海綿鉑回收,極低品位鉑廢料的生物富集技術(shù)
針對鉑含量<100ppm的廢水/廢渣,生物富集方案包括:
轉(zhuǎn)基因大腸桿菌:
表達金屬硫蛋白基因,鉑吸附量達12mg/g菌體
50L發(fā)酵罐連續(xù)運行成本:$80/m3廢水
真菌菌絲網(wǎng):
黑曲霉菌絲固定化床,流速2BV/h
鉑回收率92%,同時去除90%氰化物
海藻酸鹽微球:
負(fù)載枯草芽孢桿菌,可重復(fù)使用20次
南非PlatBioTech的工業(yè)化裝置年處理20萬噸礦山排水
海綿鉑回收,柔性電子廢棄物中鉑的超臨界流體回收技術(shù)
柔性印刷電路板(FPC)中的鉑導(dǎo)電漿料(含量0.5-1.2%)回收面臨新挑戰(zhàn):
聚酰亞胺基板分解:
采用超臨界水氧化(374℃, 22.1MPa)實現(xiàn)基材完全礦化
鉑顆?;厥章?8.7%,粒徑分布保持50-80nm
有機粘合劑去除:
添加5% H?O?作為氧化助劑,殘留碳含量<100ppm
連續(xù)化裝置:
日本JX金屬開發(fā)臥式反應(yīng)器(處理量200kg/h)
能耗較傳統(tǒng)焚燒法降低65%,無二噁英產(chǎn)生
海綿鉑回收,核廢料中鉑族金屬的放射化學(xué)分離
乏燃料后處理產(chǎn)生含鉑的放射性廢物(通常含Pt 0.5-2%,同時存在U/Pu同位素):
屏蔽式溶解:
熱室操作,采用HNO3-HF混合酸(比例3:1)
鋯合金容器抗腐蝕,年損耗<0.1mm
萃取流程:
級:TBP萃取鈾/钚(回收率>99.99%)
第二級:Aliquat 336萃取鉑(分配系數(shù)達10^4)
去污因子:
γ活度從初始10^6 Bq/g降至1 Bq/g以下
法國Orano的La Hague工廠年回收鉑800kg
海綿鉑回收,汽車尾氣催化劑中海綿鉑的回收難點
汽車催化劑載體(堇青石或陶瓷)與鉑的結(jié)合形態(tài)復(fù)雜,需先機械粉碎至200目以下,再通過高溫氯化揮發(fā)法(1000℃通入氯氣)使鉑轉(zhuǎn)化為可溶性氯化物。該過程的關(guān)鍵控制點包括:氯氣濃度(需>30vol%)、反應(yīng)時間(2-4小時)及尾氣處理(需二級堿液吸收)。德國Umicore的工業(yè)化數(shù)據(jù)顯示,每噸廢催化劑可回收1.2-1.5kg鉑,但銠的同步回收率僅85%,成為技術(shù)瓶頸。
海綿鉑的回收技術(shù)
海綿鉑回收通常采用濕法冶金流程:1)預(yù)處理(機械粉碎→氧化焙燒去除有機物);2)王水溶解(溫度控制在70-80℃避免生成難溶的氯鉑酸);3)選擇性沉淀(先用氯化銨沉鉑,再用鋅粉置換殘余貴金屬)。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于孔隙結(jié)構(gòu)會吸附大量雜質(zhì)離子(如Fe3?、Cu2?),需增加離子交換或溶劑萃取純化步驟。新型回收技術(shù)包括:1)超臨界CO?萃?。兌瓤蛇_99.99%且不破壞海綿結(jié)構(gòu));2)生物吸附法(利用重組菌株選擇性富集鉑離子);3)直接電化學(xué)再活化(針對燃料電池廢催化劑,恢復(fù)其ECSA的80%以上)。值得注意的是,回收過程中約5-15%的鉑會損失于廢酸和殘渣,需建立閉環(huán)處理系統(tǒng)。
海綿鉑鉑回收工藝的生命周期評估(LCA)比較
對主流回收技術(shù)進行全生命周期環(huán)境影響分析:
工藝 全球變暖潛值(kg CO?/kg Pt) 水耗(m3/kg) 二次廢物生成(kg/kg)
傳統(tǒng)王水法 5800 42 15
離子交換法 3200 18 3.5
生物吸附法 850 5.2 0.8
超臨界流體法 4100 9.7 1.2
關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):
生物吸附法碳排放低,但處理能力僅適合小規(guī)模(<100kg/日)
離子交換法在萬噸級處理時環(huán)境效益優(yōu)
王水法需配套NOx催化轉(zhuǎn)化設(shè)備才能滿足歐盟BAT標(biāo)準(zhǔn)
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