浅析废铂疏水催化剂的回收

刘亚明 黄丽 赵荣明 任宽

摘要：从废铂催化剂中回收铂具有很高的经济价值，不同类型的铂催化剂适合不同的回收工艺。本文先简要介绍了常规铂催化剂回收过程中的粗提技术和提纯技术，然后重点介绍了铂疏水催化剂的应用以及研究现状。铂疏水催化剂主要应用在氢同位素分离、氢氧复合以及有机物的低温氧化等过程，目前主要有两大类型，即Pt/OC型（OC指有机高分子载体）和Pt/IC/PTFE型（IC指无机惰性载体，PTFE指聚四氟乙烯）。最后，结合铂疏水催化剂的特点，本文提出了铂疏水催化剂的回收工艺路线。

关键词：铂 催化剂 回收 疏水

中图分类号：O64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

中国是世界上铂族金属最大的消费国和进口国，铂的消费量在2013年就已经达到世界总消费量的27.91%，且逐年上升。同时中国又是一个贫铂国家，已探明储量仅占世界的0.5%。【1】众所周知，铂又是一种非常昂贵的金属，因此从废铂催化剂中回收铂就具有很高的经济价值。

1 常规铂催化剂的回收技术

从废催化剂中回收铂主要包括粗提和提纯两大过程，粗提是使废催化剂中载体和活性组分铂分离，将铂转移到液相；提纯是为了浓缩浸出液中的铂，以获得高纯度的金属铂。【2-3】

1.1 粗提技术

从废铂催化剂中回收铂的粗提技术主要有火法和湿法。其中火法主要有气相转移法（高温氯化挥发法） 、熔炼富集法和焚烧法等：（1）气相转移法（高温氯化挥发法）：在某些气体（主要用氯气）存在下加热物料，使铂以气体（氯化物）形式挥发出来，经吸收后提取其中的铂；（2）熔炼富集法：在高温熔融条件下，加入熔剂使载体分解并熔为炉渣，加入捕集剂形成熔融的贱金属合金相以捕集铂，使失效催化剂中的铂得到有效富集；（3）焚烧法：对于载体为碳质的催化剂，将载体燃尽后，提取其中的铂。

湿法主要包括载体溶解法、活性组分溶解法和全溶解法：（1） 载体溶解法：用酸或碱将载体全部溶解，铂留在渣中，再从渣中将铂提取出来；（2） 活性组分溶解法：即载体不溶，选择特殊溶剂将铂溶出。如利用氰化物在高温加压条件下直接从催化剂中选择性浸出回收铂；（3）全溶解法：将载体及铂一次性全部溶入溶液中，然后从溶液中提取铂。

1.2提纯技术

回收铂的提纯技术主要有还原沉淀法、电解法、溶剂萃取法及离子交换树脂法等。（1）还原沉淀法是从废催化剂中回收铂族金属最为常见的方法，即采用还原剂、沉淀剂将铂从溶液中提取出来；（2）电解法的原理是利用金属电极电位的不同，实现电解分离；（3）溶剂萃取法是采用萃取剂如磷酸三丁酯（TBP）等将铂萃取出来；（4）离子交换树脂法是从浸出液中分离和富集铂的一种较有效的方法，由于铂金属易形成络合阴离子，通常采用阴离子交换树脂。离子交换树脂法收益率较高，但亦存在树脂再生频繁和再生剂处理麻烦的缺点。

2 铂疏水催化剂的回收

2.1铂疏水催化剂的应用以及研究现状

在含水的催化反应过程中，若使用常规催化剂，水会在催化剂表面形成一层水膜，阻止反应物向活性位的扩散，造成催化剂的“失活”。而疏水催化剂由于具有疏水性能，能够避免水对活性组分的覆盖，从而可克服活性下降问题。因此，疏水催化剂在氢同位素分离、氢氧复合、有机物的低温氧化以及饱和酸及酯的合成等很多方面都具有广阔的应用前景。【4】目前研究和应用得最多的疏水催化剂主要有两大类型，一种是Pt/OC型（OC指有机高分子载体），即直接将活性组分铂负载在疏水有机载体上，能够直接作为疏水载体的多孔有机高分子材料有很多，如Polytetrafluoroethylene（聚四氟乙烯，简称PTFE，下同）， Polystyrene（聚苯乙烯），Styrenedivynilbenzene （聚苯乙烯-二乙烯基苯，简称SDB，下同）， Polypropylene（聚丙烯）等。另一种是Pt/IC/PTFE型（IC指无机惰性载体），其制备过程是先制备出Pt/C催化剂，然后将其与PTFE微粉混合，通过机械挤压得到各种形状催化剂，或者将Pt/C催化剂与PTFE乳液一起负载于其它惰性载体上，所用到的惰性载体主要包括陶瓷、不锈钢丝网、泡沫镍等，PTFE同时起粘结剂作用。目前，国际上这两种类型疏水催化剂都已经实现了工业化。相比国外，国内在铂疏水催化剂方面的研究工作起步较晚，投入的人力、物力也有限，跟国外比还存在较大的差距。

2.2铂疏水催化剂的回收工艺路线

疏水催化剂的疏水性决定了在回收粗提阶段不能采用湿法处理，国际上用的较多的主要是Pt/SDB和Pt/C/PTFE这两种疏水催化剂，由于SDB、C、PTFE都是易燃物，因此可以先采用焚烧法除去有机物和碳，然后可以用王水将残留物溶解，使铂转移到液相，蒸发赶硝后，可以使用传统的氯铂酸铵沉淀法，即加入氯化铵使之形成氯铂酸铵沉淀，然后高温煅烧即可精炼为纯铂；也可使用甲酸直接从铂溶液中还原产出海绵铂，甲酸还原时需用碱液调整并保持溶液pH值为3～4。工艺流程如图1所示。

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

图1 铂疏水催化剂回收流程图

3 结束语

由于铂疏水催化剂的广泛用途，近年来得到国内很多专家学者的重视，一些科研院所、大学相继开展了疏水催化剂的研究，也取得了一些成果。由于铂的稀缺性，因此开展从废铂疏水催化剂中回收铂的工作也是非常有必要的。在倡导环境保护和绿色经济的当今社会，对于铂回收的研究，今后应当在提高传统工艺水平同时积极开发新的技术，以达到降低成本，减少对环境的污染以及提高铂的回收率的目的。

参考文献：

[1]张涛.铂族OPEC的组建及对中国的挑战[J].黄金，2014，7（35）：1-5.

[2]王金利.国内废催化剂中铂的回收及提纯技术[J]. 化学工业与工程技术.2011，32（1）：20-24.

[3] 于泳.铂族金属催化剂的回收技术进展.河北化工[J]，2011，34（2）：50-55.

[4]汪宝和.以苯乙烯-二乙烯基苯共聚物为载体的疏水催化剂的研究进展.精细化工[J]，2012，29（3）：276-279.