FCC废催化剂是石油工业流化催化裂化过程中，催化剂在高温高压环境中毒所产生的固体废弃物,由于石油工业在国民经济中起到的支柱作用及我国石油逐步呈现的劣质化、重质化等特点，自2015年起我国FCC废催化剂年产量超过20wt，直接经济损失超过20亿人民币。

　　FCC废催化剂主要由硅、铝元素组成，占总质量分数87%以上，并含有Ni、V、Ti等多种重金属元素，对环境具有潜在的危害；FCC废催化结构复杂，含有包括NaY型分子筛、ZSM-5分子筛及氧化铝等多种结构，后续利用处理工艺较为繁复。

　　我国上世纪主要使用填埋法处理FCC废催化剂，占据了大量土地资源还对环境造成了短期不可逆的严重污染。2000年之后，磁分离再生法、催化剂分离法等一系列新方法逐步兴起，但其都存在利用率较低、运用领域受限、技术成本较高等问题，无法根治FCC废催化剂造成的污染。由于FCC废催化剂中质量分数大于百分之零点一的镍元素在700°高温下会氧化为一类致癌物氧化镍， 2016年8月1日，FCC废催化剂正式被列入《国家危险废物名录》HW50类危废。此情此际，探究出合理的资源化、绿色化利用ＦＣＣ废催化剂的处理工艺迫在眉睫。

　　基于以上背景，立足国家环保导向，力求解决实际问题，来自武汉理工大学的仇家凯、陈俊武、熊梓航、汝绪阳、夏庆、蔡智君、卢奕峰7位本科生组成的节能减排小组在化学化工与生命科学学院蔡卫权教授的指导下提出并完成了资源化、节能利用ＦＣＣ废催化剂的全新技术路线，对其主要元素硅和铝进行了有效利用，制备了ＰＡＦＣ絮凝剂、硫酸铝铵、４Ａ分子筛和ＳＢＡ－１５分子筛等高附加值化工产品，同时分离富集了废催化剂中危害较大的镍等重金属元素，消除了环境危害隐患。

　　图1  项目主要研究思路

　　在ＦＣＣ废催化剂对铝元素的应用工艺中，在水热高效溶出和重金属分离工艺的基础上，团队将FCC废催化剂经酸化、水热、过滤、熟化等步骤制得液态聚合氯化铝铁PAFC。自制产品在氧化铝质量分数、盐基度和ph值三项重要指标上均处于国标范围的较优位置，且砷铅等重金属含量远低于国家标准。

　　团队使用自制PAFC分别处理了分散、酸性、活性三种典型废水，自制产品性能优于市售产品且最终脱色率高达百分之九十以上。考虑到工业污水治理是一个连续的过程，团队还仿照工业混凝池构建了动态絮凝装置，并采用自制ＰＡＦＣ进行初步试验。在一定投放流量条件下，自制ＰＡＦＣ能稳定处理模拟印染废水并达到96.0%的脱色率。为检验自制ＰＡＦＣ的工业化潜质，团队采集了苏州某厂印染废水进行了实地检测，处理后的废水COD、悬浮物、色度等主要指标均符合国家纺织染整工业水污染物的直接排放标准，实现了以废制废的最佳效果。

　　团队还基于铝元素的元素特点，开发出温和的低温溶出铝的节能工艺，使铝元素溶出率远高于传统工艺，且溶出温度较低。团队通过酸浸等步骤制得高纯度硫酸铝铵，并在滤液中实现对镍元素的富集。在对ＦＣＣ废催化剂的处理基础上，将该低温溶出工艺扩展到我国储量较大的低品位高岭土，改良了高岭土溶出铝的传统工艺，降低了活化温度且增加了铝元素溶出率。

　　在硅元素的利用工艺上，团队将FCC废催化剂经碱熔活化、水热、焙烧等过程制得纯度高达99.2%高度有序的六方直孔SBA-15型分子筛；取碱熔活化前驱体，经水热、抽滤、分离等步骤可制得符合国家标准的4A型分子筛。

　　截止目前，团队取得的成果包括设计相关实物装置两套，在投SCI论文一篇（Synthesis plugged micro/mesoporosity Al-SBA-15 from spent fluid catalytic cracking catalyst），

　　申请国家发明专利七项：

　　1. 一种由高岭土基高硅废渣制备白炭黑的方法. 申请号: 201711327311.9

　　2.一种从FCC废催化剂酸法回收制备PAC的方法. 申请号: 201711443849.6.

　　3.一种高岭土低温活化溶出铝的新工艺. 申请号: 201711394594.9.

　　4.一种由FCC废催化剂制备高效蒽醌加氢催化剂的方法. 申请号: 201810181271.X

　　5.一种从FCC废催化剂制备硫酸铝铵的方法. 申请号: 201810253731.5

　　6. 一种由FCC废催化剂合成Al-SBA-15高效蒽醌加氢催化剂载体的方法. 申请号: 201810266682.9

　　7.一种从FCC废催化剂制备高效PAFC染料净水剂的方法. 申请号: 201810273657.3

　　图2 申请国家发明专利七项

　　团队还与宁波雁门化工有限公司签署了合作意向书，开展了初期实验并取得良好效果，获相关企业推荐信两封。

　　图3 团队与宁波雁门化工有限公司签署的合作意向书

　　以上是该团队的阶段性成果，据悉，该团队将代表武汉理工大学参加第十一届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛会评环节。

图4 项目成员合照

责编：王冲