FCC废催化剂用于含胺污水臭氧发生器催化氧化处理及其反应动力学研究

摘 要：以 FCC 废催化剂作为臭氧催化氧化催化剂对含胺污水进行处理，考察臭氧浓度、FCC 废催化剂添加量、污水ｐＨ、反应温度等因素对含胺污水化学需氧量COD）降低效果的影响，并与工业常用臭氧催化氧化催化剂进行对比，分析采用FCC 废催化剂时臭氧催化氧化有机胺反应动力学的影响因素，测定不同条件下的表观速率常数。结果显示：增大臭氧浓度和废催化剂添加量能快速降低污水COD；碱性条件会促进臭氧分解产生羟基自由基(OH)，提高氧化反应速率；适当升高反应温度有利于氧化反应的进行，但温度过高会降低臭氧溶解度；FCC废催化剂协同臭氧发生器的催化氧化效果明显优于工业常用臭氧催化氧化催化剂。动力学分析表明，在不同 ｐＨ、温度和废催化剂添加量下臭氧催化氧化含有机胺污水过程均符合表观一级反应动力学。

关键词：FCC废催化剂 臭氧 催化氧化 化学需氧量 动力学

炼油行业每年都会产生大量FCC 废催化剂［１］，因其含有 Ｎｉ、Ｖ 等重金属，《国家危险废物名录》已将其列入 ＨＷ５０ 系列［２］，属 于有毒性废催化剂。 “非法排放、倾倒、处置危险废物３ｔ以上的”即构成 刑法第三百三十八条严重污染环境罪，因此FCC 废催化剂必须进行无害化处理，而如何固定废催化剂 上的重金属和资源化利用成为人们关注的焦点。国外催化裂化废催化剂利用技术成熟［３－５］，日 本约 ６０％、美国约３０％催化裂化废催化剂的最终用途是建筑材料。中国石化海南炼化公司考察了 FCC 废催化剂替代铝矾土作水泥原料对原料适应性及产品质量的影响，结果显示添加０．８１％ FCC废催化剂替代２．７４％ 的铝矾土时对产品物理性能及化学组成无明显影响，环保指标满足国家标准要求［６］。中国石化青岛安全工程研究院提出以废催化剂制备地质 聚合物的新型无害化技术路线，并确定了FCC 废催化剂制备地质聚合物的工艺过程。该工艺操作简单，有害 物浸出浓度满足国家标准 ＧＢ５０８５．３— ２００７要求［７］。臭氧作为一种强氧化剂［８］，其生产工艺简单、方便、无残留，被广泛应用到难降解污水处 理工艺中，但单一的臭氧氧化效果不理想，臭氧消耗较大［９］，因此开发了臭氧催化氧化催化剂。该剂以氧化铝或活性炭为载体，浸渍 Ｍｎ，Ｎｉ，Ｖ，Ｆｅ等金属［１０］，研究表明稀土、Ｎｉ、Ｖ 等金属元素对臭氧氧化反应具有良好的催化活性［１１－１４］。将 FCC 废催化剂用于难降解污水臭氧催化氧化处理，能提高臭氧利 用率，降低污水处理成本。 

本课题以含胺污水为研究对象，将 FCC 废催化剂作为臭氧发生器催化氧化催化剂，考察污水 ｐＨ、废催化剂添加量、催化剂类型等因素对氧化效果的 影响；通过分析含胺污水中有机物的降解规律，研 究该催化氧化反应的动力学规律，得 到在不同PH、反应温度和废催化剂添加量下的动力学参数。

1、实 验

1.1、试验原料、试剂和仪器

重铬酸钾、硫酸亚铁铵、硫酸汞、硫酸、氢氧化钠，均为优级纯；水为去离子水。含胺污水为由哌嗪配制的模拟污水。取少量哌嗪，按照一定比例加入去离子水搅拌溶解，控制化学需氧量（COD）为600mg/l左右。根据试验要求，将配制好的含胺污水通过加入盐酸以及氢氧化钠调节ph至所需值。

FCC废催化剂来自某石化企业，采用随机取样法进行现场取样，将FCC废催化剂样品于120℃下干燥2h后装入密封罐中待用。所用仪器包括臭氧发生器、臭氧浓度检测仪。

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