一种餐厨垃圾用除臭吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种餐厨垃圾用除臭吸附剂及其制备方法和应用，该方法将废旧流化催化裂化(FCC)催化剂破碎、水洗并干燥获得FCC颗粒，然后浸渍于硝酸镍溶液中并原位还原制得Ni/FCC颗粒催化剂，将Ni/FCC颗粒催化剂置于甲醛重整制氢反应器中反应生长碳纳米管后得到Ni/FCC

【技术实现步骤摘要】
一种餐厨垃圾用除臭吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种餐厨垃圾用除臭吸附剂及其制备方法和应用，具体涉及废FCC催化剂再利用领域和餐厨垃圾臭味吸附剂领域。

技术介绍

[0002]21世纪以来，随着经济的快速发展，石油的需要量也在不断增加，目前我国已经成为世界第二大石油消耗大国。而随着环保观念的加强，人们对于轻质油的需求也在不断增加。流化催化裂化(FCC)催化剂因具有优异的活性、抗重金属性、活性稳定性、渣油裂化性能、汽油选择性能及成本低廉，被广泛应用于现代石油炼制工业中。。FCC催化剂在石油炼制催化过程中，会因为烧结、重金属Ni、V、Fe等的污染、粉化和水热作用等联合作用下导致失活。
[0003]目前，废FCC催化剂的主要利用途径可分为为三类：一是用作吸附剂吸附废水中的有害物质和金属离子；二是用作吸附剂掺入白土中精制润滑油基础油和FCC柴油；三是取代部分白土用作吸附剂来精制石蜡。当然，由于废FCC催化剂中FCC废催化剂中含有3～8％左右的稀土(主要为La2O3和CeO2)，几乎和一些矿石中稀土含量一样多。故也有处理措施从废FCC催化剂中提取稀土元素回收利用，不仅可以带来巨大的经济利益，同时也能节约原生稀土矿产资源的开采。目前最通用的从废FCC催化剂中提取稀土元素技术为酸抽提技术，即利用强酸溶解催化剂中的金属元素，而后进行分离、提纯。该方法操作简单，回收率高，如专利CN111378842B、专利CN112695213B、专利CN111690811A等均采用酸抽提技术，且稀土元素回收率可达95％以上。但利用酸抽提技术提取废FCC催化剂中稀土元素并没有彻底发挥废FCC催化剂的价值。FCC催化剂是一种Y型分子筛，分子筛不仅是一种良好的催化剂材料，由于其多孔、大比表面积的特点也是一种优秀的吸附剂材料。FCC催化剂在使用过程中由于焦炭、重金属在催化剂表面沉积和部分孔道的坍塌而造成失活，但催化剂的整体结构并未遭到破坏，仍存在作为吸附剂的价值。
[0004]另一方面，餐厨垃圾是日常生活中产生的最为常见的废弃物，属于生活垃圾，其主要成分包括淀粉类食物、植物纤维、动物蛋白和脂肪类等有机物，具有含水率高、油脂和盐分含量高、易腐烂发臭以及运输不方便等特点。对于旅游风景区等特殊区域所产生的餐厨垃圾在运输转移过程中非常容易对环境质量产生危害。目前餐厨垃圾的处理技术主要包括填埋、焚烧、饲料化处理、厌氧发酵和好氧发酵等，其中较有潜力的是厌氧发酵和好氧发酵，但这两种方法处理周期较长，难以满足餐厨垃圾日产日清的要求。而环保型餐厨垃圾连续处理装置(ZL201920806617.0)虽然能够实现餐厨垃圾的高效降解，得到有机肥，同时废气达标排放，但在其处理过程中会出现菌种分解有机物产生臭气的情况，为了避免处置过程中臭气的扩散，针对除臭吸附剂的研究便尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对当前餐厨垃圾处置会产生臭气且废旧FCC催化剂再利用方式
单一、经济效益低的问题，提供一种餐厨垃圾用除臭吸附剂；本专利技术的另一目的是提供一种餐厨垃圾用除臭吸附剂的制备方法。
[0006]本专利技术的技术方案为：废旧FCC催化剂虽然因重金属和积碳导致的失活，但其大部分孔道结构仍然未被破坏，因此具有吸附气体的优异能力；研究发现，废旧FCC催化剂表面的积碳通常为高比表面积的多壁碳纳米管，而碳纳米管也具有优异的吸附气体的能力，但积碳含量相对较低，因此利用FCC颗粒负载Ni形成Ni/FCC催化剂颗粒，使其具有甲醛重整制氢性能，而甲醛重整制氢过程中会产生副产物，即在催化剂表面和微观孔道内部生长多壁碳纳米管，从而进一步增强废旧FCC催化剂的吸附能力，因为镍也属于对人体有害金属的一类，因此为避免餐厨垃圾中出现镍，所以在制得Ni/FCC
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CNTs后采用高氯酸溶液酸洗去除镍，最后通过水蒸气高温反应，使FCC
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CNTs表面羟基数量提高，从而使FCC
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CNTs吸附剂同时具有高比表面积和丰富羟基的优势，利用羟基与臭气形成氢键的能力提升吸附臭气的强度，利用高比表面积提升吸附剂的吸附容量。另外，当该吸附剂吸附臭气饱和后，还可以将吸附剂置于阳光下暴晒去除吸附的臭气，从而达到循环利用的效果。
[0007]一种餐厨垃圾用除臭吸附剂的制备方法，所述的制备方法步骤如下：
[0008](1)废旧FCC催化剂预处理
[0009]将废旧FCC催化剂球磨破碎，筛选出20～40目的废旧FCC催化剂颗粒，洗涤后干燥，备用；
[0010](2)Ni/FCC催化剂制备
[0011]将步骤(1)预处理后的FCC颗粒浸渍于硝酸镍溶液中，然后干燥后置于硼氢化钠溶液中还原制得Ni/FCC催化剂颗粒；
[0012](3)Ni/FCC
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CNTs制备
[0013]将步骤(2)获得的Ni/FCC催化剂颗粒置于甲醛重整制氢反应器中，利用甲醛重整制氢反应在500～600℃下生长碳纳米管，得到生长有碳纳米管的Ni/FCC
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CNTs颗粒；
[0014](4)FCC
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CNTs除臭剂制备：
[0015]将步骤(3)获得的Ni/FCC
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CNTs颗粒置于高氯酸溶液中去除Ni得到FCC
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CNTs颗粒，然后将取出的FCC
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CNTs颗粒置于气氛炉中加热，并通入水蒸气和氮气的混合气体，最终得到FCC
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CNTs除臭剂。
[0016]上述方法中：步骤(2)所述的硝酸镍溶液的质量分数为10～20％，硼氢化钠溶液的质量分数为5～10％；
[0017]步骤(2)中预处理后的FCC颗粒、硝酸镍溶液和硼氢化钠溶液的质量比为1：(5～8)：(10～20)。
[0018]上述方法中：步骤(3)所述的甲醛重整制氢反应器中的甲醛溶液经流量泵和氮气经由流量计共混进入管式炉，Ni/FCC催化剂置于管式炉中间，形成甲醛重整制氢反应。
[0019]上述方法中：步骤(3)所述的甲醛重整制氢反应的甲醛溶液的质量分数为20～25％，甲醛溶液的进入反应器的管式炉流速为(4～6)mL/h，氮气进入反应器的管式炉的流速为(50～90)mL/min。
[0020]上述方法中：步骤(3)所述的生长碳纳米管的时间为12～24h。
[0021]上述方法中：步骤(4)所述的高氯酸溶液的质量分数为30～50％，Ni/FCC
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CNTs颗粒和高氯酸溶液的质量比为1：(4～6)。
[0022]上述方法中：步骤(4)所述的加热的温度为160～180℃，加热的时间为4～6h；水蒸气和氮气的体积比为(1～2)：(8～9)，通入水蒸气和氮气的混合气体的流速为(60～80)mL/min。
[0023]一种餐厨垃圾用除臭吸附剂，该吸附剂采用上述方法制得。
[0024]本专利技术技术方案中，所述的吸附剂在餐厨垃圾除臭方面的应用。
[0025]上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种餐厨垃圾用除臭吸附剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法步骤如下：(1)废旧FCC催化剂预处理将废旧FCC催化剂球磨破碎，筛选出20～40目的废旧FCC催化剂颗粒，洗涤后干燥，备用；(2)Ni/FCC催化剂制备将步骤(1)预处理后的FCC颗粒浸渍于硝酸镍溶液中，然后干燥后置于硼氢化钠溶液中还原制得Ni/FCC催化剂颗粒；(3)Ni/FCC
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CNTs制备将步骤(2)获得的Ni/FCC催化剂颗粒置于甲醛重整制氢反应器中，利用甲醛重整制氢反应在500～600℃下生长碳纳米管，得到生长有碳纳米管的Ni/FCC
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CNTs颗粒；(4)FCC
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CNTs除臭剂制备：将步骤(3)获得的Ni/FCC
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CNTs颗粒置于高氯酸溶液中去除Ni得到FCC
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CNTs颗粒，然后将取出的FCC
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CNTs颗粒置于气氛炉中加热，并通入水蒸气和氮气的混合气体，最终得到FCC
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CNTs除臭剂。2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾用除臭吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的硝酸镍溶液的质量分数为10～20％，硼氢化钠溶液的质量分数为5～10％；步骤(2)中预处理后的FCC颗粒、硝酸镍溶液和硼氢化钠溶液的质量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，李明波，孟雪璐，金奇杰，周长城，宋静，于游，徐慕涛，冯俊杰，
申请(专利权)人：南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：