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鈀催化劑是以貴金屬為載體,以金屬鈀為活性組份,經(jīng)過特殊工藝研制生產(chǎn)的新型催化劑。主要應(yīng)用于于氫氣中除氧,也可廣泛應(yīng)用于氮?dú)?,二氧化碳等惰性氣體中的加氫除氧。該催化劑的大特點(diǎn)是大孔容,高抗壓強(qiáng)度,大比表面積,活性高,選擇性好,壽命長(zhǎng),可以連續(xù)再生使用。
鈀是貴重金屬,是重要的化工原料,國內(nèi)儲(chǔ)藏量及開采量有一定限度。廢鈀催化劑為鈀寶貴的二次,有相當(dāng)高的回收。根據(jù)我國發(fā)展現(xiàn)狀和前的預(yù)測(cè),在石化工業(yè)、聚酯工業(yè)、汽車環(huán)保等領(lǐng)域開展鈀催化劑的回收生產(chǎn)將產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。
鈀合金可制成膜片(稱鈀膜)。鈀膜的厚度通常為0.1mm左右。主要于氫氣與雜質(zhì)的分離。鈀膜純化氫的原是,在300—500℃下,把待純化的氫通入鈀膜的一側(cè)時(shí),氫被吸附在鈀膜壁上,由于鈀的4d電子層缺少兩個(gè)電子,它能與氫生成不穩(wěn)定的化學(xué)鍵(鈀與氫的這種反應(yīng)是可逆的),在鈀的作用下,氫被電離為質(zhì)子其半徑為1.5×1015m,而鈀的晶格常數(shù)為3.88×10-10m(20℃時(shí)),故可通過鈀膜,在鈀的作用下質(zhì)子又與電子結(jié)合并重新形成氫分子,從鈀膜的另一側(cè)逸出。
廢鈀炭催化劑的回收與提純:
我國制藥工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)力的加氫反應(yīng)使用鈀-碳催化劑。它是以粉末狀藥用活性炭作載體,經(jīng)與、鹽酸及還原劑處后制得的。其含鈀量在1%~2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。加氫反應(yīng)完成后,催化劑失活,每天需要更換一次新的催化劑。再加上其他產(chǎn)品需要,鈀催化劑的用量很大[2]。目前,國內(nèi)鈀有限,生產(chǎn)數(shù)量很少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。大部分仍靠進(jìn)口。因此,處廢鈀催化劑以回收貴金屬鈀,對(duì)于解決鈀短缺具有重要意義。
從廢鈀-炭催化劑中回收鈀的方法有多種:王水回收法;氧化焙燒、鹽酸浸出法;燒堿浸出法;焚燒爐系統(tǒng)法等。
1、廢鈀-炭催化劑回收工藝流程:廢鈀-炭催化劑回收鈀的工藝流程如下:廢鈀-炭催化劑→焙燒→水合肼還原→王水溶解→趕硝→調(diào)氨→水合肼還原→海綿鈀精制。
1)焙燒:先將失活的鈀-炭催化劑研磨成100目細(xì)粉.用90℃熱水浸泡1h。過濾干燥去除其中的外表雜質(zhì)。再將其置于馬弗爐中于550~600℃下焙燒2h,去除其中的有機(jī)雜質(zhì)。
2)水合肼還原:稱取7.5kg經(jīng)培燒后的鈀炭加適量水浸泡,加入300g氫氧化鈉后升溫,升溫至80℃后,邊攪拌邊緩慢加入7.5L水合肼。保溫3h后自然冷卻,待溫度降至30℃左右時(shí),將上層清液吸出,再加適量純化水混洗鈀精渣,重復(fù)以上操作4~5次,將鈀精渣洗至接近中性。
3)王水溶解:將鈀精渣轉(zhuǎn)移至硝化釜中,滴加已配好的王水。升溫至80℃左右,計(jì)時(shí)反應(yīng)3h。
王水配制方法:①配比1,硝酸為試劑硝酸,8.7kg硝酸+37.0kg鹽酸;②配比2,硝酸為,6.3kg硝酸+39.0kg鹽酸。 鈀的回收率主要取決于王水溶解的操作條件,為此通過實(shí)驗(yàn)確定適宜的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和王水加入量。
4)反應(yīng)溫度對(duì)鈀回收率的影響:在反應(yīng)時(shí)間8h、鈀精渣與王水(配比1)質(zhì)量比為1∶8的條件下,鈀回收率隨反應(yīng)溫度的變化,反應(yīng)溫度低于60℃時(shí),因反應(yīng)速度太慢,鈀不能被王水充分溶解,鈀回收率只有86%左右。當(dāng)反應(yīng)溫度為80~90℃時(shí),鈀回收率可提高到97%左右。因此,適宜的反應(yīng)溫度應(yīng)為80~90℃。