貴金屬元素的分離和富集現(xiàn)代方法探討

1、貴金屬元素的分離和富集現(xiàn)代方法探討    摘要：貴金屬是指包括Au、Ag和鉑族金屬( Pt、Pd、Ph、Ir、O s、Ru)等的8種金屬元素。貴金屬具有優(yōu)良的抗腐蝕性、穩(wěn)定的熱電性、優(yōu)異的感光性、高溫抗氧化性及良好的催化性能等特點(diǎn)，并且它們一般擁有美麗的色澤。因其具有獨(dú)特的優(yōu)良特點(diǎn)，在石油、冶金、航空航天、地球化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、電子電氣、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛。由于貴金屬的需求量逐年劇增以及天然儲(chǔ)量稀少，分離和分析技術(shù)不斷得到充分應(yīng)用。文章結(jié)合最新的研究成果，簡(jiǎn)述幾種貴金屬的分離富集方法。 關(guān)鍵詞：貴金屬；分離富集；現(xiàn)代方法 中圖分類號(hào)：F407.4

2、 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 一、貴金屬分離和富集現(xiàn)代方法 1共沉淀法 共沉淀法就是利用共沉淀劑以及還原劑，使用金屬還原后和沉淀劑一起沉淀，從而與基體元素分離的方法。共沉淀分離法是富集痕量貴金屬組分的有效方法之一。共沉淀法制備ATO粉體具有以下優(yōu)點(diǎn)：制備工藝過程簡(jiǎn)單、成本低廉、制備條件易于控制、合成周期短等。但是其也有缺點(diǎn)，共沉淀法是把沉淀劑加入混合后的金屬鹽溶液中，使溶液中沉淀下兩種或兩種以上的陽離子，生成沉淀混合物或固溶體前驅(qū)體，通過過濾、洗滌、熱分解，最后得到復(fù)合氧化物的方法。沉淀劑的加入可能會(huì)使溶液局部濃度過高，產(chǎn)生團(tuán)聚或組成不夠均勻的現(xiàn)象。共沉淀法不僅可以使原料細(xì)化和混合均勻，且具有

3、工藝簡(jiǎn)單、煅燒溫度低和時(shí)間短、產(chǎn)品性能良好等優(yōu)點(diǎn)。 2.萃取法 萃取法是利用溶質(zhì)在互不相溶的溶劑里溶解度的不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從另一溶劑所組成的溶液里提取出來的操作方法。該法具有選擇性好、回收率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便快捷、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)。萃取法又可以分為溶劑萃取法、析相萃取法、液膜萃取法等。溶劑萃取法是用于貴金屬萃取的一種常用方法,其基本原理是使被萃取物質(zhì)與萃取劑結(jié)合成不帶電荷的、難溶于水而易溶于有機(jī)溶劑的螯合物,同時(shí)用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取,實(shí)現(xiàn)金屬的濃度富集,提高金屬離子的選擇性。溶劑萃取法具有分離效果好,便于快速連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn)。萃取法的研究通常集中于萃取劑的選擇和萃取條件的優(yōu)化方面。析

4、相萃取法是在鹽析或加熱的條件下,使貴金屬離子在不同溶劑中發(fā)生溶劑化作用和成絡(luò)作用,使均相溶液分成兩相,欲分離的貴金屬離子轉(zhuǎn)入其中的一相,從而達(dá)到分離富集的目的。析相萃取法具有平衡時(shí)間短,兩相界面清晰,無毒,對(duì)環(huán)境污染小,操作便捷等優(yōu)點(diǎn),符合當(dāng)代綠色要求,因此運(yùn)用廣泛并得到較快的發(fā)展。但現(xiàn)有的鹽析萃取分離貴金屬的方法還缺乏選擇性和特效性,尚且需要深入研究。液膜萃取法結(jié)合了固體膜分離法和溶劑萃取法的優(yōu)點(diǎn),具有連續(xù)化以及自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)。 3離子交換法 離子交換法是利用液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的可逆性化學(xué)反應(yīng)提純或分離物質(zhì)的方法，應(yīng)用的關(guān)鍵在于樹脂的選擇上。離子交換與吸附分離技術(shù)由于分離效率高、

5、設(shè)備與操作簡(jiǎn)單、樹脂與吸附劑可再生和反復(fù)使用，且環(huán)境污染少，是一種“綠色提取”技術(shù)，因此它是一種應(yīng)用廣泛和重要的分離富集方法，在貴金屬分離中的應(yīng)用越來越受到人們的重視離子交換樹脂最早應(yīng)用于水的純化和廢水處理,由于其吸附選擇性好,物理化學(xué)穩(wěn)定性高,易再生,可重復(fù)使用等特點(diǎn),逐漸被應(yīng)用于濕法冶金提取貴金屬。離子交換法可以分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂對(duì)貴金屬離子的吸附是通過樹脂上的可活動(dòng)陽離子(如H+)與溶液中的貴金屬離子發(fā)生離子交換反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。陽離子交換樹脂對(duì)貴金屬離子的選擇性較差,近年來對(duì)其研究關(guān)注較少。陰離子交換樹脂吸附貴金屬通過靜電引力實(shí)現(xiàn),先將樹脂置于在酸性介質(zhì)中進(jìn)

6、行質(zhì)子化,形成陽離子基團(tuán),其與貴金屬的絡(luò)陰離子以離子對(duì)之間的靜電引力相結(jié)合,達(dá)到吸附目的。 4.吸附劑分離法 吸附分離法是利用某些多孔固體有選擇地吸附流體中的一個(gè)組份或幾個(gè)組分,從而使組分從混合物中分離出來的方法。吸附劑主要有硅膠、活性炭和生物吸附劑3種其作用為吸附分離。其中硅膠具有多孔結(jié)構(gòu),比表面積大,吸附性強(qiáng)等特點(diǎn),但是其選擇性較差。為了解決這個(gè)問題,可以通過將螯合基團(tuán)鍵合在硅膠上，來使原硅膠改性,這樣不僅提高了硅膠的選擇性,也達(dá)到了使其再生能力增強(qiáng)的目的，可以說是一個(gè)一舉兩得的方法。生物吸附劑，它的主要來源是纖維素、木質(zhì)素、海藻等植物體和真菌、細(xì)菌等微生物。這些植物或者微生物經(jīng)過處理后，

7、使其再負(fù)載上螯合基團(tuán),就可以使它成為具有有選擇性吸附金屬離子的生物吸附劑。生物吸附劑也因原材料豐富、價(jià)格低廉并且合成簡(jiǎn)便等特點(diǎn),未來必然會(huì)受到更多科研工作者的青睞。 5.液膜分離法 液膜分離法是一種以液膜為分離介質(zhì)、以濃度差為推動(dòng)力的膜分離操作方法。液膜概念是1968年美國(guó)埃克森研究工程公司黎念之博士首先提出的，液膜法是20世紀(jì)70年代以來迅速發(fā)展起來的一種分離技術(shù)。液膜分離的主要特點(diǎn)是將萃取和反萃取過程相結(jié)合，一步完成選擇性滲透、膜相萃取和膜內(nèi)相反萃取三個(gè)傳質(zhì)環(huán)節(jié)，它綜合了固體膜分離法和溶劑萃取法的特點(diǎn)，是一種新型的膜分離方法。液膜法屬于非平衡態(tài)的動(dòng)力學(xué)傳質(zhì)過程，可以逆濃度梯度遷移溶質(zhì), 特

8、別適宜于貴金屬的提取和富集。 6.火試金法 火試金法對(duì)于貴金屬元素的分離富集來說，是一種具有悠久歷史的分離方法。這種方法的原理是將樣品與某些溶劑共熔，貴金屬則因富集在金屬扣中而實(shí)現(xiàn)與樣本基體的分離，這樣以后再用濕法或者干法把試金扣中的貴金屬進(jìn)行進(jìn)一步的富集。目前常用的火試金法主要有鉛試金法、銻試金法及硫化鎳試金法等幾種方法，但這些不同的方法，其應(yīng)用的范圍也不相同?；掖档倪^程中，由于Ru、Ir、Os容易遺失，因此鉛試金法更適合用于Pt、Pd、Rh這三種金屬元素的分離。硫化鎳試金法與鉛試金法的不相同之處是，它對(duì)于所有的鉑族元素的分離效果都差不多。但由于硫化鎳試金法使用了大量的溶劑和鎳捕集劑，因此造

9、成了試金過程中的空白值相對(duì)過大，抗干擾性也較差的現(xiàn)象。李曉林等人在前人已研究和使用的方法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過創(chuàng)新研究建立了微型的鎳硫試金流程，不僅降低了試劑用量，還研究出了適用于微小樣品的鉑族元素中子的活化分析，并且實(shí)現(xiàn)了可以直接分析酸溶鎳硫扣后鉑族元素的硫化物殘?jiān)?。此外，使用高純捕集劑還可以有效減少甚至消除試劑空白。例如，可以通過純化氧化鎳，使整個(gè)流程的回收率均達(dá)到94.0%以上。 7.其他分離富集方法 近年來，由于新材料，新技術(shù)，新儀器分析方法的迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了大量的分離富集新方法。但由于新技術(shù)仍然存在各自的局限性，并不能廣泛用于實(shí)際應(yīng)用中。但一些通過不斷完善經(jīng)典分離富集方法，并且發(fā)展新的聯(lián)用

10、技術(shù)得到的新技術(shù)的局限性可能會(huì)更小一些，未來可能會(huì)更早進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用中。 二、總結(jié) 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,貴金屬的應(yīng)用范圍也越來越廣泛,但由于貴金屬資源稀少,不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。因此,提高原有工藝的提金效率和加大對(duì)新的分離富集技術(shù)的探索力度等對(duì)于貴金屬的開發(fā)與回收具有更加深遠(yuǎn)的積極意義。另外，利用微生物吸附金屬的特性來回收貴金屬可收獲到更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,深入研究其吸附機(jī)理,開發(fā)浸取速率快,平衡時(shí)間短的生物吸附劑,發(fā)揮其原料優(yōu)勢(shì),對(duì)于回收貴金屬的富集有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。 參考文獻(xiàn) 【1】林玉南,胡金星,沈振興.銻試金富集痕量金的研究-地質(zhì)樣品中ng/g級(jí)金的測(cè)定J.分析化學(xué),1988,16(1):1-4. 【2】JuvonenM R, BarthaA, LakomaaTM, eta.l Comparison of recoveries by lead fire assay and nickel sulfide fire assayin the determination of gold platinum, palladium and rhen-ium in sulfide ore samples