《稀有金属》专刊文章：铂族废催化剂湿法分离回收技术
【文献链接】
提取码：1234
【概括】
铂族金属（PGMs）是一类稀有化学元素，其催化活性、导电性和耐腐蚀性使其在石油化工、催化等工业活动中有着广阔的应用前景，然而其有限的资源正在日益枯竭，为了节约资源、满足未来的需求，对含有PGMs的废料中的金属进行回收利用十分必要。这些废催化剂首先要经过火法/湿法冶金预处理，包括载体溶解、活性组分溶解等辅助方法。催化剂载体包裹PGMs后，用各种试剂浸出，得到富含PGMs的溶液；然后，将这些溶液通过吸附、萃取、离子交换等方法分离提取，得到PGMs化合物；最后，对PGMs化合物进行精制，得到相应的金属元素。从湿法预处理、富集提取两个方面综述了废催化剂中PGMs的回收方法，并评估了各种方法的适用性和优缺点。 针对目前分离回收技术存在的问题给出了相应的解决方案或努力，最后展望了以降低环境影响、实现更高回收率为导向的综合回收的发展方向。
【快速概览】
图 1 从废催化剂中分离和回收铂族金属的方法预览
图 1 PGMs 和废物
图2 尾气催化器失效过程及循环示意图
循环图2
图3 HCl浓度=15%（体积分数）、温度=60℃、时间=1h时Pt、Pd、Rh的浸出率；不同条件下废旧三元车用催化剂的浸出能力；甲酸作为潜在还原剂的影响特性
图 3 (a) 酸度 =15% ( )，=60 ℃，时间 =1 小时；(b) 废汽车；(c) 酸作为试剂
图4 在1:20 SOCl2-DMF混合物中溶解金、钯和铂的动力学研究；从Pt/Au双金属纳米粒子中回收铂的新工艺；电路板上金金属化的气相蚀刻工艺示意图；各种三卤化物离子液体的制备及其作为非挥发性溶剂用于铂族金属氧化溶解的示意图
图4 (a)在1∶-DMF中对金、钯、铂的吸附研究；(b)从Pt/Au［28］中分离铂的新方法；(c)用气相色谱法对板上金的吸附研究
[29]; （d）离子组为非
图5 王水浸出时间对Pt回收率的影响（液固比=10）；微波辐射浸出时间对Pt回收率的影响（液固比=5，功率=150W）；微波辅助浸出催化剂材料中Pd、Pt、Rh、Ru的回收过程
图 5 (a) 王水作用于 Pt 的时间（固体比=10）；(b) Pt 的时间（固体比=5，功率=150 W）（c）Pd、Pt、Rh 和 Ru 的流动
的
图6 植物物种中金属超积累机制
图6 植物中的金属
图7 从多金属溶液中分离Pd(II)、Pt(IV)、Rh(III)和Ir(IV)的流程图
图7 Pd（II）、Pt（IV）、Rh（III）和Ir（IV）从
图8 25 ℃下Pd-Br-水、Pt-Br-水、Pd-I-水、Pt-I-水、Pt-CN-1-水、Pd-CN-1-水、Rh-CN-1-水体系的Eh-pH图
图8 Pd-Br-H2O (a)、Pt-Br-H2O (b)、Pd-I-H2O (c)、Pt-I-H2O (d)、Pt-CN-1-H2O (e)、Pd-CN-1-H2O (f)和RhCN-1-H2O (g)在25 ℃下的Eh-pH值
【概括】
从预处理和湿法分离提取两个方面综述了目前从废催化剂中回收铂族金属的一些主要工艺，分析了各种工艺的适用场景和优缺点，并提出了相应的改进方法，为提高回收效率、减少环境影响提供指导。预处理与富集：载体溶解法采用酸溶或碱溶将铂族金属催化载体溶解，使其转移到溶液中并与活性组分分离，达到富集铂族金属的目的。该法具有金属回收率高、成本低廉的优点，但酸溶过程会产生各类工业废水，碱溶操作中固液分离困难，适用于特定的催化剂载体。活性组分溶解法利用氧化剂和酸溶液处理废催化剂，生成可溶性配合物，再从溶液中提取出来，此法回收效率高，但浸出渣中铂族金属含量仍然很高。 为此本文综述了有机区域水体系等浸出体系，可使回收率达到100%。湿法分离萃取：吸附是一种环境友好、经济的技术，主要利用吸附剂的多孔结构或表面功能基团（羟基、亚氨基、硫醇基等）对目标金属进行选择性吸附回收，该方法需要考虑吸附剂与溶液的分离、吸附剂中金属的洗脱、吸附剂的再生周期稳定性等；溶剂萃取分离技术主要利用金属配合物中心离子的价态与配合物结构状态的差异来达到萃取分离的目的，对物料的适应性较大，工艺配置灵活，溶剂萃取技术取代沉淀分离技术是必然趋势。离子交换法适用于回收废液中微量铂族金属，在实际工业应用中金属回收率可达99%。 电化学法主要研究离子液体体系中铂族金属的回收过程，在适当的电位下，铂的还原是阴极上唯一的反应。事实上，在铂族金属的二次资源回收研究中，几乎所有的努力都是为了获得更高的成本效益、更高的回收率和更少的环境影响。随着回收技术的研究和发展，环境导向的理念逐渐形成。为了实现这一目标，需要提出一种综合的回收方法：
（1）贵金属的浸出效率与其配合物的稳定常数和氧化电位相一致，提高贵金属配合物的稳定性，降低其氧化电位是提高浸出率的有效方法。建议用氯盐代替Cl2，提高Cl−浓度，降低贵金属的氧化电位。
（2）为提高浸出效率、减少污染，一些辅助方法或预处理至关重要，如超临界流体萃取、微波辅助浸出等。将声、光、热、电等物理化学手段相结合，通过热压、声波、微波辅助等方法提高粗提物中铂族金属的浓度。通过流体动力空化产生微小气泡，增加铂族金属与电极之间的传质，提高电沉积过程的电流利用率和贵金属回收率，从而突破电化学在铂族金属等贵金属回收利用中的障碍。
(3) 将各种预处理技术与生物预处理工艺相结合可以提高 PGM 和其他贵金属的回收率。生物回收的挑战之一是最终产品中存在盐和/或其他金属共污染物。除了毒性之外，这些金属共污染物还会与目标金属竞争并与氧化剂形成稳定的水溶性复合物，从而阻碍 PGM 的回收。超声波辅助酸预处理已被证明是克服这种影响的有效方法。
【关于作者】
徐其斌1，李建平1，高彪1，郭新波1，王学林2
（1.武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室，湖北武汉；2.湖北贝莱嘉贵金属有限公司，湖北荆州）
【引用此文】
徐其斌, 李建平, 高彪, 郭新波, 王学林. 废铂族催化剂湿法分离回收技术[J]. 稀有金属, 2023, 47(12):1689-1704.
徐其斌，李，高彪，郭新波，王. 及团体支出 [J] . 《稀有资源》2023,47(12):1689-1704。