专利名称：用废催化剂制备聚硅硫酸铝絮凝剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用重油催化废催化剂制备无机高分子化合物—聚硅硫酸铝絮凝剂的方法。
背景技术：
聚硅硫酸铝的通式为Al(OH)A(SO4)B(SiOC)(H2O)D，聚硅硫酸铝盐的开发研制国外始于80年代末期，国内始于90年代初期。该絮凝剂同时具有电中和及吸附架桥作用，絮凝效果好。该絮凝剂同时具有价格便宜，处理后水中的残余铝量低，能生成高密度的絮凝物，沉降迅速，同其它无机絮凝剂相比，在冷水温度下效力不变，对设备腐蚀性小等优点，因此，引起水处理界的极大关注，成为国内外无机絮凝剂研究的一大热点。
目前，国内外制备聚硅硫酸铝的方法主要有(1)以矿石、废矿渣、粉煤灰等作为原料进行制备；所得产品中有效浓度一般低于10％，产品的凝聚效果优于硫酸铝。(2)将铝盐引入到聚硅酸溶液中进行制备；目前国内哈尔滨工业大学开展了这方面的工作，国外未见有关报道；(3)用硅酸钠、铝酸钠和硫酸铝等作为原料在高剪切工艺条件下进行制备。Handy公司于1991年在加拿大魁北克省Laprairie建了年产2.7万吨的生产厂，其后在美国、日本分别建设了年产2万吨的工厂。我国山东和哈尔滨均有公司生产聚硅硫酸铝絮凝剂。其主要用于污水处理和净化水处理等。从降低生产成本、减少三废排放保护生态环境的角度出发，选择原料价格低廉、合成工艺简单的制备聚硅硫酸铝的方法是十分必要的。
炼油厂重油催化车间在催化剂再生过程中产生废催化剂，炼油厂重油催化车间年产生的废催化剂约300吨，堆放于室外污染环境，影响环境，国内各炼油厂都存在废催化剂的处理问题。现有技术在处理重油催化的废催化剂上国内各炼油厂基本采用添埋的方法进行处理，这种方法的缺陷是不仅造成有效资源浪费，而且其环境危害严重。利用重油催化废催化剂合成絮凝剂，可以使废催化剂得以利用，无论从环境保护和创造经济效益的角度出发都具有深远的意义。
国内专利90103195(公开号CN1049140A)介绍了采用酸溶，凝胶氢氧化铝调整碱基度的方法处理该废催化剂。这种工艺是将废催化剂合成了聚合氯化铝絮凝剂，其缺陷是只解决了废催化剂中的氧化铝部分，对于其它部分的氧化硅没有处理。
发明内容
本发明的目的是采用重油催化车间废催化剂为原料，制备聚硅硫酸铝絮凝剂，开发出一条行之有效的方法治理重油催化废催化剂，使其能够得到妥善的处理，减少环境污染。
本发明的技术方案是采用3％的硫酸在液固比(酸/废催化剂)为5-15∶1，反应温度为80-100℃，反应时间为1-2小时，直接酸溶重油催化废催化剂，然后用所剩的渣与5％-20％的氢氧化钠在液固比(碱/废催化剂)为10∶1，反应温度为80-100℃，反应时间为1-2小时，制取硅酸盐，最后将铝盐与硅酸盐聚合制得液态聚硅硫酸铝。
本发明的最佳技术方案是采用浓度3％的硫酸，在反应温度85℃下，反应时间1小时85℃溶解废催化剂，其中酸/废催化剂的液固配比为10∶1制备铝盐、再用10％的氢氧化钠在85℃下溶解其滤渣制备硅酸盐，然后将铝盐与硅酸盐按当量比为3，进行聚合，在搅拌转速1000转/分，反应时间0.5小时下制备聚硅硫酸铝絮凝剂。
本发明的效果由于炼油厂重油催化废催化剂组成复杂，治理难度大，国内同类装置所产生的废催化剂都没有相应的处理设施，所以废催化剂都堆放室外或填埋。本发明的酸溶、碱溶及聚合方法来合成聚硅硫酸铝絮凝剂，用该絮凝剂处理各类的废水，其CODcr去除率在37％-67％范围内，浊度去除率达到了80％以上。本发明既解决了废催化剂的污染问题又可以利用废催化剂合成絮凝剂，该絮凝剂的絮凝效果非常显著，达到了变废为宝目的。对本发明的经济分析如下1.成本(以吨液体产品计)成本项目消耗量单价原/吨总价元/吨备注废催化剂0.1酸3％ 0.07 500 35碱10％ 0.1 2500 250电 400.5 20工资 100其它 30合计 300因为主要原料取自废催化剂，每吨液体产品生产成本300元左右。
2、销售价格目前市场价格液体产品价在1000-2000元/吨。
3、经济效益售价成本毛利润税后利润1000300 700 550以每年300吨废催化剂计算可生产液体产品3000吨；年利润3000*550＝1650,000元/年。
本发明是综合利用工业“三废”生产无机高分子化合物，具有较好的经济效益。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方案下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1利用废催化剂制备聚硅硫酸铝液体产品包括以下步骤(1)用废催化剂与硫酸直接反应制取铝盐取浓度为3％的硫酸，浸溶废催化剂，酸与废催化剂的液固重量配比为5∶1，在反应温度100℃，反应时间2小时的条件下制取得到铝盐；(2)用提取铝盐后的废渣与氢氧化钠反应，制取硅酸盐用20％的氢氧化钠在80℃下溶解其滤渣制备硅酸盐，氢氧化钠与废渣的液固重量配比为10∶1，反应时间1小时。
(3)将铝盐和硅酸盐，按当量比为3，进行聚合，在搅拌转速1000转/分，反应时间0.5小时下制备得到聚硅硫酸铝絮凝剂。
化工污水CODcr含量853mg/l，浊度500mg/l，用合成的产品以及聚硅硫酸铝成品对化工污水进行絮凝处理，处理的结果是用废催化剂合成的聚硅硫酸铝絮凝剂可以将化工污水的CODcr从853mg/l处理到287mg/l，浊度从500mg/l降至100mg/l，CODcr去除率66.3％，浊度去除率80％。厂家的聚硅硫酸铝絮凝剂将化工污水的CODcr从853mg/l处理到276mg/l，浊度从500mg/l降至100mg/l。CODcr去除率67.6％。浊度去除率80％。由此可以看出，所合成的聚硅硫酸铝相对絮凝效果接近商业聚硅硫酸铝。
实施例2利用废催化剂制备聚硅硫酸铝液体产品包括以下步骤(1)用废催化剂与硫酸直接反应制取铝盐取浓度为3％的硫酸，浸溶废催化剂，酸与废催化剂的液固重量配比为10∶1，在反应温度85℃，反应时间1小时的条件下制取得到铝盐；(2)用提取铝盐后的废渣与氢氧化钠反应，制取硅酸盐用10％的氢氧化钠在85℃下溶解其滤渣制备硅酸盐，氢氧化钠与废渣的液固重量配比为10∶1，反应时间1小时。
(3)将铝盐和硅酸盐，按当量比为3，进行聚合，在搅拌转速1000转/分，反应时间0.5小时下制备得到聚硅硫酸铝絮凝剂。
ABS污水CODcr含量529mg/l，浊度2000mg/l，用合成的产品以及聚硅硫酸铝成品对ABS污水进行絮凝处理，处理的结果是用废催化剂合成的聚硅硫酸铝絮凝剂可以将ABS污水的CODcr从629mg/l处理到166mg/l，浊度从2000mg/l降至100mg/l，CODcr去除率68.6％，浊度去除率95％。厂家的聚硅硫酸铝絮凝剂将ABS污水的CODcr从529mg/l处理到157mg/l，浊度从2000mg/l降至100mg/l，CODcr去除率70.03％，浊度去除率95％。由此可以看出，所合成的聚硅硫酸铝相对絮凝效果接近商业聚硅硫酸铝。
实施例3利用废催化剂制备聚硅硫酸铝液体产品包括以下步骤(1)用废催化剂与硫酸直接反应制取铝盐取浓度为3％的硫酸，浸溶废催化剂，酸与废催化剂的液固重量配比为15∶1，在反应温度80℃，反应时间2小时的条件下制取得到铝盐；(2)用提取铝盐后的废渣与氢氧化钠反应，制取硅酸盐用5％的氢氧化钠在100℃下溶解其滤渣制备硅酸盐，氢氧化钠与废渣的液固重量配比为10∶1，反应时间1小时。
(3)将铝盐和硅酸盐，按当量比为3，进行聚合，在搅拌转速1000转/分，反应时间0.5小时下制备得到聚硅硫酸铝絮凝剂。
腈纶污水CODcr含量341mg/l，浊度800mg/l，用合成的产品以及聚硅硫酸铝成品对腈纶污水进行絮凝处理，处理的结果是用废催化剂合成的聚硅硫酸铝絮凝剂可以将腈纶污水的CODcr从348mg/l处理到211mg/l，浊度从800mg/l降至100mg/l，CODcr去除率39.4％，浊度去除率87.5％。厂家的聚硅硫酸铝絮凝剂将腈纶污水的CODcr从348mg/l处理到220mg/l，浊度从800mg/l降至100mg/l，CODcr去除率36.8％，浊度去除率87.5％。由此可以看出，所合成的聚硅硫酸铝相对絮凝效果接近商业聚硅硫酸铝。
权利要求
1.一种用废催化剂制备聚硅硫酸铝絮凝剂的方法，其特征在于用3％的硫酸在酸与废催化剂重量液固比为5-15∶1，反应温度为80-100℃，反应时间为1-2小时，直接酸溶重油催化废催化剂，然后用所剩的渣与5％-20％的氢氧化钠在碱与渣重量液固比为10∶1，反应温度为80-100℃，反应时间为1-2小时，制取硅酸盐，最后将铝盐与硅酸盐聚合制得液态聚硅硫酸铝。
2.根据权利要求1所述的用废催化剂制备聚硅硫酸铝絮凝剂的方法，其特征在于直接酸溶重油催化废催化剂，酸与废催化剂重量液固比为10∶1，反应温度为85℃，反应时间为1小时。
3.根据权利要求1所述的用废催化剂制备聚硅硫酸铝絮凝剂的方法，其特征在于用10％的氢氧化钠碱溶所剩的渣，反应温度为85℃，反应时间为1小时。
4.根据权利要求1所述的用废催化剂制备聚硅硫酸铝絮凝剂的方法，其特征在于聚合铝盐与硅酸盐时搅拌速度为1000转/分钟条件下聚合，反应时间0.5小时。
全文摘要
本发明涉及一种利用重油催化废催化剂制备无机高分子化合物聚硅硫酸铝絮凝剂的方法，其特征是用3％的硫酸在酸与废催化剂液固比为5－15∶1，反应温度为80－100℃，反应时间为1－2小时，直接酸溶重油催化废催化剂，然后用所剩的渣与5％－20％的氢氧化钠在碱与渣液固比为10∶1，反应温度为80－100℃，反应时间为1－2小时，制取硅酸盐，最后将铝盐与硅酸盐聚合制得液态聚硅硫酸铝，本发明为工业废渣综合利用提供了－条可行途径，同时为絮凝剂生产提供了一条原料廉价的工艺路线，用该絮凝剂处理各类的废水，其COD
文档编号C02F1/52GK1704350SQ20041004278
公开日2005年12月7日 申请日期2004年5月28日 优先权日2004年5月28日
发明者张春燕, 汪涵, 刘亚玲, 王路海, 张岩, 杨慧娟, 李向富, 张红梅, 王东, 张富, 段亚丽 申请人:中国石油天然气股份有限公司