由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法及陶瓷中空纤维膜技术

本发明专利技术涉及固体废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法及陶瓷中空纤维膜。所述方法包括：将纤维膜胚体高温烧结以除去有机聚合物并使得其中的重金属固化为尖晶石；纤维膜胚体由铸膜浆料成型得到；铸膜浆料由经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末于含有有机聚合物的聚合物溶液中混合得到；FCC废催化剂粉末的预处理方法包括：经研磨处理的FCC废催化剂粉末于金属固化剂溶液中浸渍处理。本发明专利技术在固化重金属以彻底解决FCC废催化剂所造成的环境污染的同时，回收资源，降低了陶瓷中空纤维膜的制备成本；在产品废弃时不会对环境造成二次污染，具有良好的经济效益和环保效益。

Preparation of ceramic hollow fiber membrane from FCC waste catalyst and ceramic hollow fiber membrane

【技术实现步骤摘要】
由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法及陶瓷中空纤维膜
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用
，尤其是涉及一种由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法及陶瓷中空纤维膜。
技术介绍
催化裂化(FCC)是炼油工业中最重要的二次加工过程，目前我国催化裂化年加工能力已超过1.5亿吨，催化剂使用量占石油炼制行业催化剂用量的86％以上，每年产生近20万吨FCC废催化剂，2016年FCC废催化剂被列入《国家危险废物名录》，FCC催化剂的生产、储存、运输、处置等过程将受到严格管制。目前对FCC废催化剂常做掩埋处理，造成重金属污染的同时还极大的浪费了资源，然而将FCC废催化剂作为资源进行回收，处理成本高，产品附加值低，市场驱动力小，难以推广。如何对FCC废催化剂进行预处理，固化重金属的同时制备高附加值产品，且在产品废弃时不会对环境造成二次污染，一直是重点关注的问题。现有技术中，有将FCC废催化剂制备莫来石、分子筛、橡胶复合材料、免烧砖、其他反应的催化剂等，但是目前针对FCC废催化剂进行资源化处理的技术中多存在二次污染、产品附加值低、市场驱动力小，作为其它反应催化剂的基础研究薄弱和不能彻底解决重金属污染等难题，因此，亟需一种绿色、资源化回收处理FCC废催化剂技术。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，以解决现有技术中存在的资源化处理过程中存在二次污染以及产品附加值低的技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的陶瓷中空纤维膜，原材料成本低，同时利用废催化剂中的金属组分可降低焙烧温度，进一步降低了生产成本，具有良好的环保效益和市场效果。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，包括如下步骤：将纤维膜胚体高温烧结以除去有机聚合物并使得其中的重金属固化为尖晶石；所述纤维膜胚体由铸膜浆料成型得到；所述铸膜浆料由经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末于含有有机聚合物的聚合物溶液中混合得到；所述FCC废催化剂粉末的预处理方法包括：经研磨处理的FCC废催化剂粉末于金属固化剂溶液中浸渍处理。本专利技术通过对FCC废催化剂在金属固化剂溶液中进行浸渍处理，能够将FCC废催化剂中的重金属进行初步固化，避免重金属遗失造成的重金属污染等。将铸膜浆料成型得到的纤维膜于高温条件下烧结，能够使重金属深度固化为尖晶石。此外，FCC废催化剂与氧化铝粉末混合进行纺丝，得到的陶瓷中空纤维膜产品附加值高。本专利技术在固化重金属以彻底解决FCC废催化剂所造成的环境污染的同时，回收了资源，降低了陶瓷中空纤维膜的制备成本，得到了高附加值的产品；且在产品废弃时不会对环境造成二次污染，具有良好的经济效益和环保效益。在本专利技术一些具体实施方式中，经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末的质量比为(1～8)﹕(9～2)，或者为(3～6)﹕(7～4)。如在不同实施方式中，经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末的质量比可以为1﹕9、2﹕8、3﹕7、4﹕6、5﹕5、6﹕4、7﹕3、8﹕2等等。在本专利技术一些具体实施方式中，所述聚合物溶液主要包括有机聚合物、有机溶剂和添加剂。如所述有机聚合物可以为聚醚砜，所述有机溶剂可以为N-甲基-2-吡咯烷酮，所述添加剂可以为聚乙烯吡咯烷酮等。具体的，所述聚合物溶液主要包括聚醚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮和聚乙烯吡咯烷酮。可选的，所述聚合物溶液中主要包括按重量份数计的如下组分：聚醚砜15-25份、N-甲基-2-吡咯烷酮70-80份和聚乙烯吡咯烷酮1-10份。优选的，所述聚合物溶液中主要包括按重量份数计的如下组分：聚醚砜18-22份、N-甲基-2-吡咯烷酮72-78份和聚乙烯吡咯烷酮3-7份。进一步优选的，所述聚合物溶液中主要包括按重量份数计的如下组分：聚醚砜21份、N-甲基-2-吡咯烷酮75份和聚乙烯吡咯烷酮4份。在本专利技术一些具体实施方式中，所述金属固化剂溶液中金属固化剂的质量浓度为3-15％。在本专利技术一优选实施方式中，所述金属固化剂溶液中溶剂包括乙基黄原酸盐和硅酸盐中的任一种或多种，优选包括乙基黄原酸盐和硅酸盐。可选的，所述乙基黄原酸盐包括乙基黄原酸钾和乙基黄原酸钠中的任一种或两种，优选为乙基黄原酸钠。可选的，所述硅酸盐包括硅酸钾和硅酸钠中的任一种或两种，优选为硅酸钠。在本专利技术一些具体实施方式中，所述金属固化剂溶液中的溶质包括乙基黄原酸钠和硅酸钠。在本专利技术一些具体实施方式中，乙基黄原酸钠和硅酸钠的质量比例为2～3：7～8，如可以为1﹕4、1﹕3、1﹕2.5等等。可选的，所述浸渍处理的时间为5-24h。可选的，所述经研磨处理的FCC废催化剂粉末的粒径≤1.5μm。在实际操作中，将FCC废催化剂研磨至粒径≤1.5μm后再进行浸渍处理等。浸渍处理后，通过过滤等方式收集FCC废催化剂粉末，然后进行干燥。干燥的条件可选为：于30-70℃条件下烘干。在本专利技术一些具体实施方式中，所述铸膜浆料中，FCC废催化剂粉末和氧化铝粉末的质量之和占所述铸膜浆料的50-90％，优选为60-80％。在成型前，将铸膜浆料抽真空0.6-1.2h以脱除残余气泡。在本专利技术一些具体实施方式中，所述纤维膜的成型方法包括如下步骤：向铸膜浆料中加入胶凝剂，加压至0.2-0.5bar，挤出得到纤维湿膜，胶凝固化得到纤维膜胚体。可选的，纤维湿膜经过5-30cm的干纺程浸入外凝固浴，进行24h以上的胶凝固化形成纤维膜胚体。优选的，在烧结处理前，将所述纤维膜胚体浸于水中，干燥。将纤维膜胚体浸在水中将残余有机溶剂置换出来，再进行自然干燥。在本专利技术一优选实施方式中，所述烧结处理的方法包括：升温至750±10℃并保温0.5-2h后，再升温至950-1300℃保温0.5-7h，降温。如在具体实施例中，在750±10℃保温0.5-2h后，可以升温至950℃、980℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃等等。如，可以升温至1000-1300℃进行烧结处理；更优选的，可以升温至1000-1200℃进行烧结处理。在烧结时，升温至750±10℃并保温，能够除去挥发性物质以及有机聚合物，避免在进一步升温过程中，有机聚合物对陶瓷中空纤维膜烧结过程的影响。采用本专利技术的原料，配合经预处理的FCC废催化剂与氧化铝，能够在保证产品性能的前提下，还能部分降低焙烧温度，从而降低生产能耗，兼顾了产品性能和低能耗。所述降温的方法优选包括：以1-10℃/min降温速率降至400±10℃后自然降温。在本专利技术一优选实施方式中，所述烧结的气氛为空气。优选的，所述烧结的升温速率为1-10℃/min。本专利技术采用FCC废催化剂作为原料，FCC废催化剂中的金属组分可以降低陶瓷中空纤维膜的烧结温度，降低了生产成本。采用上述烧结条件，能够增加将FCC废催化剂中的重金属深度固化为尖晶石的程度，在产品废弃时，不会对环境造成二次污染，具有良好的环保效益。本专利技术还提供了一种采用上述方法制备得到的陶瓷中空纤维膜。采用本专利技术的方法制备得到的陶瓷中空纤维膜比表面积大，强度高，且透水性好。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术将FCC废催化剂的重金属固化与陶瓷中空纤维膜的制备相结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：将纤维膜胚体高温烧结以除去有机聚合物并使得其中的重金属固化为尖晶石；所述纤维膜胚体由铸膜浆料成型得到；所述铸膜浆料由经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末于含有有机聚合物的聚合物溶液中混合得到；所述FCC废催化剂粉末的预处理方法包括：经研磨处理的FCC废催化剂粉末于金属固化剂溶液中浸渍处理。

【技术特征摘要】
1.由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：将纤维膜胚体高温烧结以除去有机聚合物并使得其中的重金属固化为尖晶石；所述纤维膜胚体由铸膜浆料成型得到；所述铸膜浆料由经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末于含有有机聚合物的聚合物溶液中混合得到；所述FCC废催化剂粉末的预处理方法包括：经研磨处理的FCC废催化剂粉末于金属固化剂溶液中浸渍处理。2.根据权利要求1所述的由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，其特征在于，经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末的质量比为(1～8)﹕(9～2)；优选的，经预处理的FCC废催化剂粉末与氧化铝粉末的质量比为(3～6)﹕(7～4)。3.根据权利要求1所述的由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，其特征在于，所述金属固化剂溶液中溶质包括乙基黄原酸盐和硅酸盐中的任一种或两种；可选的，所述乙基黄原酸盐包括乙基黄原酸钾和乙基黄原酸钠中的任一种或两种，优选为乙基黄原酸钠；可选的，所述硅酸盐包括硅酸钾和硅酸钠中的任一种或两种，优选为硅酸钠；优选的，乙基黄原酸钠和硅酸钠的质量比例为2～3：7～8；优选的，所述金属固化剂的质量浓度为3～15％。4.根据权利要求3所述的由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，其特征在于，所述浸渍处理的时间为5-24h；优选的，所述经研磨处理的FCC废催化剂粉末的粒径≤1.5μm。5.根据权利要求1所述的由FCC废催化剂制备陶瓷中空纤维膜的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜延年，李朝恒，裴旭东，陈卫红，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11