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，并且它們一般擁有美麗的色澤。因其具有獨特的優(yōu)良特點，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：F407.4

2、 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 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：制備工藝過程簡單、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，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、工藝簡單、煅燒溫度低和時間短、產(chǎn)品性能良好等優(yōu)點。 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)備簡單、操作簡便快捷、易于實現(xiàn)自動化等特點。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,同時用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取,實現(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。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間短,兩相界面清晰,無毒,對環(huán)境污染小,操作便捷等優(yōu)點,符合當(dāng)代綠色要求,因此運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,具有連續(xù)化以及自動化的優(yōu)點。 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,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。陽離子交換樹脂對貴金屬離子的吸附是通過樹脂上的可活動陽離子(如H+)與溶液中的貴金屬離子發(fā)生離子交換反應(yīng)來實現(xiàn)的。陽離子交換樹脂對貴金屬離子的選擇性較差,近年來對其研究關(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組份或幾個組分,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,但是其選擇性較差。為了解決這個問題,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、價格低廉并且合成簡便等特點,未來必然會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)、以濃度差為推動力的膜分離操作方法。液膜概念是1968年美國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，是一種新型的膜分離方法。液膜法屬于非平衡態(tài)的動力學(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，并且實現(xiàn)了可以直接分析酸溶鎳硫扣后鉑族元素的硫化物殘渣。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)的局限性可能會更小一些，未來可能會更早進(jìn)入實際應(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新的分離富集技術(shù)的探索力度等對于貴金屬的開發(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)價值,深入研究其吸附機(jī)理,開發(fā)浸取速率快,平衡時間短的生物吸附劑,發(fā)揮其原料優(yōu)勢,對于回收貴金屬的富集有重要的經(jīng)濟(jì)和社會意義。 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級金的測定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