Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

Т. В. Конькова, профессор кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов, докт. техн. наук, эл. почта: kontat@list.ru
А. М. Гайдукова, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов, канд. техн. наук, эл. почта: GaydukovaAM@yandex.ru
Е. Ю. Либерман, профессор кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов, докт. техн. наук, эл. почта: el-liberman@mail.ru
А. Д. Стоянова, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов, канд. техн. наук, эл. почта: stoyanova.a.d@mail.ru

Дезактивированные катализаторы гидроочистки дизельного топлива относятся к опасным отходам и не могут быть захоронены в почву, в связи с чем образуется значительное количество складируемых опасных отходов с высоким содержанием цветных металлов. Разработка методов утилизации и рециклинга дезактивированных катализаторов гидроочистки является актуальным направлением исследований в современной химической технологии. В статье представлены результаты исследования возможности частичной переработки дезактивированного Co – Mo/Al₂O₃-катализатора гидроочистки дизельного топлива с целью последующего его применения в процессах очистки газовых сред и сточных вод от токсичных примесей. Исследована природа выщелачивающего агента и способ извлечения молибдена из катализатора. Для наиболее эффективного и селективного выщелачивания молибдена со степенью извлечения не менее 90 % следует использовать обработку раствором карбоната натрия после предварительного отжига дезактивированного катализатора для удаления с его поверхности отложений углерода. Из раствора выщелачивания был выделен молибдат кальция, который может быть использован в качестве легирующей добавки к сталям. В результате извлечения молибдена в раствор в форме молибдата натрия был получен Сo/Al₂O₃-материал, состав которого был охарактеризован методом энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, а характеристики пористой структуры— методом низкотемпературной адсорбции азота. Сo/Al₂O₃ проявил высокую активность и стабильность в качестве катализатора в окислительной деструкции азокрасителя кармуазина в водном растворе (степень обесцвечивания красителя составила 95–97 % за 30 мин контакта), а также ка талитическую активность в процессе среднетемпературного окисления монооксида углерода (температура 100%-ного окисления СO составила 475 ^оС). Таким образом, материал является перспективным для окислительных процессов экологического катализа, а именно: для окисления токсичных примесей в сточных водах и газовых выбросах.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № FSSM-2023-0004.

1. Vogelaar B. M., Eijsbouts S., Bergwerff J. A., Heiszwolf J. J. Hydroprocessing catalyst deactivation in commercial practice. Catalysis Today. 2010. Vol. 154. pp. 256–263.
2. Arslanoglu H., Yaras A. Recovery of molybdenum, cobalt and nickel from spent hydrodesulphurization catalyst through oxidizing roast followed by sodium persulfate leaching. Sustainable Materials and Technologies. 2021. Vol. 28. 00286.
3. Zeng L., Cheng C. Y. A literature review of the recovery of molybdenum and vanadium from spent hydrodesulphurisation catalysts. Hydrometallurgy. 2009. Vol. 98. pp. 1–9.
4. Chen Y., Feng Q., Shao Y., Zhang G. et al. Investigations on the extraction of molybdenum and vanadium from ammonia leaching residue of spent catalyst. International Journal of Mineral Processing. 2006. Vol. 79. pp. 42–48.
5. Gao B., Jiang H., Zeng M., Peng M. et al. High-efficiency recycling method for Mo and Ni from spent catalyst via soda roasting and solvent extraction. Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 367. 132976.
6. Sutama D. K., Prasetya A., Petrus H., Astuti W. Recovery of cobalt and molybdenum from consumed catalyst using hydrochloric acid. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 882. 012004.
7. Arslanoglu H., Yaras A. Recovery of precious metals from spent Mo – Co – Ni/Al₂O₃ catalyst in organic acid medium: Process optimization and kinetic studies. Petroleum Science and Technology. 2019. Vol. 37. pp. 2081–2093.
8. Rezki A. S., Sumardi S., Astuti W., Bendiyasa I. M. et al. Molybdenum extraction from spent catalyst using citric acid: characteristic and kinetics study. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 830. 012020.
9. Phann I., Tanaka Yu., Yamamoto Sae, Okibe N. Utilization of amino acid for selective leaching of critical metals from spent hydrodesulfurization catalyst. Frontiers in Chemistry. 2022. Vol. 10. 1011518.
10. Mishra D., Chaudhury G. R., Kim D. J., Ahn J. G. Recovery of metal values from spent petroleum catalyst using leaching-solvent extraction technique. Hydrometallurgy. 2010. Vol. 101. pp. 35–40.
11. Shalchian H., Ferella F., Birloaga I., Michelis I. D. et al. Recovery of molybdenum from leach solution using polyelectrolyte extraction. Hydrometallurgy. 2019. Vol. 190. 105167.
12. Pinto I. S. S., Soares H. MVM. Selective leaching of molybdenum from spent hydrodesulphurisation catalysts using ultrasound and microwave methods. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 129. pp. 19–25.
13. Hamza M. F., Roux J. C., Guibal E. Metal valorization from the waste produced in the manufacturing of Co/Mo catalysts: leaching and selective precipitation. Journal of Material Cycles and Waste Management. 2019. Vol. 21. pp. 525–538.
14. Vemic M., Bordas F., Comte S., Guibaud G. et al. Recovery of molybdenum, nickel and cobalt by precipitation from the acidic leachate of a mineral sludge. Environmental Technology. 2016. Vol. 37. pp. 2231–2242.
15. Ali I., Konkova T., Belkina I., Galunin E. et al. Facile synthesis and characterization of advanced cobalt materials for degradative and adsorptive removal of carmoisine in water. International Journal of Environmental Science and Technology. 2021. Vol. 18. pp. 3221–3236.
16. Shukla P., Sun H., Wang S. et al. Nanosized Co₃O₄/SiO₂ for heterogeneous oxidation of phenolic contaminants in wastewater. Separation and Purification Technology. 2011. Vol. 77. pp. 230–236.
17. Alekhina M. B., Khabirova K. A., Konkova T. V., Prosvirin I. P. Y-type zeolites for the catalytic oxidative degradation of organic azo dyes in wastewater. Kinetics and Catalysis. 2017. Vol. 58. pp. 506–512.
18. Ivanin I. A., Krotova I. N., Udalova O. V., Zanaveskin K. L. Synergistic catalytic effect of cobalt and cerium in the preferential oxidation of carbon monoxide on modified Co/Ce/ZSM-5 zeolites. Kinetics and Catalysis. 2021. Vol. 62. pp. 798–811.
19. Grzybek G., Ciura K., Grybos J., Indyka P. et al. CO-PROX reaction over Co₃O₄/Al₂O₃ catalysts — impact of the spinel active phase faceting on the catalytic performance. The Journal of Physical Chemistry C. 2019. Vol. 123. pp. 20221–20232.
20. Kuzin E. N. Application of the method of atomic emission spectroscopy with microwave (magnetic) plasma in the processes of identifying the chemical composition of steelmaking waste. Chernye Metally. 2022. No. 10. pp. 79–82.
21. Kuzin E. N., Kruchinina N. E., Chernyshev P. I., Vizen N. S. Synthesis of titanium trichloride. Inorganic Materials. 2020. Vol. 56. pp. 507–511.
22. Konkova T. V., Prosvirin I. P., Alyokhina M. B., Skornikova S. A. Cobaltcontaining catalysts based on Al2O3 for oxidative degradation of organic dyes in the aqueous phase. Kinetics and Catalysis. 2015. Vol. 56. pp. 206–211.