海綿鉑回收,極低品位鉑廢料的生物富集技術(shù)
針對(duì)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(dá)金屬硫蛋白基因,鉑吸附量達(dá)12mg/g菌體
50L發(fā)酵罐連續(xù)運(yùn)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(shí)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,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。化學(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,海綿鉑的化學(xué)成分
高純海綿鉑的鉑含量通常≥99.95%,主要雜質(zhì)包括鐵(<0.01%)、銅(<0.005%)、鎳(<0.002%)等金屬元素,以及微量氧、碳等非金屬雜質(zhì)。工業(yè)級(jí)海綿鉑可能含有0.1%~0.5%的鈀、銠等鉑族元素以增強(qiáng)特定性能。雜質(zhì)來源包括原料純度、制備過程中的容器污染及后續(xù)處理殘留。例如,氯鉑酸銨還原時(shí)若氫氣含硫,可能導(dǎo)致硫化物夾雜?;瘜W(xué)成分直接影響海綿鉑的催化性能和耐腐蝕性,因此應(yīng)用(如燃料電池催化劑)需通過ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜)嚴(yán)格檢測(cè)雜質(zhì)含量。
海綿鉑回收,海綿鉑的定義
海綿鉑是一種多孔疏松的金屬鉑材料,因其微觀結(jié)構(gòu)類似海綿而得名。它是鉑金屬的一種特殊物理形態(tài),通過化學(xué)還原或熱分解鉑鹽制得,具有的比表面積和吸附性能。與塊狀鉑或鉑箔不同,海綿鉑的孔隙率可達(dá)80%以上,使其在催化、電化學(xué)和化工領(lǐng)域具有特優(yōu)勢(shì)。從工業(yè)角度看,海綿鉑屬于貴金屬功能材料,是鉑族金屬(PGMs)的重要分支,其價(jià)值不僅源于鉑本身的性,更因其特殊的結(jié)構(gòu)賦予的活性。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中,海綿鉑的鉑含量通?!?9.95%,雜質(zhì)含量嚴(yán)格控制以滿足應(yīng)用需求。
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。
海綿鉑回收,海綿鉑的物理特性
海綿鉑的物理性質(zhì)顯著區(qū)別于致密鉑:其密度為2~8g/cm3(純鉑為21.45g/cm3),導(dǎo)熱系數(shù)約20~50W/(m·K)(塊狀鉑為71.6W/(m·K))。多孔結(jié)構(gòu)使其具備極低的聲速傳播能力(<1000m/s)和特殊的光學(xué)特性,如對(duì)可見光的漫反射率>90%。電學(xué)性能方面,盡管鉑本身是良導(dǎo)體,但海綿鉑的電阻率可達(dá)10??~10?3Ω·m,比塊狀鉑高2~3個(gè)數(shù)量級(jí),這是由孔隙導(dǎo)致的電子傳導(dǎo)路徑曲折化引起。此外,其比表面積通常為10~50m2/g,孔隙體積占總體積的70%~90%,這些參數(shù)可通過BET(Brunauer-Emmett-Teller)法測(cè)定。