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(shí)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(jí):TBP萃取鈾/钚(回收率>99.99%)
第二級(jí):Aliquat 336萃取鉑(分配系數(shù)達(dá)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,氯堿工業(yè)廢棄鉑鈦陽極的再生利用
電解食鹽水用的鉑-鈦陽極(鉑鍍層5-20μm)報(bào)廢后,傳統(tǒng)方法只能回收60%-70%鉑。新技術(shù)突破包括:
反向脈沖電解剝離:在NaNO?電解液中,采用100Hz脈沖電流(反向占空比30%),鉑剝離效率達(dá)98%
鈦基體修復(fù):剝離后的鈦網(wǎng)經(jīng)噴砂-酸蝕(HF:HNO?=1:3)后可重新電鍍,使陽極壽命延長(zhǎng)3倍
江蘇某企業(yè)應(yīng)用該技術(shù)后,每平方米陽極的回收成本從1200元降至400元,鈦金屬循環(huán)使用率達(dá)90%。
海綿鉑回收,海綿鉑的化學(xué)特性
海綿鉑繼承了鉑的化學(xué)穩(wěn)定性:常溫下不溶于單一酸(包括王水),僅在高濃度氧化性酸(如熱濃硝酸)中緩慢腐蝕。其多孔結(jié)構(gòu)大幅增加了表面活性位點(diǎn),使氧化還原反應(yīng)速率顯著提高。例如,在氫氣氧化反應(yīng)中,海綿鉑的催化效率是鉑黑的1.5~2倍。此外,孔隙結(jié)構(gòu)使其對(duì)氣體(如H?、O?)的吸附能力,1g海綿鉑可吸附高達(dá)100mL氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。但高活性也帶來副作用:比表面積越大,高溫下越易燒結(jié)(>500℃時(shí)孔結(jié)構(gòu)坍塌),且更易受硫、砷等毒化劑影響,需在惰性氣氛中儲(chǔ)存。
海綿鉑回收,海綿鉑的外觀特征
海綿鉑通常呈現(xiàn)為灰黑色或暗灰色的疏松塊狀物,表面具有金屬光澤但不如致密鉑明亮。其宏觀形態(tài)取決于制備工藝:氫還原法所得產(chǎn)品多為不規(guī)則顆粒,粒徑在0.5~5mm之間;而熱分解法制備的海綿鉑可能呈現(xiàn)為脆性燒結(jié)塊,易破碎成細(xì)小碎片。觸感上,海綿鉑質(zhì)地輕盈,密度僅為純鉑的10%~30%(約2~5g/cm3),但機(jī)械強(qiáng)度較低,輕微壓力即可使其變形。在高倍電子顯微鏡下,可見其由納米級(jí)鉑晶粒構(gòu)成的多級(jí)孔結(jié)構(gòu),包括大孔(>50nm)、介孔(2~50nm)和微孔(<2nm),這種結(jié)構(gòu)是其高活性的關(guān)鍵。
海綿鉑回收,電子廢料中微量海綿鉑的富集技術(shù)
廢舊電路板、連接器等電子廢料的鉑含量通常<0.1%,直接回收經(jīng)濟(jì)性差。南非Anglo Platinum采用“銅捕集法”:將電子廢料與銅料(比例1:5)共熔,鉑被銅液富集后再電解提純,鉑回收率可達(dá)92%。更的技術(shù)包括生物吸附(使用改性藻類)和超臨界流體萃取(CO2+螯合劑),但處理成本較傳統(tǒng)方法高3-5倍,目前僅適用于值軍工廢料。
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(jī)械粉碎→氧化焙燒去除有機(jī)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(huì)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_(dá)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(duì)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(huì)損失于廢酸和殘?jiān)?,需建立閉環(huán)處理系統(tǒng)。