和银化合物中的至少一种，优选地，所述金属的可溶性化合物选自锰化合物、铈化合物、镁化合物和镍化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祺，李本高，陈妍，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11