淺析廢鉑疏水催化劑的回收

劉亞明 黃麗 趙榮明 任寬

摘要：從廢鉑催化劑中回收鉑具有很高的經(jīng)濟價值，不同類型的鉑催化劑適合不同的回收工藝。本文先簡要介紹了常規(guī)鉑催化劑回收過程中的粗提技術(shù)和提純技術(shù)，然后重點介紹了鉑疏水催化劑的應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀。鉑疏水催化劑主要應(yīng)用在氫同位素分離、氫氧復(fù)合以及有機物的低溫氧化等過程，目前主要有兩大類型，即Pt/OC型（OC指有機高分子載體）和Pt/IC/PTFE型（IC指無機惰性載體，PTFE指聚四氟乙烯）。最后，結(jié)合鉑疏水催化劑的特點，本文提出了鉑疏水催化劑的回收工藝路線。

關(guān)鍵詞：鉑 催化劑 回收 疏水

中圖分類號：O64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

中國是世界上鉑族金屬最大的消費國和進口國，鉑的消費量在2013年就已經(jīng)達到世界總消費量的27.91%，且逐年上升。同時中國又是一個貧鉑國家，已探明儲量僅占世界的0.5%。【1】眾所周知，鉑又是一種非常昂貴的金屬，因此從廢鉑催化劑中回收鉑就具有很高的經(jīng)濟價值。

1 常規(guī)鉑催化劑的回收技術(shù)

從廢催化劑中回收鉑主要包括粗提和提純兩大過程，粗提是使廢催化劑中載體和活性組分鉑分離，將鉑轉(zhuǎn)移到液相；提純是為了濃縮浸出液中的鉑，以獲得高純度的金屬鉑。【2-3】

1.1 粗提技術(shù)

從廢鉑催化劑中回收鉑的粗提技術(shù)主要有火法和濕法。其中火法主要有氣相轉(zhuǎn)移法（高溫氯化揮發(fā)法） 、熔煉富集法和焚燒法等：（1）氣相轉(zhuǎn)移法（高溫氯化揮發(fā)法）：在某些氣體（主要用氯氣）存在下加熱物料，使鉑以氣體（氯化物）形式揮發(fā)出來，經(jīng)吸收后提取其中的鉑；（2）熔煉富集法：在高溫熔融條件下，加入熔劑使載體分解并熔為爐渣，加入捕集劑形成熔融的賤金屬合金相以捕集鉑，使失效催化劑中的鉑得到有效富集；（3）焚燒法：對于載體為碳質(zhì)的催化劑，將載體燃盡后，提取其中的鉑。

濕法主要包括載體溶解法、活性組分溶解法和全溶解法：（1） 載體溶解法：用酸或堿將載體全部溶解，鉑留在渣中，再從渣中將鉑提取出來；（2） 活性組分溶解法：即載體不溶，選擇特殊溶劑將鉑溶出。如利用氰化物在高溫加壓條件下直接從催化劑中選擇性浸出回收鉑；（3）全溶解法：將載體及鉑一次性全部溶入溶液中，然后從溶液中提取鉑。

1.2提純技術(shù)

回收鉑的提純技術(shù)主要有還原沉淀法、電解法、溶劑萃取法及離子交換樹脂法等。（1）還原沉淀法是從廢催化劑中回收鉑族金屬最為常見的方法，即采用還原劑、沉淀劑將鉑從溶液中提取出來；（2）電解法的原理是利用金屬電極電位的不同，實現(xiàn)電解分離；（3）溶劑萃取法是采用萃取劑如磷酸三丁酯（TBP）等將鉑萃取出來；（4）離子交換樹脂法是從浸出液中分離和富集鉑的一種較有效的方法，由于鉑金屬易形成絡(luò)合陰離子，通常采用陰離子交換樹脂。離子交換樹脂法收益率較高，但亦存在樹脂再生頻繁和再生劑處理麻煩的缺點。

2 鉑疏水催化劑的回收

2.1鉑疏水催化劑的應(yīng)用以及研究現(xiàn)狀

在含水的催化反應(yīng)過程中，若使用常規(guī)催化劑，水會在催化劑表面形成一層水膜，阻止反應(yīng)物向活性位的擴散，造成催化劑的“失活”。而疏水催化劑由于具有疏水性能，能夠避免水對活性組分的覆蓋，從而可克服活性下降問題。因此，疏水催化劑在氫同位素分離、氫氧復(fù)合、有機物的低溫氧化以及飽和酸及酯的合成等很多方面都具有廣闊的應(yīng)用前景?！?】目前研究和應(yīng)用得最多的疏水催化劑主要有兩大類型，一種是Pt/OC型（OC指有機高分子載體），即直接將活性組分鉑負載在疏水有機載體上，能夠直接作為疏水載體的多孔有機高分子材料有很多，如Polytetrafluoroethylene（聚四氟乙烯，簡稱PTFE，下同）， Polystyrene（聚苯乙烯），Styrenedivynilbenzene （聚苯乙烯-二乙烯基苯，簡稱SDB，下同）， Polypropylene（聚丙烯）等。另一種是Pt/IC/PTFE型（IC指無機惰性載體），其制備過程是先制備出Pt/C催化劑，然后將其與PTFE微粉混合，通過機械擠壓得到各種形狀催化劑，或者將Pt/C催化劑與PTFE乳液一起負載于其它惰性載體上，所用到的惰性載體主要包括陶瓷、不銹鋼絲網(wǎng)、泡沫鎳等，PTFE同時起粘結(jié)劑作用。目前，國際上這兩種類型疏水催化劑都已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化。相比國外，國內(nèi)在鉑疏水催化劑方面的研究工作起步較晚，投入的人力、物力也有限，跟國外比還存在較大的差距。

2.2鉑疏水催化劑的回收工藝路線

疏水催化劑的疏水性決定了在回收粗提階段不能采用濕法處理，國際上用的較多的主要是Pt/SDB和Pt/C/PTFE這兩種疏水催化劑，由于SDB、C、PTFE都是易燃物，因此可以先采用焚燒法除去有機物和碳，然后可以用王水將殘留物溶解，使鉑轉(zhuǎn)移到液相，蒸發(fā)趕硝后，可以使用傳統(tǒng)的氯鉑酸銨沉淀法，即加入氯化銨使之形成氯鉑酸銨沉淀，然后高溫煅燒即可精煉為純鉑；也可使用甲酸直接從鉑溶液中還原產(chǎn)出海綿鉑，甲酸還原時需用堿液調(diào)整并保持溶液pH值為3～4。工藝流程如圖1所示。

H2PtCl6 + 6NaOH + 2HCOOH= Pt↓+ 6NaCl + 2CO2↑ + 6H2O

圖1 鉑疏水催化劑回收流程圖

3 結(jié)束語

由于鉑疏水催化劑的廣泛用途，近年來得到國內(nèi)很多專家學(xué)者的重視，一些科研院所、大學(xué)相繼開展了疏水催化劑的研究，也取得了一些成果。由于鉑的稀缺性，因此開展從廢鉑疏水催化劑中回收鉑的工作也是非常有必要的。在倡導(dǎo)環(huán)境保護和綠色經(jīng)濟的當今社會，對于鉑回收的研究，今后應(yīng)當在提高傳統(tǒng)工藝水平同時積極開發(fā)新的技術(shù)，以達到降低成本，減少對環(huán)境的污染以及提高鉑的回收率的目的。

參考文獻：

[1]張濤.鉑族OPEC的組建及對中國的挑戰(zhàn)[J].黃金，2014，7（35）：1-5.

[2]王金利.國內(nèi)廢催化劑中鉑的回收及提純技術(shù)[J]. 化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).2011，32（1）：20-24.

[3] 于泳.鉑族金屬催化劑的回收技術(shù)進展.河北化工[J]，2011，34（2）：50-55.

[4]汪寶和.以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物為載體的疏水催化劑的研究進展.精細化工[J]，2012，29（3）：276-279.