一、簡介
銠是地殼中最稀有的元素之一,并已發現廣泛的應用,尤其是在電鍍方面。由于銠沉積物的反射性、抗變色特性和耐磨性,將銠鹽用于電沉積在珠寶、電子和工業應用中是眾所周知的。還進行了銠的浸鍍以提供粘附性和耐磨性涂層。
銠和鍍銠存在許多科學應用。它用于電熱原子吸收光譜,并廣泛用于有機化學中的催化。在汽車催化轉化器中使用鉑銠基催化劑是值得注意的。銠的價格高于鉑和鈀。因此,銠不僅是稀有元素,而且非常昂貴。因此,鑒于銠的稀有性和高成本,回收和循環使用用過的銠至關重要。由于銠的應用范圍廣泛,因此回收過程通常很復雜,并且因應用類型而異。
我們將簡要介紹最常見的銠回收工藝、技術和方法。這篇綜述旨在涵蓋和分類過去幾十年開發和實施的銠回收技術,特別關注從廢水、放射性廢物、催化劑、廢料和浸出中回收銠。盡管由于銠的應用范圍廣泛以及與之相關的回收過程的特殊性質,但它確實提供了許多常用方法的簡明概述。
二、回收技術
使用鋅粉固結是用于從沖洗水中回收銠的常用方法之一。鑒于這種沖洗水通常還含有游離酸和絡合物形式的銠,因此所需的鋅量相對較高,因為它還應在發生膠結之前與游離酸反應。升高的溫度和機械攪拌也是必要的要求。用過的硫酸銠電鍍液也是經常遇到。五尺在這種情況下,通過用鋅粉加熱溶液,將銠從溶液中擠出。鋅含量、反應時間、反應溫度、溶液 pH 值和機械攪拌影響整個過程。該過程要求溫度為 45 oC,pH 為 1.5,鋅粉 50mg 和 60 分鐘以完成反應。在從水溶液中除去銠和在工業廢水中,銠的形態是影響其提取的最重要因素之一。因此,已經實施和研究了一種使用硫酸鹽還原菌 (SRB) 聯合體去除銠的方法。 SRB 對陰離子銠物種具有更大的親和力,因此 pH 控制在此過程中起主要作用。雖然工業廢水的 pH 值可能較低,因此需要進行預處理(從而限制了該方法的實用性),但基于 SRB 的酶促銠回收似乎仍然是一種可行的選擇。
2.1.浸出回收
“鉑族金屬” (PGM) 的浸出過程是從含有大量鉛、鋁、鐵和鈰的酸性溶液中分離它們的常用方法。在一種方法中,使用 Amberlite IRA-93 陰離子交換樹脂柱從溶液中回收鉑金屬。下一步是從樹脂中選擇性地剝離這些金屬,其中銠可以通過首先用 6.0M 鹽酸洗脫來進一步分離。已經提出了70°C的最佳溫度。據報道,該方法因其簡單、安全和經濟實施而適用于分析和更大規模的操作。一般來說,HCl和王水應該適合在高溫下浸出90%以上的Pd、Pt、Rd和Rh。然而,僅靠高溫很難使銠完全溶解。最近,已開發出一種優化的方法,用于在 220 oC 下將銠溶解在王水中 24 小時,從而使銠完全溶解。
使用浸出法回收 PGM 及其濃縮和分離是一個相當受關注的領域,尤其是從硫化物含量低的硫化物礦石中。浸出后,使用新型吸附劑進行吸附,從而實現更好的分離
從其他金屬中提取 PGM 是用于 PGM 回收的更有效方法之一。可以使用離子交換吸附和吸附劑如 Anionite Rossion-11 從氫氯化溶液中回收銠。理想情況下,如果需要有效回收,溶液中的 HCl 含量不應超過 125 g/L,Fe3+ 離子的含量不應超過 15 g/L。如果燒結礦氫氯化時間減少,銠的回收率也會降低,因為銠傾向于以多種不同的復雜形式存在,例如不易吸附的 [RhCl6] 2- 和 [RhCl6-x(H2O)x]x-3。一般而言,發現當逆流兩階段浸出時 PGM 的回收率增加采用模式。由于氮吸附劑的高吸收性和良好的動力學特性,現在通常首選氮吸附劑從溶液中回收 PGM。因此,即使是微量的這些金屬也可以從含有高鹽含量的有色金屬和其他金屬的溶液中回收 。
2.2.從催化劑中回收
來自不飽和烴或脂肪酸反應的加氫甲酰化產物的蒸餾留下可溶性銠材料的殘余物。該殘留物可以與惰性催化劑載體混合,在高溫下揮發和碳化,通過最終將有機物分解為碳來分離有機物。碳與空氣流結合轉化為二氧化碳,然后任何氫都轉化為水。銠與惰性催化劑一起被留下。另一種常用的催化劑是金屬或化合物形式的銠以及水溶性膦。為了回收銠,將酸添加到該催化劑中,并使溶液與胺溶液在有機溶劑中分階段反應。進一步添加無機堿,如氫氧化鈉或碳酸鉀混合后會去除雜質,例如鐵和鹵化物。銠可以通過添加元素硫來沉淀,但這必須在使用前進行再處理。
2.3.從廢料中回收
電子廢料回收的濕法冶金和火法冶金工藝、Al2O3 和 MgO 對渣中銠溶解的影響以及使用金屬蒸氣是從廢料中回收銠的少數方法。用于回收銠的火法冶金處理使用來自有色金屬工業的工業廢物和副產品的輸入,并包括將氧氣與焦炭一起泵入含有鉛、錫和銅作為賤金屬的熔池中。冶煉會導致貴金屬(如銠和鉑)從剩余金屬中分離出來。其余金屬與鉛形成熔渣 。火焰分析也可用于將銠與其他賤金屬分離。在該方法中,可以使用濕法對銅-鎳-鐵紐扣進行分析,從而有效地收集銠。使用濃鹽酸和硝酸完成溶解過程后,可以通過陽離子交換將銠與賤金屬分離。
火法和濕法組合的另一種變化涉及使用鉛和高氯酸。樣品與這些材料融合并加熱到 190 oC 左右。然后 PGM 因甲酸的還原而沉淀出來。對于從賤金屬中分離銠,這種濕法分析方法與吹管法相比更加可靠和有效。
銠也可以從氧化鈉和氧化硅的爐渣中回收。爐渣的成分如氧化鋁、氧化鎂和氧化銅會影響這一過程。據報道,當 Na2O/SiO2 的比率固定為 0.97 時,銠在渣中的溶解度隨著氧化鋁和氧化鎂的增加而降低。然而,溶解度隨著 CuOx 含量的增加而略有增加。假設是渣中的銠以 RhO1.5 的形式存在。銠在渣中表現出酸性特征,通過降低渣中的堿性氧化物含量可以降低其溶解度。 “銠容量”是銠在熔渣中的溶解行為,取決于堿度。該原理也可用于測定渣中銠的含量。
“催化劑廢料”是稀有且昂貴的 。最近開發的一項技術可以從廢料中回收銠。該技術利用鎂和鈣等活性金屬的蒸氣。這似乎為銠提供了更高的溶解效率。通過熔煉從廢料中回收的銠需要溶解在酸中。這是一個具有挑戰性的過程,因為銠大多是惰性的。盡管已經使用了許多技術,例如用氧化劑浸出或 HCl 浸出,但它們未能提供所需的溶解速率,因此不適合快速回收銠。因此,為了實現更快的銠回收,建議使用反應蒸氣。實驗在氣密容器中進行,所有廢料都與蒸汽發生反應。這些金屬因其對 PGM 的強親和力而被特別使用 。
2.4.從放射性廢物中回收
來自核反應堆燃料再加工的廢液中存在低濃度的銠 (III) 物質。在經歷高度輻解以將硝酸鹽轉化為 NO 的含水酸性硝酸鹽基質中,銠形成 [Rh(NO)2]3+。這可以在四氯化碳中使用合適濃度的 Aliquat 336 進行萃取。核裂變產物包括鈀、銠和釕,是這三種金屬的寶貴來源。然而,由于各種工藝限制和 PGM 固有的放射性,它們在后處理操作期間與燃料的分離非常復雜,并且在實驗室之外沒有取得很大成功。在熱反應堆燃料中,大部分鉑族金屬存在于高放廢液中,溶劑萃取方法似乎適用于萃取銠和鈀 。合適的萃取試劑的選擇是根據硝酸中這些元素所顯示的形態和配位化學來完成的。由于已發現銠的六硝基絡合物 [Rh(NO2)6]3- 似乎最終會在萃取過程中產生,因此這些陰離子物質已被亞硝酸鹽/硝酸系統中的長鏈脂肪胺高效且快速地萃取出來。在鹽析試劑存在下。
從放射性廢物中回收銠的另一種方法是基于從放射性鈀和銠中完全去除釕。 40-d 103Ru 的衰變產生非放射性的 103Rh。在等待適當的衰變期后,使用液態金屬提取和分配系統將銠與剩余的釕分離。
三、結論
本研究考察了各種回收銠的方法,例如從廢水中回收、使用浸出、從銠催化劑、銠廢料和放射性廢物中回收。這些方法目前正在各種規模和不同行業中使用。銠的回收很重要,因為銠是稀有的,并且在各種行業中具有多種用途。因此,由于使用銠的不同形式,有多種不同的方法用于回收銠。幾十年來,已經實施、修改和重新實施了許多方法來有效地回收銠。這項工作旨在對一些有助于更好地了解銠回收率的方法進行簡要而綜合的概述。
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