含稀土废FCC催化剂的无害化处理及其对水中磷的吸附性能研究

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我国每年会从FCC工艺中排出大量的废FCC催化剂,现阶段如何将废FCC催化剂进行无害化处置、资源化利用成为亟待解决的问题。另一方面,水体富营养化已经引起广泛的重视,水体中的磷含量是控制水体富营养化的主要因素。本文以无害化的废FCC催化剂为吸附材料,为废水中磷的去除提供有效的解决途径。  本课题使用的含稀土废FCC催化剂具有较大的比表面积,稀土元素Ce和La的含量分别为2.080%和1.010%(wt)。本课题通过高温焙烧法对废FCC催化剂进行无害化处理,浸出毒性实验结果显示经过无害化处理的废FCC催化剂的浸出毒性均小于标准的最低限值,因此可以将废FCC催化剂作为吸附剂进行资源化使用。  本课题探究了初始pH、反应温度、进水磷浓度等因素对含稀土废FCC催化剂除磷的影响。实验结果表明,废FCC催化剂对低浓度含磷废水(C0≤5.0mg/L)在pH=2~10条件下具有很好的去除效果,去除率最高可以达到99%以上。Temkin模型和准二级动力学方程能够更好地拟合含稀土废FCC催化剂对磷的吸附过程;吸附热力学参数表明废FCC催化剂对磷的吸附过程是自发的、吸热的、可逆性较差的反应,且物理吸附与化学吸附共存;废FCC催化剂中的La对水中的磷酸盐有较强的亲和力,XRD测试结果证实被含稀土废FCC催化剂吸附的磷酸盐主要以LaPO4和KH2PO4的形式存在。  实验表明以SA(海藻酸钠)和PVA(聚乙烯醇)为包埋剂制备废FCC催化剂固定化小球实验,操作简单易行,包埋效果较好。SA包埋废FCC催化剂制备小球的最佳条件为:SA浓度为1%,CaCl2浓度为3%,交联时间为24h,废FCC催化剂包埋量为100g/L。PVA包埋废FCC催化剂制备小球的最优条件为:PVA浓度为4%、SA浓度为0.8%、废FCC催化剂包埋量为100g/L、交联时间为24h。
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