有机硅合成废催化剂中铂的分离分析研究

论文摘要

本论文从工业废催化剂中蕴含的宝贵的贵金属资源出发,研究贵金属的资源化利用。通过阅读大量国内外有关贵金属分离提取、分析的文献,比较目前回收贵金属的火法冶金、湿法冶金以及火法冶金与湿法冶金相结合等工艺技术,确定了以火法技术进行预处理,湿法技术进行浸出分离的回收流程。本论文的创新点在于针对成分复杂、品味较低的含铂废催化剂进行浸出分离及分析研究,确定了工艺流程,找到了浸出分离过程中的影响因素及最佳条件。所选用废催化剂为有机硅偶联剂合成过程中产生的含铂废料,含有约50%的水分和酸性成分,含铂低于0.1%,其余为有机硅高聚物。由于废催化剂中铂的含量过低,浸出难度较大,本实验分别研究了废催化剂中铂的分析制样方法和浸出分离技术,制备出超过1mg/mL的氯铂酸溶液,使铂得以再生回收。回收铂的主体流程为：预处理-铂含量分析-氧化浸出。对各种传统的贵金属分析方法的实验研究,发现废催化剂中铂含量的分析结果偏低且稳定性不好,无法确定一个较为准确的分析数据。考虑样品中铂与有机硅高聚物的富集方式复杂,废催化剂中铂的分析实验重点研究分析制样过程。通过比较各种制样方法,研究常规的王水制样方法的不足,采用加氢氟酸溶硅进行改进。选用氢氟酸溶硅-王水溶铂相结合的方法对废催化剂进行全溶处理,采用氯化亚锡光度法进行含量分析。制样过程中的操作条件为：实验样品加王水5m1/g溶铂,加浓盐酸1ml/g除硝,加氢氟酸4ml/g溶硅,加浓硫酸2m1l/g除氟,每一步均加热至近干；用3mo1/L盐酸定容至100m1溶液,用分光光度计测定铂含量。铂含量分析结果较其他方法要高,分析数据平均为0.833 mg/g。废催化剂中铂的浸出分离实验重点考察适宜的浸出体系和浸出条件,通过单因素实验和正交实验确定了浸出体系和浸出过程各个影响因素。采用盐酸-氯酸钠体系浸出,在浸出液用6mol/L HCl 2ml/g和0.3mol/L氯酸钠2ml/g（即氯酸钠用量0.6 mmol/g）配制而成的基础上,浸出温度90℃浸出时间3h,液固比4ml/g时,铂的浸出率近90%。采用盐酸-双氧水体系浸出,在浸出液用6mol/L HCl 2ml/g和30%双氧水2ml/g配制而成的基础上,在浸出温度85℃,浸出时间3 h,液固比4ml/g时进行二次浸出实验,总浸出率达到94.3%。回收的氯铂酸溶液的浓度达到1mg/mL以上,可以回用于偶联剂的合成中。盐酸-双氧水浸出体系浸出效率较高,浸出过程环境污染少,是一种较好的废催化剂分离回收方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究内容及创新点
• 第二章 文献综述
• 2.1 含铂催化剂概况
• 2.1.1 铂的性质
• 2.1.2 铂族金属资源分布
• 2.1.3 铂族金属的应用
• 2.1.4 铂族金属的供求预测
• 2.1.5 含铂废催化剂的危害
• 2.2 有机硅合成工业用催化剂
• 2.3 铂族金属分析方法
• 2.3.1 光度法（Photometry）
• 2.3.2 电化学分析（ECA）
• 2.3.3 原子吸收光谱法（AAS）
• 2.3.4 X射线光谱技术（XRF）
• 2.3.5 电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）
• 2.3.6 高效液相色谱分析法（HPLC）
• 2.3.7 其他分析技术
• 2.4 废催化剂中铂的回收方法
• 2.4.1 溶解载体法
• 2.4.2 溶解金属法
• 2.4.3 载体和金属全溶法
• 2.4.4 富集提纯方法
• 2.4.5 废催化剂铂族金属的富集方法
• 第三章 实验原理及实验方法选择
• 3.1 实验原理
• 3.1.1 废催化剂的生成及预处理实验原理
• 3.1.2 分析原理
• 3.1.3 浸出原理
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验流程
• 3.2.2 实验原料
• 3.2.3 实验方法及步骤
• 第四章 预处理及原料组成分析实验
• 4.1 实验原料及仪器设备
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验仪器设备
• 4.1.3 实验试剂
• 4.2 废催化剂的水洗
• 4.3 含水率测定及干燥实验
• 4.3.1 含水率测定
• 4.3.2 干燥实验
• 4.4 有机定性分析及高温预处理实验
• 4.4.1 挥发物试验
• 4.4.2 灼烧实验
• 4.4.3 焙烧实验
• 4.4.5 样品高温预处理
• 4.5 废催化剂的组成
• 4.6 本章小结
• 第五章 废催化剂中铂的分析
• 5.1 实验材料与设备
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验试剂及实验试液
• 5.1.3 仪器及设备
• 5.2 标准曲线的绘制及样品液的分析方法
• 5.2.1 吸收光谱曲线
• 5.2.2 标准曲线的绘制
• 5.2.3 样品液的分析方法
• 5.3 分析样品溶液的制备
• 5.3.1 分析制样方法的选择
• 5.3.2 王水-氢氟酸制样实验
• 5.3.3 分析样品溶液的制样过程
• 5.4 样品分析
• 5.5 分析方法的比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 废催化剂中铂的分离研究
• 6.1 浸出试剂选择实验
• 6.2 氯酸钠浸出实验
• 6.2.1 材料与方法
• 6.2.2 结果与分析
• 6.2.3 实验结论
• 6.3 双氧水浸出实验
• 6.3.1 材料与方法
• 6.3.2 结果与分析
• 6.3.3 实验结论
• 6.4 本章小结
• 第七章 三废处理
• 7.1 废气治理
• 7.2 废水治理
• 7.3 废渣治理
• 第八章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 硕士期间发表的论文
• 附录B 硕士期间参与的基金项目