利用废催化剂制备聚硅铝的方法技术

本发明专利技术属于固体废物综合利用和絮凝剂生产技术领域，具体的涉及一种利用废催化剂制备聚硅铝的方法。将氢氧化钠溶液与FCC废催化剂进行升温加压反应，过滤制得铝硅酸盐溶液；向铝硅酸盐溶液中滴加硫酸或盐酸，调节pH为0.8～1.7，熟化1～2h，得到液体聚硅硫酸铝或聚硅氯化铝。本发明专利技术所述的利用废催化剂制备聚硅铝的方法，避免了酸浸法重金属离子一起浸出造成二次污染的风险，是一种工艺路线简单、生产成本低廉、Al

【技术实现步骤摘要】
利用废催化剂制备聚硅铝的方法
本专利技术属于固体废物综合利用和絮凝剂生产
，具体的涉及一种利用废催化剂制备聚硅铝的方法。
技术介绍
聚硅硫酸铝简称PASS，聚硅氯化铝简称PASC，以下统称聚硅铝。聚硅铝是一种水溶性无机高分子聚合物，具有架桥吸附能力强，阳离子度高，易溶于水，不成凝胶，水解稳定性好，适用于水质范围广且不受低水温的影响等特点。聚硅铝的大分子链上所带的正电荷密度高，产物的水溶性好，分子量适中，因此具有絮凝和消毒的双重性能。它不仅可有效地降低水中悬浮物固体含量，从而降低水的浊度，而且还可使病毒沉降和降低水中三卤甲烷前体的作用，因而使水中的总含碳量(TOC)降低。聚硅铝可作为主絮凝剂和助凝剂使用，对水的澄清有明显的效果，特别是对低浊度水的处理，更是其它类型的高分子絮凝剂所不及。与传统使用的无机絮凝剂(如硫酸铝、碱式氯化铝等)相比，具有产生的淤泥量少，沉降速度快，水质好，成本低等特点，而且还可采用直接过滤的新工艺，这对传统的絮凝剂无疑是一个重大改革。目前，国内外生产聚硅铝的工艺路线为：①以氢氧化钠、铝酸钙粉为原料，酸解反应合成硫酸铝溶液或氯化铝溶液；②以硅酸钠为主要原料，硅酸钠在碱性条件下升温预聚；③按一定比例将预聚的硅酸钠溶液加入到合成的铝盐溶液中，升温熟化得到聚硅铝。一般情况下市售的氢氧化铝中Al2O3含量为64％左右，价格1900元/吨；铝酸钙粉中Al2O3含量为52～55％左右，价格1200元/吨，但是其生产成本较高、工艺路线复杂、铝酸钙粉酸解后产生的滤渣不易过滤，且较难处理、造成固态污染物。因此，从降低生产成本，减少三废排放保护生态环境发展的角度出发，寻求各种价格低廉的生产原料，改进简单的工艺路线制备聚硅铝的方法是十分有必要的。FCC废催化剂是石油催化装置中的一种固态废物，往往含有一些有毒成分，主要是重金属在催化剂上沉积从而使催化剂中毒、失活。如NiO，其质量分数大于0.1％时，该催化装置固体废弃物就属于危险固体废物；又如V，Sb，Ti等，其质量分数大于3％时，该催化装置固体废弃物也属于危险固体废物。若将催化装置固体废弃物长时间露天堆放，不仅会占用大量土地资源，其中的有毒有害成分还会随着雨水的冲刷进入水体和土壤，对水体和土壤以及植被和生物等造成危害，并通过食物链危及人体健康。因此，对其催化装置固体废物进行无害化处理处置显得尤为重要。此外，催化装置固体废弃物中有较高含量的有价金属，一般催化剂都是以Al2O3与SiO2为载体，主要成分质量百分比为Al2O3占45～65％左右、SiO2占38～49％左右，是一种很好的制备聚硅硫酸铝和聚硅氯化铝的原料，可将其作为二次资源回收利用。对催化装置固体废物进行综合利用既可以提高资源利用率，更可以避免催化装置固体废弃物带来的环境问题，实现可持续发展。因此，对废炼油催化剂进行有效的处理和利用已成为一个十分重要的课题。专利CN1704350A介绍了一种利用废催化剂制备聚硅硫酸铝絮凝剂的方法，工艺路线是以硫酸与废催化剂升温、酸溶浸出催化剂中的金属成分(Al2O3、Fe、Ni、V、Ti等)，制得铝盐溶液；剩余的滤渣(SiO2)与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠溶液；铝盐溶液与硅酸钠溶液按一定比例聚合制得液体聚硅硫酸铝。该方法工艺路线简单，为聚硅硫酸铝的制备提供了一条价格低廉的合成路线，但是废催化剂中的重金属Ni、V、Ti、Pb、Sb等危害元素进入到产品中，若应用于水处理行业，容易引起水质的二次污染。
技术实现思路
本专利技术的目的是：克服现有技术的不足，提供一种利用废催化剂制备聚硅铝的方法。避免了酸浸法重金属离子一起浸出造成二次污染的风险，是一种工艺路线简单、生产成本低廉、Al2O3与SiO2溶出率高的聚硅铝的制备方法。本专利技术所述的利用废催化剂制备聚硅铝的方法，由以下步骤制备：(1)将氢氧化钠溶液与FCC废催化剂进行升温加压反应，过滤制得铝硅酸盐溶液；(2)向铝硅酸盐溶液中滴加硫酸或盐酸，调节pH为0.8～1.7，熟化1～2h，得到液体聚硅硫酸铝或聚硅氯化铝。其中：步骤(1)中所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20％～50％。步骤(1)中所述的升温加压反应：控制转速为600～1000转/分钟，反应温度为120～150℃，反应压力为0.3～0.5MPa，反应时间为1.5～3h。步骤(1)中所述的FCC废催化剂与氢氧化钠溶液的质量体积比为10：13～41，单位为g/ml。步骤(1)中所述的FCC废催化剂，成份质量百分比为Al2O345～65％、SiO238～49％，余量为Fe、Ni、V、Ti、Pb、Sb、Ca、K等金属杂质。步骤(1)中所述的升温加压反应在高压釜中进行。步骤(1)中以液碱浸出FCC废催化剂的铝硅成分；得到的铝硅酸盐溶液为铝酸钠和硅酸钠的混合物溶液。步骤(2)中所述的硫酸或盐酸的质量浓度为20～30％。步骤(2)中所述的滴加时间为0.5～1h，反应温度为50～80℃。作为一个优选的技术方案，本专利技术所述的利用废催化剂制备聚硅铝的方法，由以下步骤制备：(1)将130～410ml20％～50％的氢氧化钠溶液与100gFCC废催化剂在高压釜中升温加压反应，控制转速600～1000转/分钟，反应温度120～150℃，反应压力0.3～0.5MPa，反应时间1.5～3h，以液碱浸出FCC废催化剂的铝硅成分，过滤制得铝硅酸盐溶液(铝酸钠和硅酸钠)；所述FCC废催化剂的成份质量百分比为Al2O345～65％、SiO238～49％，余量为Fe、Ni、V、Ti、Pb、Sb、Ca、K等金属杂质。(2)向铝硅酸盐溶液中滴加浓度为20～30％硫酸或盐酸，调节pH到0.8～1.7之间，滴加时间为0.5～1h，反应温度为50～80℃；调节pH后的上述物料在缓慢搅拌下熟化1～2h，得到液体聚硅硫酸铝或聚硅氯化铝。本专利技术所述的利用废催化剂制备聚硅铝的方法，反应机理如下：聚硅硫酸铝主要反应方程为：Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2OSiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2ONa2SiO3+H2O+H2SO4→H4SiO4+Na2SO42NaAlO2+4H2SO4→Al2(SO4)3+Na2SO4+4H2OAl2(SO4)3+12H2O→Al2(OH)n(SO4)(3-1/2n)+(12-n)H2O+1/2nH2SO4mAl2(OH)n(SO4)(3-1/2n)+mH2O→[Al2(OH)n(SO4)(3-1/2n)xH2O]m聚硅氯化铝主要反应方程为：Al2O3+2NaOH→2NaAlO2+H2OSiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2ONa2SiO3+H2O+2HCl→H4SiO4+2NaClNaAlO2+4HCl→AlCl3+NaCl+2H2O2AlCl3+12H2O→Al2(OH)nCl(6-n)+(12-n)H2O+nHClmAl2(OH)n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废催化剂制备聚硅铝的方法，其特征在于：由以下步骤制备：/n(1)将氢氧化钠溶液与FCC废催化剂进行升温加压反应，过滤制得铝硅酸盐溶液；/n(2)向铝硅酸盐溶液中滴加硫酸或盐酸，调节pH为0.8～1.7，熟化1～2h，得到液体聚硅硫酸铝或聚硅氯化铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用废催化剂制备聚硅铝的方法，其特征在于：由以下步骤制备：
(1)将氢氧化钠溶液与FCC废催化剂进行升温加压反应，过滤制得铝硅酸盐溶液；
(2)向铝硅酸盐溶液中滴加硫酸或盐酸，调节pH为0.8～1.7，熟化1～2h，得到液体聚硅硫酸铝或聚硅氯化铝。


2.根据权利要求1所述的利用废催化剂制备聚硅铝的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氢氧化钠溶液的质量浓度为20％～50％。


3.根据权利要求1所述的利用废催化剂制备聚硅铝的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的升温加压反应：控制转速为600～1000转/分钟，反应温度为120～150℃，反应压力为0.3～0.5MPa，反应时间为1.5～3h。

【专利技术属性】
技术研发人员：王文泽，梁之举，王居亮，
申请(专利权)人：山东聚杰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37