廢鈀催化劑中鈀的回收

朱飛艷

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州213000）

廢鈀催化劑中鈀的回收

朱飛艷

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇常州213000）

介紹了利用廢鈀催化劑制備氯化鈀的方法，研究了液堿濃度以及液堿用量對(duì)溶解過(guò)程中殘留物含量的影響，以及王水浸出過(guò)程中硝酸殘留量對(duì)鈀回收率的影響。通過(guò)對(duì)影響因素的考察，確定最佳條件，鈀的總回收率可達(dá)93%以上。

鈀；催化劑；回收；氯化鈀

金屬鈀屬于稀有貴金屬，在自然界中的儲(chǔ)藏量很少。由于金屬鈀具有特殊的結(jié)構(gòu)，對(duì)氫氣和氧氣有特殊的吸附能力，因此在催化劑領(lǐng)域占有無(wú)法替代的地位。含鈀的催化劑大多用于石油化工行業(yè)中的催化加氫和催化氧化等反應(yīng)過(guò)程中，以及醫(yī)藥行業(yè)等。如制備乙醛、乙酸乙烯酯等。目前我國(guó)金屬鈀資源有限，生產(chǎn)數(shù)量很少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的需要，大部分依賴進(jìn)口，而且價(jià)格昂貴。因此，對(duì)廢鈀催化劑進(jìn)行回收具有非常重要的意義。此外，由于鈀具有良好的耐腐蝕、耐高溫性能以及穩(wěn)定的電學(xué)特性，鈀在反應(yīng)過(guò)程中的流失并不大，即廢鈀催化劑中的鈀含量與新鮮催化劑中的鈀含量相差不大，因此對(duì)廢鈀催化劑中的鈀進(jìn)行回收就具有其可能性和實(shí)用性。

目前，廢鈀回收主要用于生產(chǎn)氯化鈀，然后利用氯化鈀制備一系列相應(yīng)的催化劑。從廢鈀催化劑中回收鈀的關(guān)鍵在于鈀的浸出，隨著浸出方法的不同，派生出不同的工藝。目前，普遍采用的是用硝酸或王水浸出，氨絡(luò)合沉淀的工藝。由于鈀催化劑中除了活性鈀以外還有輔助催化劑如銅、鋁等元素，另外還有載體，如碳、硅等。對(duì)于特種催化劑，鈀的回收也有所不同[1]，目的是把金屬鈀提煉出來(lái)，達(dá)到高純度和高回收率。文中所用的廢鈀催化劑是以二氧化硅為載體的鈀催化劑，其中還含有銅和鋁等成分。以下介紹一種從催化劑中提取氯化鈀的方法。

1 工藝流程

回收的催化劑中以二氧化硅為載體，其中含金屬鈀約0.8%，還含有3%左右的鋁化合物和1%左右的銅化合物。首先將廢鈀催化劑采用液堿溶解二氧化硅，過(guò)濾后濾餅用王水浸出，產(chǎn)物粗氯化鈀用氨水提純，再經(jīng)水合肼還原得海綿鈀。海綿鈀用王水溶解，加熱蒸發(fā)灼燒，可得成品純氯化鈀。其工藝流程如圖1所示。

圖1 廢鈀催化劑提取氯化鈀工藝流程圖

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 液堿溶解

將廢催化劑粉碎后加入到燒瓶中，再加入30%液堿，加熱到90℃，反應(yīng)4 h，冷卻至室溫，加水稀釋，過(guò)濾，濾液經(jīng)處理后可作為副產(chǎn)品出售。濾餅洗滌后加王水溶解。

2.1.1 液堿濃度的影響

為了考察液堿濃度的變化對(duì)廢鈀催化劑殘留物含量的影響，分別采用不同濃度的液堿進(jìn)行試驗(yàn)。改變液堿的濃度分別為10%，15%，20%，30%，得到不同含量的殘留物。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同液堿濃度下殘留物含量的比較 %

由表1可以看出，液堿濃度低，二氧化硅溶解速度慢，殘留物就多。當(dāng)濃度達(dá)到30%后，殘留物基本上符合不溶物的含量。

2.1.2 液堿的用量

為了考察液堿的用量變化對(duì)廢鈀催化劑殘留物含量的影響，對(duì)液堿的用量進(jìn)行試驗(yàn)。采用廢鈀催化劑100 g時(shí)，改變液堿的用量分別為 88.8 g，111 g，148 g，222 g，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同液堿用量下殘留物含量的比較

由表2可見(jiàn)，當(dāng)液堿用量達(dá)到148 g后，增加其用量，對(duì)溶解殘留物沒(méi)什么影響。

2.2 王水溶解和氨水提純

經(jīng)過(guò)濾，用水洗滌濾餅至中性，濾餅烘干后稱重，用王水的浸出率最高[2]。因此，在王水中，加入10倍的水進(jìn)行浸漬。溫度為40℃，浸漬3 h，可保證浸出率達(dá)到98%以上。反應(yīng)方程式為：

浸漬完畢后，過(guò)濾，去濾餅，濾液蒸發(fā)趕硝。趕硝的程度會(huì)直接影響后面的氨水提純后鈀的回收率。趕硝后因?yàn)V液中仍含有雜離子，可加入過(guò)量氨水進(jìn)行提純。氨水與氯化鈀形成可溶性配合物，而與雜離子生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀將之除去。

為了提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率[2]，控制溫度65℃，緩慢加入過(guò)量氨水至pH值為8，過(guò)濾，加稀鹽酸至pH 1～2，測(cè)定濾液中析出的二氯二氨合亞鈀黃色沉淀的質(zhì)量。

考察硝酸殘留量對(duì)鈀回收率的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 硝酸殘留量對(duì)鈀回收率的影響 %

因此，要獲得高回收率，趕硝必須使硝酸含量低于10%，回收率才能達(dá)到90%以上。

2.3 水合肼還原[3]

將二氯二氨合亞鈀加入到3倍質(zhì)量的水中，邊攪拌邊滴加2倍重量的80%的水合肼，以防反應(yīng)過(guò)于劇烈。反應(yīng)完成后加熱到沸騰，使小顆粒海綿鈀轉(zhuǎn)變成大顆粒海綿鈀，加速沉降?；亓? h后冷卻，過(guò)濾，清水洗滌，得純海綿鈀。

2.4 氯化鈀的制備

將上述海綿鈀加入8倍質(zhì)量的王水[3]，以保證海綿鈀全部溶解。加熱蒸發(fā)至干，300℃灼燒，得成品氯化鈀：

3 結(jié)論

對(duì)以二氧化硅為載體的廢鈀催化劑進(jìn)行回收試驗(yàn)。結(jié)果表明，先用液堿將二氧化硅溶解，減少了廢催化劑的殘留物，經(jīng)王水溶解，氨水提純，水合肼還原，最后再用王水溶解可以制備氯化鈀，總回收率達(dá)到93%以上。

[1] 鄭淑君.廢鈀催化劑中鈀的回收[J].化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料，2003，1(2)：35-38.

[2] 葛裕華.從廢鈀-碳催化劑中提取氯化鈀[J].化工時(shí)刊，2000(2)：33-34.

[3] 張欽發(fā).氯化鈀制備過(guò)程中趕硝工藝的研究[J].貴金屬，2005，26(2)：5-8.

Recovery of palladium from waste palladium catalyst

ZHU Feiyan
（Changzhou Institute of Light Industry Technology，Changzhou 213000，China）

A new method of recovery of palladium from waste palladium catalyst was studied.The influences of concentration and the quantity of lye to the retained content,and the effect of the retained nitric acid on recovery rate of palladium were studied.The best technique condition is determined and the total recovery rate is up to 93%.

palladium;catalyst;recovery;palladium chloride

TQ138.2

A

1674-0912（2010）04-0040-02

2010-01-11）

朱飛艷（1975-），女，江蘇徐州人，講師，碩士，主要從事精細(xì)化學(xué)品的合成與研究。