[发明专利]一种炼厂加氢催化剂再利用的铁碳材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种炼厂加氢催化剂再利用的铁碳材料，按照重量分数计，包括0价活性铁100‑400份、碳组分100‑400份、黏土100‑400份、重油加氢废催化剂20‑80份。该催化剂具有一定活性，可以催化氧化还原反应，降低铁氧化反应的电势，有效降解工业废水中的有机物，降低COD。与此同时，废催化剂无额外成本，使得到的铁碳材料足够廉价，更适合应用于工业废水的处理。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种炼厂加氢催化剂再利用的铁碳材料、制备方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着社会经济及生产力的不断发展与解放，以及人们自我安全保护意识的不断提高，大众对于环境污染的关注度变得越来越高。水污染作为最接近民生的环境问题，自然也就成了被国家、社会关注的主要议题。水污染不仅会危害人体健康，引起罕见疾病，而且会造成水质恶化并通过水循环扩散以影响生态环境。如何减少污染排放，并同时高效处理水污染物是控制水污染的重要制约手段。在众多处理水污染的方法中，微电解法是有效处理水体高浓度有机污染物的一种方法。自上世纪七十年代，利用微电解法以零价铁处理地下水开始逐步发展，到八十年代国内出现零价铁微电解法处理工业废水。微电解法通常以铁屑和碳粉为原料，分别构成微电解原电池的正极和负极，在废水体系中分散以形成若干个微电解原电池体系，铁屑在原电池电化学过程中被腐蚀，从零价铁转化为二价铁，二价铁转化为三价铁，基于零价铁的还原作用和原电池电解过程中生成的三价铁离子的絮凝作用，来脱除废水体系中的绝大多数有机污染物。零价铁的还原性会使得废水中的有机物大分子降解，染料脱色，有效降低COD值，而三价铁离子的絮凝沉淀作用可以通过吸附螯合去除重金属粒子，从而有效实现水的净化。微电解法因其操作简单、高效低成本而具有较高经济技术可行性，可应用于印染、农药、医药、电镀、焦化、垃圾渗滤液等行业的废水处理中。

微电解法所用的铁碳材料原料除了由铁屑、碳粉之外，还会加入粘结剂和催化剂等组分来提高体系稳定性以及促进原电池反应。各组分充分混合后，经过高温烧制，形成传统铁碳填料进行污水处理，工艺简单，处理成本低。但实际使用过程中存在很多缺陷，比如催化剂分散不均匀，催化活性低导致原电池反应不能充分进行等。CN102659215B的专利文本公开了一种极化改性的铁碳微电解材料的制备方法，该铁碳微电解材料选用低碳钢材，通过磁选加工提高含铁量，在温度为1500℃条件下加入发泡剂异氰酸酯，待进入发泡阶段时，融入吸附脱色剂纳米凹凸棒土，进行极化改性处理，使材料具有良好的亲水性，增强了其氧化还原反应的阴阳极性能。该发明制备的铁碳微电解材料具有可循环利用，无污染，运行成本低等优点，但其活性、分散性效果并不佳。CN201911236372制备出一种具有高催化活性的铁碳微电解材料，材料中含有高活性催化剂，该高催化活性催化剂的制作方法是将硝酸铈等硝酸盐溶于水后加入酒石酸等固体有机酸，80-150℃干燥蒸发得到干态物质后进行煅烧，研磨至纳米级。所得催化剂基本上处于无定形形态因而表面活性较好，可以被铁碳微电解材料中的活性炭吸附，分散性更好，在废水处理过程中不易失活，具有更加高效、快速的特点。但制备催化剂时，所加入的物质并不清洁绿色，且操作繁杂，会造成制作成本升高，难以实现工业化生产。

固体催化剂在石油炼制过程中起着不可替代的重要作用，被广泛用来提高加工处理效率，也是生产清洁燃料油和高附加值产品的关键。但催化剂在使用过程中活性会不断地丧失，当催化剂的活性降到一定程度时就必须再生使其重新恢复活性或者更换新的催化剂。活性降低且无法再生利用的催化剂就成了固体废弃物。加氢处理是各石油馏分和渣油改质、精制的主要工艺，催化剂使用量巨大。大多数的炼厂中，废催化剂主要来自于加氢处理装置。目前全世界每年总的加氢处理废催化剂量达到二十多万吨，由于加氢处理废催化剂含有较多有毒化学成分，因此如何处置废催化剂也成为炼厂的棘手问题。同时，加氢处理废催化剂的综合利用必须符合环保法规的要求，而随着世界各国环保法规越来越严格，废催化剂的处理成本也迅速提高。