海綿鉑回收,海綿鉑的制備工藝
海綿鉑的制備方法多樣,主要包括化學(xué)還原法、熱分解法和電化學(xué)法?;瘜W(xué)還原法通常以氯鉑酸(H?PtCl?)或氯鉑酸銨((NH?)?PtCl?)為原料,在氫氣或還原劑(如甲酸、水合肼)作用下,鉑離子被還原為金屬鉑,并自發(fā)形成多孔結(jié)構(gòu)。熱分解法則通過高溫煅燒鉑鹽(如氯鉑酸銨),使其分解為鉑和氣體副產(chǎn)物(如HCl、NH?),殘留的孔隙形成海綿狀結(jié)構(gòu)。電化學(xué)法則是通過電解含鉑溶液,在陰極沉積出多孔鉑層。不同方法所得產(chǎn)品的孔隙率、比表面積和機(jī)械強(qiáng)度各異:氫還原法制備的海綿鉑孔隙均勻,但強(qiáng)度較低;熱分解法產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,但可能含有微量雜質(zhì)。工業(yè)上常根據(jù)應(yīng)用需求選擇工藝,例如燃料電池催化劑傾向于高比表面積的化學(xué)還原法海綿鉑。
海綿鉑回收,海綿鉑的熱學(xué)行為
海綿鉑的熱膨脹系數(shù)(CTE)約為8~9×10??/°C(接近塊狀鉑),但因多孔結(jié)構(gòu)緩沖,實(shí)際熱應(yīng)力較低。差示掃描量熱法(DSC)顯示,其在300~500℃會(huì)出現(xiàn)放熱峰,對(duì)應(yīng)表面吸附氧的脫附及晶粒粗化。導(dǎo)熱性能方面,有效導(dǎo)熱系數(shù)僅0.5~5W/(m·K),是優(yōu)良的隔熱材料。高溫(>600℃)下,海綿鉑會(huì)發(fā)生燒結(jié),孔隙率以指數(shù)規(guī)律下降,比表面積可減少90%以上。為防止此現(xiàn)象,可在使用前預(yù)燒結(jié)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),或添加氧化釔(Y?O?)等燒結(jié)抑制劑。值得注意的是,海綿鉑的熔點(diǎn)(1772℃)與純鉑一致,但多孔結(jié)構(gòu)會(huì)加速高溫?fù)]發(fā),真空環(huán)境中需謹(jǐn)慎使用。
海綿鉑鉑回收工藝的生命周期評(píng)估(LCA)比較
對(duì)主流回收技術(shù)進(jìn)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(jí)處理時(shí)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)