鉑碳回收,失效鉑碳催化劑的再生技術(shù)
部分輕度失活催化劑可通過再生重復(fù)使用:① 熱再生:500℃下通入H?/O?混合氣,清除表面積碳;② 化學(xué)再生:檸檬酸超聲清洗去除金屬毒物(如As、Pb)。日本觸媒化成株式會社的再生催化劑活性恢復(fù)至新劑的92%,成本僅為新品的1/3。適用于石化加氫反應(yīng),但燃料電池催化劑因結(jié)構(gòu)變化需強(qiáng)制回收。再生的經(jīng)濟(jì)臨界點(diǎn)是鉑含量>2%且未發(fā)生燒結(jié)。市場預(yù)測,2025年再生催化劑將占供應(yīng)量的15%。
鉑碳回收,微波輔助浸出技術(shù)的工藝優(yōu)勢
微波加熱在鉑碳回收中展現(xiàn)出特優(yōu)勢:選擇性加熱鉑顆粒使其局部溫度可達(dá)200-300℃,促進(jìn)界面反應(yīng);電磁場效應(yīng)加速電子轉(zhuǎn)移,使溶解速率提高2-3倍;整體能耗降低40%以上。工業(yè)上采用多模腔連續(xù)微波反應(yīng)器,功率密度控制在5-10W/mL,溫度維持在80-90℃,浸出時(shí)間可縮短至傳統(tǒng)方法的1/3。但需特別注意微波與物料的耦合性能,可通過添加適量吸波介質(zhì)(如活性炭)來改善加熱均勻性。
鉑碳回收,電化學(xué)回收技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
電化學(xué)方法直接還原回收鉑具有流程短、純度高的特點(diǎn)。主要工藝包括:電解沉積,在適當(dāng)電位下使鉑在陰極析出;電滲析,利用離子交換膜選擇性遷移鉑離子;電氧化溶解,促進(jìn)難溶鉑化合物的溶解。其中電解沉積應(yīng)用廣,在槽電壓2-3V、電流密度100-200A/m2條件下,可獲得致密的鉑沉積層,電流效率可達(dá)85%以上。新型的脈沖電解技術(shù)進(jìn)一步提高了沉積物質(zhì)量,減少了枝晶形成。
鉑碳回收,離子交換樹脂的選擇性吸附
采用Lewatit MonoPlus TP214強(qiáng)堿性樹脂回收浸出液中的鉑:
吸附性能:pH=1.5時(shí)對[PtCl?]2?的飽和容量達(dá)120mg/g;
競爭離子:Fe3?存在下選擇性系數(shù)K_Pt/Fe=150;
洗脫再生:5%硫脲+1M HCl溶液解吸率>99%。
德國拜耳公司的工業(yè)化裝置顯示,樹脂可循環(huán)使用200次以上,鉑回收成本降低40%。
鉑碳回收,納米鉑碳回收技術(shù)難點(diǎn)
納米級鉑顆粒(<10nm)易在回收過程中團(tuán)聚,導(dǎo)致活性下降。中科院過程所發(fā)明聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保護(hù)法,在酸溶時(shí)維持顆粒分散。透射電鏡顯示回收后鉑顆粒平均粒徑僅增長2nm。該技術(shù)已應(yīng)用于貴研鉑業(yè),所產(chǎn)納米鉑用于藥物合成。另一突破是膜過濾濃縮技術(shù),用100kDa超濾膜回收溶解態(tài)鉑,效率提高20%。
鉑碳回收,超臨界流體萃取技術(shù)突破
超臨界CO?(scCO?)改性萃取鉑的創(chuàng)新方法:
體系組成:scCO?+0.1M TBP+5%甲醇,壓力25MPa,溫度60℃;
傳質(zhì)特性:擴(kuò)散系數(shù)達(dá)3.2×10??m2/s,是常規(guī)溶劑的10倍;
分離因子:Pt/Pd選擇性比提升至85:1。
日本大坂大學(xué)的中試數(shù)據(jù)顯示,該技術(shù)鉑回收純度達(dá)99.99%,有機(jī)溶劑用量減少90%。