对fcc废催化剂浸出液中镍金属离子的回收探索【字数：9353】
利用石油废催化剂生产钾明矾和铵明矾过程中会产生富含镍的浸出液。找到一条经济，绿色，高效的方法从浸取渗滤液中提取镍并合成碱式碳酸镍，以实现工业化。选择石油废催化剂生产钾明矾流程中的渗滤液作为研宄对象，采取萃取和反萃取法从该方法中提取镍，然后沉淀转化为碱式碳酸镍。最后，实现了碱式碳酸镍的工业生产。本实验分为两个部分从浸出液中提取镍并使用提取的镍合成碱式碳酸镍。第一部分选择HBL110作为萃取剂，它是单宁酸的混合提取剂，可以从进料液中选择性的提取镍以分离诸如镍与铁等杂质。利用硫酸溶液能够与有机相中的N2+反应生成硫酸镍，最后实现将镍离子分离。第二部分第一部分反萃出的溶液（硫酸镍）作为镍源，配制饱和碳酸钠，并作为生产碳酸镍的沉淀剂，混合后可以沉淀出碳酸镍。将NaCO3溶液加入到Ni2+盐水溶液中时，不能获得纯碳酸镍，并且它通常以碱式碳酸镍的形式存在。碳酸镍的生成需要严格控制反应条件，否则的得不到优质的碱式碳酸镍晶体。
Key words: petroleum spent catalyst，Extraction and back extraction separation，basic nickel carbonate，nickel perchlorate 目录
一、前言 7
1.1含镍催化剂 7
1.2废石油催化剂中镍的回收 9
1.2.1化学沉淀法[4] 9
1.2.2离子交换法[56] 9
1.2.3反渗透法 9
1.3常见含镍化合物 10
1.4研究现状与趋势 11
1.4.1我国石化工业先进技术改革迟缓 11
1.4.2我国石油化工行业对环境的污染问题严重 11
1.4.3矿产资源短缺 12
1.4.4废催化剂回收的必要性和课题主要研究内容 12
1.4.5对镍回收问题的措施和展望 13
二、实验部分 14
2.1镍的萃取实验 14
2.1.1镍离子的萃取原理 14
2.1.2萃取Ni工艺研究 14
2.1.3总结： 17
2.2 有机相中镍离子的反萃实验 17
2.2.1实验原 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
料和仪器 17
2.2.2实验方法 17
2.2.3实验结果分析 17
2.2.4总结 19
2.3碱式碳酸镍的合成 19
2.3.1实验原料和仪器 19
2.3.2实验原理和过程 19
2.3.3结果分析 20
2.3.4总结 22
参考文献 22
致 谢 23 前言
1.1含镍催化剂
镍是一种重要的有色金属。虽然贵金属在催化剂方面表现出了优异的性能，但研究人员试图通过提高过渡金属的催化活性来替代贵金属，因为贵金属成本相对较高且资源稀缺。过渡金属如镍，钴，铜等在催化剂的比例比较大。近年来，随着化工工业的持续快速发展，镍金属已经广泛应用于化学催化剂，如：加氢，脱氢，重整等，镍催化剂主要分为镍纳米团簇，负载镍，骨架型镍和非晶镍合金。镍金属具有很高的的利用价值，随意排放会造成严重的环境污染，因此，很有必要对废催化剂中的镍金属进行综合利用。
常用的负载镍[13]，负载型镍催化剂有较高活性，但由于积碳的沉积，很容易使镍催化剂的失去活性。负载型催化剂的活性组分和助剂组分布均匀，并且需要的特殊载体，特别的被选择的载体可以为镍离子发挥效果提供大小和形状都合适的孔洞和利用发挥作用的光滑表面。负载镍催化剂的组成如图1所示。氧化铝载体的制备过程流程图如图2所示。镍基催化剂干混方法的生产过程流程图如图3所示。
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1.2废石油催化剂中镍的回收
1.2.1化学沉淀法[4]
化学沉淀法可用于处理含镍废水。其中一种最古老最简单的方法就是向溶液中添加试剂，改变金属所处环境的pH，并且使溶液中的金属呈沉淀沉降下来。利用这种方法，废水中的镍离子通过使用碳酸钠或氢氧化钠溶液等将其沉淀出来，反应如下：
2NiSO4+Na2CO3+2H2O===Ni(OH)NiCO32NaHSO4
为了促进液固分离，通常需要加入无机凝结剂如氯化铁等，从而大量的铁混进沉淀中，因此，它不能返回镀槽继续使用，含镍沉淀物可以送到冶炼厂再使用，或者重复使用电解金属镍。
1.2.2离子交换法[56]
目前，离子交换法在国内得到广泛应用的。这种方法不仅可以治理含镍的废水，又可以实现镍资源的回收。中国的离子交换树脂法处理镀镍废水始于20世纪70年代，80年代逐步发展。
1.2.3反渗透法
反渗透是利用半透膜将溶液隔开，通过高压泵作用旋加超过渗透压的压力下，使浓溶浓中的溶剂同稀溶液旧渗透过程称为反渗透反渗透可以制出纯度高的水,国外用反渗透法处理电镀漂洗水，可除去镍99.6%，这种方法工艺简单、耗能少，主要缺点是膜易堵、产生极化，因此要有严格的预处理设施，随着制膜工艺和设备性能的改进和提高,今后它必将会成为处理含镍废水的一种重要手段[7]。
1.3常见含镍化合物
NiSO4是一镍盐中最常见的，硫酸镍的生产在传统化学工艺中占重要地位。无水硫酸镍晶体，能够在800℃下能够发生自我分解反应。纯硫酸镍呈黄绿色，易溶于水，属于强酸弱碱盐因此水溶液为酸性，可与水反应生成一系列含水量不同的复合盐。水合硫酸镍晶体置于干燥空气环境中易被风化并失去结晶水。当所处环境温度达到300℃以上时，水合碳酸镍就会脱去水分子而得到黄色的无水硫酸镍。硫酸镍用途广泛，在各行各业都能起到重要作用，在化学领域主要用来生产镍化合物，如可以为碱式碳酸镍、氧化镍等镍化合物提供镍源。
碱式碳酸镍[8]，又称碱式碳酸亚镍。①NiCO32Ni(OH)24H2O=370.23，绿色晶体，相对密度2.6。溶于热酸中。②2NiCO33Ni(OH)24H20=587.67。亮绿色晶体或粉末。不溶予冷水，再热水中不稳定易分解，溶于酸和铵盐。两者都是无限量的碳酸镍，氢氧化镍和结晶水的混和物。前者还有待进一步证实。在中等温度下用氢气还原成精细且分散的催化活性金属镍。当加热到300℃以上时，将分解成NiO2和CO2。碱式碳酸镍在化工生产中必不可少的化工原料，广泛应用于化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保等各个行业。碱式碳酸镍是工业生产中制备镍化合物的工艺原料，也是一种重要的催化剂，碱式碳酸镍是一种新兴化工产品，由于其选择性好、价格便宜，且不存在硝酸根，不会生成氮氧化合物而造成污染，但是传统的石油化工催化剂在使用过程中会产生氮氧化物，造成空气污染和土壤，近年来，随着我国对环境和资源保护的重视，以及对未来发展的展望，因此，传统的石化催化剂硝酸镍[9]将逐步被它替代。在未来碱式碳酸镍会有很大的市场需求，如何提高产品碱式碳酸镍的产能和品质成为催化剂行业必须解决的问题，对于碱式碳酸镍的研究成败与否将很大程度上成为了决定镍系列产品能否长足发展的关键性因素。
Key words: petroleum spent catalyst，Extraction and back extraction separation，basic nickel carbonate，nickel perchlorate 目录
一、前言 7
1.1含镍催化剂 7
1.2废石油催化剂中镍的回收 9
1.2.1化学沉淀法[4] 9
1.2.2离子交换法[56] 9
1.2.3反渗透法 9
1.3常见含镍化合物 10
1.4研究现状与趋势 11
1.4.1我国石化工业先进技术改革迟缓 11
1.4.2我国石油化工行业对环境的污染问题严重 11
1.4.3矿产资源短缺 12
1.4.4废催化剂回收的必要性和课题主要研究内容 12
1.4.5对镍回收问题的措施和展望 13
二、实验部分 14
2.1镍的萃取实验 14
2.1.1镍离子的萃取原理 14
2.1.2萃取Ni工艺研究 14
2.1.3总结： 17
2.2 有机相中镍离子的反萃实验 17
2.2.1实验原 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
料和仪器 17
2.2.2实验方法 17
2.2.3实验结果分析 17
2.2.4总结 19
2.3碱式碳酸镍的合成 19
2.3.1实验原料和仪器 19
2.3.2实验原理和过程 19
2.3.3结果分析 20
2.3.4总结 22
参考文献 22
致 谢 23 前言
1.1含镍催化剂
镍是一种重要的有色金属。虽然贵金属在催化剂方面表现出了优异的性能，但研究人员试图通过提高过渡金属的催化活性来替代贵金属，因为贵金属成本相对较高且资源稀缺。过渡金属如镍，钴，铜等在催化剂的比例比较大。近年来，随着化工工业的持续快速发展，镍金属已经广泛应用于化学催化剂，如：加氢，脱氢，重整等，镍催化剂主要分为镍纳米团簇，负载镍，骨架型镍和非晶镍合金。镍金属具有很高的的利用价值，随意排放会造成严重的环境污染，因此，很有必要对废催化剂中的镍金属进行综合利用。
常用的负载镍[13]，负载型镍催化剂有较高活性，但由于积碳的沉积，很容易使镍催化剂的失去活性。负载型催化剂的活性组分和助剂组分布均匀，并且需要的特殊载体，特别的被选择的载体可以为镍离子发挥效果提供大小和形状都合适的孔洞和利用发挥作用的光滑表面。负载镍催化剂的组成如图1所示。氧化铝载体的制备过程流程图如图2所示。镍基催化剂干混方法的生产过程流程图如图3所示。
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1.2废石油催化剂中镍的回收
1.2.1化学沉淀法[4]
化学沉淀法可用于处理含镍废水。其中一种最古老最简单的方法就是向溶液中添加试剂，改变金属所处环境的pH，并且使溶液中的金属呈沉淀沉降下来。利用这种方法，废水中的镍离子通过使用碳酸钠或氢氧化钠溶液等将其沉淀出来，反应如下：
2NiSO4+Na2CO3+2H2O===Ni(OH)NiCO32NaHSO4
为了促进液固分离，通常需要加入无机凝结剂如氯化铁等，从而大量的铁混进沉淀中，因此，它不能返回镀槽继续使用，含镍沉淀物可以送到冶炼厂再使用，或者重复使用电解金属镍。
1.2.2离子交换法[56]
目前，离子交换法在国内得到广泛应用的。这种方法不仅可以治理含镍的废水，又可以实现镍资源的回收。中国的离子交换树脂法处理镀镍废水始于20世纪70年代，80年代逐步发展。
1.2.3反渗透法
反渗透是利用半透膜将溶液隔开，通过高压泵作用旋加超过渗透压的压力下，使浓溶浓中的溶剂同稀溶液旧渗透过程称为反渗透反渗透可以制出纯度高的水,国外用反渗透法处理电镀漂洗水，可除去镍99.6%，这种方法工艺简单、耗能少，主要缺点是膜易堵、产生极化，因此要有严格的预处理设施，随着制膜工艺和设备性能的改进和提高,今后它必将会成为处理含镍废水的一种重要手段[7]。
1.3常见含镍化合物
NiSO4是一镍盐中最常见的，硫酸镍的生产在传统化学工艺中占重要地位。无水硫酸镍晶体，能够在800℃下能够发生自我分解反应。纯硫酸镍呈黄绿色，易溶于水，属于强酸弱碱盐因此水溶液为酸性，可与水反应生成一系列含水量不同的复合盐。水合硫酸镍晶体置于干燥空气环境中易被风化并失去结晶水。当所处环境温度达到300℃以上时，水合碳酸镍就会脱去水分子而得到黄色的无水硫酸镍。硫酸镍用途广泛，在各行各业都能起到重要作用，在化学领域主要用来生产镍化合物，如可以为碱式碳酸镍、氧化镍等镍化合物提供镍源。
碱式碳酸镍[8]，又称碱式碳酸亚镍。①NiCO32Ni(OH)24H2O=370.23，绿色晶体，相对密度2.6。溶于热酸中。②2NiCO33Ni(OH)24H20=587.67。亮绿色晶体或粉末。不溶予冷水，再热水中不稳定易分解，溶于酸和铵盐。两者都是无限量的碳酸镍，氢氧化镍和结晶水的混和物。前者还有待进一步证实。在中等温度下用氢气还原成精细且分散的催化活性金属镍。当加热到300℃以上时，将分解成NiO2和CO2。碱式碳酸镍在化工生产中必不可少的化工原料，广泛应用于化工、炼油、冶金、能源、轻工、医药、环保等各个行业。碱式碳酸镍是工业生产中制备镍化合物的工艺原料，也是一种重要的催化剂，碱式碳酸镍是一种新兴化工产品，由于其选择性好、价格便宜，且不存在硝酸根，不会生成氮氧化合物而造成污染，但是传统的石油化工催化剂在使用过程中会产生氮氧化物，造成空气污染和土壤，近年来，随着我国对环境和资源保护的重视，以及对未来发展的展望，因此，传统的石化催化剂硝酸镍[9]将逐步被它替代。在未来碱式碳酸镍会有很大的市场需求，如何提高产品碱式碳酸镍的产能和品质成为催化剂行业必须解决的问题，对于碱式碳酸镍的研究成败与否将很大程度上成为了决定镍系列产品能否长足发展的关键性因素。
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