Notekūdeņu dārgmetāla atjaunošanās tehnoloģijas pārskats

1.1 dārgmetālu definīcija un klasifikācija

(1) Definīcija

Dārgmetāli attiecas uz metāla elementu klasi, kurai ir reti sastopams raksturs un kuriem ir augsta ekonomiskā vērtība. Parasti tie ir ķīmiski stabili un var pretoties skarbajai videi, piemēram, oksidēšanai un korozijai. Tāpēc tos plaši izmanto daudzās augstās - beigu nozarēs. Ir daudz veidu dārgmetālu veidi, galvenokārt ieskaitot zeltu (Au), sudrabu (AG), platīnu (PT), pallādiju (PD), rodiju (RH), rutēniju (Ru), Iridium (IR) un osmiju (OS). Šiem dārgmetāliem ir ne tikai nozīmīga loma rūpniecības attīstībā, bet arī kļūst par nozīmīgiem rezerves aktīviem globālajā finanšu tirgū to trūkuma dēļ. Tāpēc dārgmetālu atjaunošanai ir būtiska loma pasaules ekonomikā un vides aizsardzībā.

(2) dārgmetālu klasifikācija

Dārgmetāla katalizatori: galvenokārt ietilpst platīns (PT), pallādijs (PD) un rodijs (RH). Šie dārgmetāli tiek plaši izmantoti naftas plaisāšanā, hidrogenēšanas reakcijā, automobiļu izplūdes gāzu attīrīšanā un citos laukos to izcilo katalītisko īpašību dēļ.

Dārgmetāli elektronikas nozarē: piemēram, zelts (AU) un sudrabs (AG) galvenokārt izmanto elektronisko ķēžu, elektrisko savienojumu un elektronisko komponentu ražošanā.

Juvelierizstrādājumi un dārgmetāla rezerves: zelta (AU) un Platinum (PT) ir svarīga loma rotaslietu un dārgmetāla rezerves, un to ekonomisko vērtību bieži ietekmē izmaiņas pasaules tirgū un tirgus pieprasījums.

1.2. Dārgmetāla pārstrādes ekonomiskie un vides ieguvumi

Dārgmetālu kalnrūpniecības un kausēšanas izmaksas ir augstas, un tām pievienojas liels daudzums vides piesārņojuma un resursu patēriņš. Turpretī dārgmetālu pārstrādei no atkritumiem ir ievērojams ekonomiskais un vides ieguvums.

(1) ekonomiskie ieguvumi

Pēdējos gados dārgmetālu cena turpināja pieaugt, jo īpaši platīna, pallādija un zelta cenas ir ievērojami svārstījušās. Piemēram, 2025. gada aprīlī vietas zelta cena sasniedza USD 3500,16 par unci, uzstādot rekordlielu augsto līmeni, kas padarīja dārgmetālu pārstrādi galveno uzņēmumu uzmanības centrā. Dārgmetālu pārstrāde var ne tikai efektīvi samazināt izejvielu iegādes izmaksas, bet arī radīt tiešus ekonomiskus ieguvumus.

(2) Vides ieguvumi
Dārgmetāli bieži vien pastāv ar toksiskiem smagajiem metāliem. Ieejot vidē, tie ne tikai piesārņo ūdens avotus, bet arī var iekļūt pārtikas ķēdē un galu galā ietekmēt cilvēku veselību. Izmantojot dārgmetāla pārstrādi, šo metālu ietekmi uz vidi var efektīvi samazināt. Turklāt dārgmetālu pārstrādes process palīdz samazināt dabiskās vides bojājumus, ko izraisa resursu ieguve, un samazina zemes, gaisa un ūdens piesārņojumu, ko izraisa ieguve.

(3) Zaļā apļveida ekonomika
Dārgmetāla pārstrāde atbilst apļveida ekonomikas jēdzienam, kas ir samazināt primāro resursu pieprasījumu, atkārtoti izmantojot atkritumu resursus un veicinot efektīvu resursu pārstrādi. Nākotnē dārgmetāla pārstrāde kļūs par svarīgu uzņēmumu ilgtspējīgas attīstības sastāvdaļu, īpaši elektronikas un automašīnu rūpniecībā. Notekūdeņu un atkritumu gāzes apstrāde šajās jomās kļūs par svarīgu resursu atgūšanas avotu.

2.1 Ķīmisko nokrišņu metode

2.1.1 princips
Ķīmisko nokrišņu metode ir tehnoloģija, kurā tiek izmantots ķīmiskās reakcijas princips, lai pārveidotu dārgmetālu jonus šķīdumā nešķīstošos nogulsnes, tādējādi atdalot un atgūstot tos no notekūdeņiem. Šo metodi plaši izmanto dārgmetālu atjaunošanā, it īpaši, ja metāla jonu koncentrācija notekūdeņos ir augsta. Ķīmisko nokrišņu atslēga ir pareizā nogulsnes izvēle, kas reaģē ar dārgmetālu joniem, veidojot nogulsnes, kuras pēc tam var atdalīt ar filtrēšanu vai centrifugēšanu.

Parastie nokrišņi: nātrija hidroksīds (NaOH): tas reaģē ar dārgmetālu joniem, veidojot metāla hidroksīda nogulsnes. Piemēram, platīns reaģē ar nātrija hidroksīdu, veidojot platīna hidroksīdu (Pt (OH) ₂), bet zelta (AU) veido zelta hidroksīdu.

Amonjaks (nh₃ · h₂o): amonjaku bieži izmanto, lai apstrādātu notekūdeņus, kas satur metālus, piemēram, platīnu un pallādiju. Atbilstošos pH apstākļos amonjaks reaģē ar metāla joniem, veidojot šķīstošus kompleksus vai nogulsnējas.

Nātrija sulfīds (Na₂s): nātrija sulfīds reaģē ar dārgmetāliem, piemēram, zeltu un sudrabu, veidojot atbilstošus metāla sulfīdu, piemēram, zelta sulfīdu (au₂s).

2.1.2 Priekšrocības

Vienkārša darbība: ķīmijas nokrišņi ir nobrieduši un viegli - līdz - Izmantojiet tehnoloģiju, kas piemērota dažādu dārgmetālu notekūdeņu ārstēšanai.

Zemas izmaksas: salīdzinot ar citām augstām - beigu atjaunošanas tehnoloģijām, ķīmiskajiem nokrišņiem ir zemāki ieguldījumi aprīkojumā un ekspluatācijas izmaksas, padarot to īpaši piemērotu maziem un vidējiem - izmēra uzņēmumiem.

Augsta pielāgošanās spējas: tas var apstrādāt notekūdeņus, kas satur dažādus metāla jonus, un jo īpaši ir lieliska veiktspēja, ja vērtīgā metāla koncentrācija ir augsta.

2.1.3.
Zema atgūšanas efektivitāte: nokrišņu metode notekūdeņos darbojas slikti ar zemu koncentrāciju. Ja dārgmetāla jonu koncentrācija šķīdumā ir pārāk zema, saražoto nogulsņu daudzums ir mazs, kā rezultātā tiek atjaunota suboptimāla.

Sekundārais piesārņojums: nokrišņu reakcijas parasti rada lielu daudzumu atkritumu atlikumu, kas satur nepilnīgi izgulsnētus metāla jonus un var radīt risku videi. Tāpēc atkritumu atlieku apglabāšana rada ievērojamu bažas par nokrišņu metodēm.

Augstas darbības kontroles prasības: nokrišņu metožu efektivitāti ietekmē tādi faktori kā šķīduma pH, temperatūra un nogulsnējoša deva. Šie mainīgie lielumi ir stingri jākontrolē darbības laikā, pretējā gadījumā var notikt suboptimāla atjaunošanās.

2.1.4. Ietekmējošie faktori
Risinājums pH: šķīduma pH ir būtiska ietekme uz nokrišņu reakcijām. Pārāk augsta vai pārāk zema pH vērtība var izraisīt nepilnīgu nokrišņu vai neefektīvu dārgmetālu nokrišņus. Preču metālu šķīdību un nokrišņu līmeni parasti kontrolē, pielāgojot pH.

Nokrišņu koncentrācija: nogulsnes koncentrācija ir precīzi jākontrolē; Pārāk daudz vai pārāk maz var ietekmēt dārgmetāla jonu nokrišņus. Atbilstošs daudzums nogulsnēšanās nodrošina efektīvu dārgmetālu nokrišņus, vienlaikus izvairoties no sekundāras piesārņojuma, ko izraisa pārmērīgs nogulsnes daudzums.

Temperatūra: nokrišņu ātrums parasti palielinās, paaugstinoties temperatūrai, bet pārmērīgi augsta temperatūra var izraisīt metāla nogulsnes izšķīdināšanu. Tāpēc temperatūras kontrole ir galvenais faktors, lai nodrošinātu atveseļošanās efektivitāti.

2.2 Adsorbcijas metode
2.2.1 princips
Adsorbcija ir paņēmiens, kas izmanto cietu materiālu (ko bieži sauc par adsorbentu), lai mijiedarbotos ar dārgiem metāla joniem šķidrumā vai gāzē, noņemot dārgmetālus no šķīduma caur fizisko vai ķīmisko adsorbciju. Adsorbcijas process ir atkarīgs no dārgo metāla jonu un adsorbentās virsmas mijiedarbības, ieskaitot van der Waals spēkus, ūdeņraža saites, jonu apmaiņu un ķīmiskās saites.

Adsorbcija piedāvā daudzas priekšrocības, ieskaitot darbības vieglumu, minimālu piesārņojumu un spēju ārstēt zemu - koncentrācijas notekūdeni. Šī metode var ne tikai atgūt dārgmetālus, piemēram, zeltu, sudrabu, platīnu un pallādiju no notekūdeņiem, bet arī to izmantot, lai atdalītu metālus no citiem risinājumiem.

Parastie adsorbenti:

Aktivizēts ogleklis: Tā kā tā ir ārkārtīgi augstā specifiskā virsmas laukums un bagātīgā poru struktūra, aktivēto oglekli plaši izmanto adsorbcijas metodēs. Tas var adsorbēt dārgmetāla jonus, izmantojot fizisku adsorbciju vai virsmas reakcijas.

Dabiskie minerāli: dabiskie minerāli, piemēram, bentonīts un ceolīts, ir kļuvuši par populāriem pētniecības un pielietojuma adsorbentiem to zemo izmaksu un lielisko adsorbcijas īpašību dēļ.

Sintētiskie sveķi: piemēram, jonu apmaiņas sveķi, tie veic efektīvu dārgmetālu atjaunošanos, izmantojot ķīmisko adsorbciju un jonu apmaiņu, un ir īpaši piemēroti zemu - koncentrācijas dārgmetālu atgūšanai.

Nanomateriāli: ar nanotehnoloģiju attīstību nanomateriāli ir kļuvuši par dārgakmeņu adsorbcijas pētījumu, pateicoties to ārkārtīgi augstajai specifiskajai virsmas laukumam un virsmas reaktivitātei. Nanomateriālu unikālās fizikālās un ķīmiskās īpašības dod tiem lielu potenciālu dārgmetālu atjaunošanai.

2.2.2 Priekšrocības

Augsta efektivitāte: adsorbcijas metodes piedāvā augstu dārgmetālu atjaunošanās ātrumu un ir īpaši piemērotas notekūdeņiem, kas satur zemu - koncentrācijas dārgmetālus. Tās atveseļošanās efektivitāte bieži sasniedz augstu līmeni, pat sasniedzot nozīmīgus rezultātus zemu - koncentrācijas notekūdeņos, kurus ir grūti apstrādāt, izmantojot tradicionālās ķīmisko nokrišņu metodes.

Viegla darbība: salīdzinot ar citām dārgmetālu atjaunošanas tehnoloģijām (piemēram, ķīmiskiem nokrišņu un šķīdinātāju ekstrakciju), adsorbcijas metodei ir samērā vienkāršs darbības process un tā ir viegli automatizēta.

Mazāks piesārņojums: Atšķirībā no ķīmiskiem nokrišņiem, adsorbcija nerada lielu daudzumu atkritumu atlieku. Pēc tam, kad dārgmetāli ir adsorbēti uz cietas virsmas, tiek izvadīti salīdzinoši maz notekūdeņu un piesārņotāju, palīdzot samazināt sekundāro piesārņojumu.

Augsta selektivitāte: dažiem specializētiem adsorbentiem, piemēram, jonu apmaiņas sveķiem, ir augsta selektivitāte, kas galvenokārt adsorbē noteikta veida metāla jonus, tādējādi efektīvi atdalot dažādus metālus.

2.2.3.

Adsorbenta reģenerācija: Lielākajai daļai adsorbentu ir nepieciešama reģenerācija pēc dārgmetāla atjaunošanās, pirms tos var atkārtoti izmantot. Tomēr reģenerācija bieži samazina adsorbenta veiktspēju un ir sarežģīta, palielinot apstrādes izmaksas.

Slikta adsorbenta selektivitāte: lai arī dažiem adsorbentiem ir noteikta selektivitātes pakāpe, daudzi adsorbē vairāki metāla joni. Dārgā metāla reģenerācijā ir jāizvēlas atbilstoši adsorbenti un jāpielāgo darba apstākļi, lai uzlabotu atveseļošanās efektivitāti.

Slikta ilga - Termiņa stabilitāte: Daži adsorbenti, piemēram, dabiski minerāli, laika gaitā var pasliktināties, pateicoties dārgu metāla jonu vai vides izmaiņām (piemēram, pH) pārmērīgas adsorbcijas, kas savukārt ietekmē atveseļošanās efektivitāti.

2.2.4. Ietekmējošie faktori
PH: šķīduma pH ir būtiska ietekme uz adsorbcijas procesu. Dažādu dārgmetālu jonu šķīdība un jonu forma dažādos pH apstākļos atšķiras, kas savukārt ietekmē adsorbenta spēju adsorbēt metāla jonus. Piemēram, dažiem metāla joniem ir augsta valence skābā vidē un viegli reaģē ar adsorbentu, bet citi metāli var būt efektīvāk adsorbēti sārmainā vidē.

Adsorbenta virsmas īpašības: Adsorbenta specifiskais virsmas laukums, poru lieluma sadalījums un virsmas funkcionalizācija ievērojami ietekmē adsorbcijas procesu. Lielāks specifisks virsmas laukums norāda uz spēcīgāku adsorbcijas spēju. Piemēram, modificētiem aktivētiem oglekļa vai nanomateriāliem ir augstāka virsmas aktivitāte un tā nodrošina vairāk adsorbcijas vietu.

Metāla jonu koncentrācija: metāla jonu koncentrācija šķīdumā tieši ietekmē adsorbcijas efektivitāti. Pārāk zemā koncentrācijā adsorbents var efektīvi adsorbēt metāla jonus; Pārāk augstā koncentrācijā adsorbents var kļūt piesātināts, kā rezultātā samazinās adsorbcijas spēja.

Temperatūra: Temperatūras izmaiņas var ietekmēt arī adsorbcijas procesu. Parasti temperatūras paaugstināšana palielina saskari starp metāla joniem un adsorbentu, tādējādi palielinot adsorbcijas ātrumu. Tomēr pārmērīgi augsta temperatūra var sabojāt adsorbenta struktūru vai izraisīt metāla jonu desorbciju.

2.3. Jonu apmaiņas metode
2.3.1 princips
Jonu apmaiņa ir paņēmiens, kas balstīts uz jonu apmaiņas sveķu vai citu jonu apmaiņas materiālu selektīvo adsorbcijas un izdalīšanās mehānismu. Tas apmainās ar metāla joniem šķīdumā ar joniem apmaiņas aģentā, lai atdalītu un atgūtu dārgmetālus. Šo metodi plaši izmanto dārgmetāla atjaunošanās, it īpaši, ja dārgmetāla koncentrācija ir zema vai ja notekūdeņos ir daudz citu piemaisījumu, kur tai ir augsta selektivitāte un efektivitāte.

Jonu apmaiņas pamatprincips ir apmainīt dārgmetāla jonus (piemēram, zeltu, sudrabu, platīnu un pallādiju) šķīdumā ar joniem (parasti ūdeņraža vai nātrija joniem) sveķos, izmantojot apmaiņas reakciju. Pielāgojot tādus apstākļus kā šķīduma pH un plūsmas ātrums, dažādus dārgmetāla jonus var selektīvi atdalīt no jaukta šķīduma.

Kopējie jonu apmaiņas sveķi:

Spēcīgi skābi katjonu apmaiņas sveķi: piemēroti notekūdeņu saturošu metāla katjonu apstrādei, kas spēj atgūt metāla jonus, izmantojot apmaiņu ar metāla joniem.

Spēcīgi pamata anjonu apmaiņas sveķi: piemēroti dārgmetālu atgūšanai anjonu formā (piemēram, zelts - hloro kompleksi).

Selektīvie jonu apmaiņas sveķi: šie sveķi ir izstrādāti, lai selektīvi adsorbētu noteiktus metāla jonus, tādējādi atdalot dārgmetālus. Piemēram, dažiem sveķiem ir augsta afinitāte pret metāla joniem, piemēram, pallādiju, platīnu un zeltu.

2.3.2 priekšrocības

Augsta selektivitāte: jonu apmaiņas metodes var izvēlēties atbilstošos apmaiņas sveķus katram metāla jonam, kā rezultātā efektīvi atdalās dārgmetāli. Tas padara šo metodi īpaši izdevīgu notekūdeņu apstrādei, kas satur vairākus metālus.

Augsts reģenerācijas ātrums: optimizējot reakcijas apstākļus, jonu apmaiņas metodes var sasniegt augstu atjaunošanās ātrumu pat zemākā metāla koncentrācijā, padarot tās īpaši piemērotas zemas - koncentrācijas dārgmetālu atgūšanai.

Viegla darbība: jonu apmaiņas metodei ir salīdzinoši vienkāršs darbības process, un to var automatizēt, padarot to piemērotu lielam - mēroga apstrādei.

Plašs pielietojums: Šī metode ir piemērota dažāda veida dārgmetālu notekūdeņu ārstēšanai, sākot no elektroniskiem notekūdeņiem līdz notekūdeņu kalnrūpniecībai un beidzot ar automobiļu katalizatora pārstrādes notekūdeņiem. Jonu apmaiņa var efektīvi atdalīties un atgūt dārgmetālus.

2.3.3 Trūkumi

Sveķu reģenerācija: Jonu apmaiņas sveķi lietošanas laikā pakāpeniski zaudē adsorbcijas spēju un parasti nepieciešama regulāra atjaunošanās. Reģenerācijas laikā sveķu selektivitātes un adsorbcijas spēja var samazināties, kas var ietekmēt dārgmetāla atjaunošanās efektivitāti.

Augstas sveķu izmaksas: augstas - veiktspējas jonu apmaiņas sveķi parasti ir dārgi, un kopējās darbības izmaksas ir augstas arī sveķu nomaiņas un reģenerācijas dēļ. Bieža sveķu lietošana un nomaiņa var palielināt izmaksas, īpaši lielām - mēroga lietojumprogrammām.

Jūtība pret darbības apstākļiem: Jonu apmaiņas reģenerācijas efektivitāti ietekmē vairāki faktori, ieskaitot šķīduma pH, temperatūru un plūsmas ātrumu. Lai nodrošinātu efektīvu atveseļošanos, darbības apstākļi ir precīzi jākontrolē, un sveķu stāvoklis regulāri jāpārbauda.

2.3.4. Ietekmējošie faktori
Risinājums pH: šķīduma pH ir būtiska ietekme uz jonu apmaiņas reakcijām. Jo īpaši pH izmaiņas var ietekmēt metāla jonu specifikāciju un jonu apmaiņas ātrumu. Piemēram, daži dārgmetāla joni ir samērā stabili skābā vidē, bet sārmainā vidē var veidot nešķīstošas ​​nogulsnes, novēršot efektīvu apmaiņu.

Sveķu selektivitāte: dažādiem sveķiem ir atšķirīga afinitāte dažādiem metāla joniem, padarot būtisku atbilstošo sveķu atlasi. Jo augstāka ir sveķu selektivitāte, jo augstāka ir vērtīgā metāla atjaunošanās efektivitāte. Daži specializēti sveķi pat var atšķirt metāla jonus ar līdzīgām īpašībām, piemēram, pallādiju (PD) un platīna (PT) joniem.

Metāla jonu koncentrācija: dārgmetālu koncentrācija šķīdumā tieši ietekmē jonu valūtas maiņas kursu un atjaunošanās efektivitāti. Jonu apmaiņas efektivitāte ir īpaši zema šķīdumu ar zemu dārgmetālu koncentrāciju, kurai ir nepieciešami vairāk sveķu vai ilgāki kontakta laiki, lai nodrošinātu efektīvu atveseļošanos.

Temperatūra un plūsmas ātrums: gan temperatūra, gan plūsmas ātrums ietekmē jonu apmaiņas procesa ātrumu. Augstāka temperatūra parasti paātrina jonu apmaiņas reakciju, bet pārmērīgi augstā temperatūra var pasliktināt sveķu veiktspēju. Pārmērīgi lieli plūsmas ātrumi var izraisīt nepietiekamu kontakta laiku starp metāla joniem un sveķiem, samazinot atveseļošanās efektivitāti.

2.4 Šķīdinātāju ekstrakcija
2.4.1 princips
Šķīdinātāju ekstrakcija ir paņēmiens, lai atdalītu un ekstrahētu dārgmetālus no šķīdumiem, izmantojot šķīdinātāja un metāla jonu atšķirības starp šķīdinātāju un metāla joniem šķīdumā. Šī metode ir atkarīga no atšķirīgās metāla jonu šķīdības organiskos šķīdinātājos un ūdens fāzēs, un dārgmetālu atgūšanai izmanto šķīdinātāja selektīvo šķīdību.

Šķīdinātāja ekstrakcijas procesa laikā dārgmetāla joni (piemēram, zelta, sudraba un pallādija) veido kompleksus vai koordinācijas savienojumus ar ekstraktu organiskajā šķīdinātājā, kas sadalās organiskajā fāzē, kad šķīdinātājs atdalās. Pēc tam dārgmetālus atdala no ūdens fāzes, izmantojot vienkāršu fāzes atdalīšanas operāciju. Ekstrakcijas process parasti ietver divus posmus: metāla jonu ekstrakciju (pārnešana no ūdens fāzes uz organisko fāzi) un aizmugures ekstrakcija (dārgmetālu pārnešana no organiskās fāzes uz ūdens fāzi).

Galvenās pakāpes šķīdinātāja ekstrakcijā

Atbilstoša organiskā šķīdinātāja un ekstrakta atlasīšana: balstoties uz dārgmetāla ķīmiskajām īpašībām, atlasiet atbilstošu organisko šķīdinātāju (piemēram, dihlormetānu, oktānānu, cikloheksānu utt.) Un ekstraktu (piemēram, trioctimīnu, fosfātu esterus, ēterus utt.).

Ekstrakcijas posms: Noble metāla joni reaģē ar ekstraktu, veidojot kompleksu, kas pēc tam nonāk organiskajā fāzē. Pēc ūdens un organisko fāžu atdalīšanas ekstraktu pārvadā metāla jonus.

Noņemšana: dārgmetāli ekstrakcijā tiek pārnesti atpakaļ uz ūdens fāzi, mainot pH, pievienojot noņēmumus vai citus ķīmiskos reaģentus, tādējādi atdalot metālus.

Šķīdinātāju ekstrakcija parasti ir piemērota metālu atgūšanai no zemiem - koncentrācijas notekūdeņiem un var efektīvi atdalīties un atgūt dažādus dārgmetālus.

2.4.2 priekšrocības
Augsta selektivitāte: Ekstrakcija ar šķīdinātāju var selektīvi iegūt dārgmetālus, pamatojoties uz dažādu metāla jonu sadalījuma koeficientu atšķirībām starp organiskajām un ūdens fāzēm. Šķīdinātāju ekstrakcija ir īpaši efektīva, lai nodalītu un atgūtu mērķa dārgmetālus notekūdeņos, kas satur vairākus metālus.

Augsta efektivitāte: Ekstrakcija ar šķīdinātāju parasti nodrošina augstu notekūdeņu reģenerācijas ātrumu, kas satur zemas dārgmetālu koncentrācijas. Atgūšanas efektivitāti var ievērojami uzlabot, optimizējot šķīdinātāju un reakcijas apstākļus.

Viegli darbināma: Šķīdinātāja ekstrakciju ir salīdzinoši vienkārši darbināma un piemērota lielai - mēroga lietojumprogrammai. Sakarā ar augsto atdalīšanas efektivitāti, to plaši izmanto dārgmetālu atjaunošanā un rafinēšanā.

Plašs pielietojums: Šī metode ir piemērota ne tikai dārgmetālu atjaunošanai, bet arī to var izmantot, lai atdalītu un atgūtu citus metālus (piemēram, vara, cinka un niķeļa). Tāpēc šķīdinātāju ekstrakcijai ir plašas pielietošanas iespējas metalurģijas, vides un ķīmiskajā rūpniecībā.

2.4.3 trūkumi
Piesārņojums šķīdinātājā: Organisko šķīdinātāju izmantošana var izraisīt vides piesārņojumu, it īpaši atkārtotas lietošanas un apstrādes laikā, kur šķīdinātāja iztvaikošana un noplūde var izraisīt gaisa un ūdens piesārņojumu.

Slikta ekstrahanta selektivitāte: lai arī šķīdinātāju ekstrakcija piedāvā augstu selektivitāti, tas joprojām var radīt problēmas, atdalot noteiktus līdzīgus metāla jonus. Tas jo īpaši attiecas uz to, ja dārgmetālu un citu metāla jonu koncentrācija ir tuvu, kur šķīdinātāju selektivitāte var būt nepietiekama.

Augstas izmaksas: šķīdinātāja ekstrakcijai ir jāizmanto augsti - tīrības organiskie šķīdinātāji un ekstrakti, kas palielina darbības izmaksas. Turklāt šķīdinātāju atjaunošanās un reģenerācijas procesi var arī palielināt apstrādes izmaksas.

Šķīdinātāju reģenerācija: šķīdinātāji zaudē daļu no ekstrakcijas spējas, atkārtoti lietojot, un tāpēc prasa regulāru nomaiņu vai reģenerāciju. Šķīdinātāju reģenerācijai var būt nepieciešama papildu iekārta un ķīmiski reaģenti, palielinot darbības sarežģītību un izmaksas.

2.4.4. Ietekmējošie faktori
Risinājums pH: pH ir būtiska ietekme uz metāla jonu ekstrakcijas procesu. Dažādiem dārgmetālu kompleksiem ir atšķirīga stabilitāte dažādos pH apstākļos, un izmaiņas pH var mainīt ekstrakcijas efektivitāti. Dārgmetāla jonu ekstrakcijas efektivitāti parasti optimizē, pielāgojot pH.

Ekstraktanta koncentrācija un īpašības: Ekstraktanta koncentrācija tieši ietekmē ekstrakcijas efektivitāti. Pārāk zema koncentrācija var izraisīt nepilnīgu dārgmetālu jonu ekstrakciju, savukārt pārāk augsta koncentrācija var izraisīt CO - ekstraktu ar citiem piemaisījumiem, samazinot selektivitāti.

Ekstrakcijas laiks un temperatūra: ekstrakcijas reakcijas ātrums ir cieši saistīts ar temperatūru un kontakta laiku. Atbilstoši paaugstinot temperatūru un pagarinot ekstrakcijas laiku, var uzlabot metāla jonu ekstrakcijas efektivitāti, bet pārlieku augsta temperatūra var izraisīt šķīdinātāja izvēģi vai sadalīšanos ekstrakcijā.

Sadalījuma koeficients starp šķīdinātāju un ūdens fāzi: dažādu metāla jonu sadalīšanās koeficientu atšķirība starp šķīdinātāju un ūdens fāzi ir būtiska šķīdinātāja ekstrakcijas panākumiem. Metāla joni ar lielākiem nodalījuma koeficientiem var vieglāk pāriet uz organisko fāzi, savukārt metāla jonus ar mazākiem nodalījuma koeficientiem var būt grūti efektīvi iegūt.

2.5 Membrānas atdalīšanas metode
2.5.1 princips
Membrānas atdalīšana ir paņēmiens, kas izmanto membrānas materiālu selektīvo caurlaidību, lai atdalītu dārgmetāla jonus no citām šķīduma vielām. Izmantojot membrānu poru struktūru un fizikāli ķīmiskās īpašības, membrānas atdalīšana var atdalīt vielas šķīdumos, pamatojoties uz to molekulāro lielumu, morfoloģiju, lādiņu un citām īpašībām. Membrānas atdalīšanas metodes ietver mikrofiltrāciju, ultrafiltrāciju, nanofiltrāciju un reverso osmozi. Šie atdalīšanas principi atšķiras, bet visi paļaujas uz vielu selektīvo caurlaidību caur membrānu.

Membrānas atdalīšanu parasti izmanto notekūdeņu apstrādei, kas satur dārgmetālu jonus. Tas ir īpaši efektīvs dārgmetālu atdalīšanai no notekūdeņiem, kas satur sarežģītus komponentus, it īpaši, ja metāla jonu koncentrācija ir zema. Atkarībā no membrānas poru lieluma, membrānas atdalīšana var atdalīt un koncentrēt daļiņas, molekulas vai dažādu izmēru jonus.

Mikrofiltrācija (MF): piemērota makromolekulu atdalīšanai, parasti filtrē lielākas daļiņas un suspendētas cietās vielas. Poru izmēri svārstās no 0,1 līdz 10 mikroniem.

Ultrafiltrācija (UF): piemērota mazu šķīdumu atdalīšanai no makromolekulām. Parasti tas var atdalīt makromolekulas, olbaltumvielas, koloīdus un citas vielas šķīdumā. Poru izmēri svārstās no 1 līdz 100 nanometriem.

Nanofiltrācija (NF): piemērota mazu jonu molekulu un dažu izšķīdušo vielu atdalīšanai ar poru izmēriem no 1 līdz 10 nanometriem.

Reversā osmoze (RO): RO membrānām ir ļoti mazi poru izmēri, un tās parasti spēj efektīvi atdalīt jonus, izšķīdušos un piemaisījumus ūdenī, pat noņemot mazas izšķīdušās molekulas. Poru izmēri svārstās no mazāk nekā 1 nanometru.

Dārgā metāla atjaunošanās parasti ir atkarīga no nanofiltrācijas un reversās osmozes membrānām, jo ​​to poru izmēri efektīvi saglabā dārgmetāla jonus, vienlaikus ļaujot ūdens molekulām un citiem piemaisījumiem iziet cauri membrānas slānim.

2.5.2 priekšrocības
Augsta selektivitāte: membrānas atdalīšana var selektīvi atdalīt dārgmetāla jonus no citiem piemaisījumiem, pamatojoties uz membrānas poru lielumu un lādiņa īpašībām. Šī selektivitāte ļauj membrānas atdalīšanai izolēt mērķa dārgmetālu jonus sarežģītos notekūdeņu attīrīšanas procesos.

Zems enerģijas patēriņš: Salīdzinot ar citām atdalīšanas tehnoloģijām (piemēram, ķīmiskajiem nokrišņiem un ekstrakcijai ar šķīdinātāju), membrānas atdalīšana patērē salīdzinoši zemu enerģiju, īpaši zemā spiedienā, kur operācijas efektivitāte ir augsta.

Vienkārša darbība: membrānas atdalīšana ir salīdzinoši vienkārša darbība, un to var darbināt nepārtraukti, padarot to piemērotu lielām - mēroga rūpniecības lietojumprogrammām. Atdalīšanu var panākt, vienkārši pielāgojot parametrus, piemēram, plūsmas ātrumu un temperatūru.

Pielāgojamība: membrānas atdalīšanu var plaši izmantot dažāda veida notekūdeņu attīrīšanai, piemēram, elektroniskiem notekūdeņiem, kalnrūpniecības notekūdeņiem un ķīmiskajiem notekūdeņiem. Tas ir īpaši piemērots notekūdeņiem ar zemu dārgmetālu koncentrāciju vai satur vairākus metālus.

Nav ķīmiska reaģenta patēriņa: Atšķirībā no tradicionālajām ķīmiskajām metodēm (piemēram, nokrišņu un ekstrakcijas), membrānas atdalīšanai nav nepieciešams pievienot ķīmiskos reaģentus, novēršot reaģentu izmantošanu un no tā izrietošo vides piesārņojumu.

2.5.3 Trūkumi
Membrānas piesārņojums: Viens no lielākajiem membrānas atdalīšanas izaicinājumiem ir membrānas piesārņošana, it īpaši, apstrādājot notekūdeņus ar augstu sāļumu vai sarežģītām izšķīdušajām vielām. Membrānas virsmu viegli piesārņo organiskas, neorganiskas vai daļiņas. Membrānas piesārņojums samazina membrānas plūsmu un atdalīšanas efektivitāti, un tas var pat izraisīt membrānas bojājumus, palielinot uzturēšanas izmaksas.

Augstas izmaksas: augstas - veiktspējas membrānas, īpaši reversās osmozes un nanofiltrācijas membrānas, parasti ir dārgas. Kaut arī membrānas atdalīšanai ir zemas darbības izmaksas, sākotnējais ieguldījums ir liels, kas dažās lietojumprogrammās var ierobežot tā lielo - mēroga lietojumprogrammu.

Membrānas dzīves ilgums: membrānām ir tendence uz novecošanos un samazinātu caurlaidību ilgā lietošanas periodā, un tas prasa regulāru nomaiņu. Tas palielina darbības izmaksas un uzturēšanas biežumu.

Ierobežota membrānas reģenerācijas spēja: Kaut arī membrānas atdalīšana var efektīvi atdalīt un atgūt dārgmetālus, membrānām ir slikta selektivitāte noteiktām mazām molekulām vai lādētiem joniem. Notekūdeņos, kas satur augstu sāļumu vai organiskās vielas, membrānas var efektīvi neatgūt dārgmetāla jonus.

2.5.4. Ietekmējošie faktori
Membrānas poru lielums un īpašības: Dažādiem membrānas tipiem ir atšķirīgas caurlaidības pret vielām, un atbilstošās membrānas izvēle ir atslēga, lai nodrošinātu efektīvu dārgmetālu atjaunošanos. Membrānas ar mazāku poru izmēru var efektīvi filtrēt mazas molekulas vai metāla jonus, savukārt lielāki poru izmēri ir piemēroti lielāku daļiņu filtrēšanai.

Darba spiediens un plūsmas ātrums: membrānas atdalīšanai parasti ir nepieciešams noteikts spiediens. Pārmērīgi zems spiediens var izraisīt suboptimālus atdalīšanas rezultātus, savukārt pārmērīgi augsts spiediens var palielināt enerģijas patēriņu un paātrināt membrānas novecošanos. Plūsmas ātruma pielāgošana ietekmē arī atdalīšanas efektivitāti, un darbības parametri jāoptimizē, pamatojoties uz notekūdeņu īpašībām.

Notekūdeņu ķīmiskais sastāvs: izšķīdušo vielu veids un koncentrācija notekūdeņos būtiski ietekmē membrānas atdalīšanas procesu. Augsta sāļu, izšķīdušo organisko vielu vai koloīdu koncentrācija var izraisīt membrānas piesārņojumu, tādējādi ietekmējot atveseļošanās efektivitāti.

PH un temperatūra: šķīduma pH un temperatūra ietekmē arī membrānas veiktspēju. Daži membrānas materiāli var būt jutīgi pret skābu vai sārmainu vidi, tāpēc darbības apstākļi ir atbilstoši jāpielāgo, lai izvairītos no degradācijas vai veiktspējas zuduma.

2.6 Elektroķīmiskā metode
2.6.1 princips
Elektroķīmiskajā metodē tiek izmantota strāvas vai potenciāla starpība, lai izraisītu redoksreakcijas pie elektrodiem, tādējādi atgūstot un atdalot dārgmetālu jonus. Pamatprincips ir tāds, ka sprieguma pielietošana elektrolītiskajai šūnai izraisa dārgmetāla jonu reducēšanas reakciju šķīdumā uz elektrodu virsmas, kur tie ir nogulsnēti, tādējādi atgūstot dārgmetālus. Elektroķīmiskās metodes parasti ietver elektrolīzi, anodisko izšķīšanu un elektroķīmisko nogulsnēšanos.

Elektroķīmiskās reģenerācijas procesa laikā elektrolītiskajā šūnā strāva samazina metāla jonus elektrolītā līdz to metāliskajai formai, kas pēc tam caur elektrodiem tiek nogulsnēts uz katoda. Dārgmetālu reģenerācijas efektivitāte ir cieši saistīta ar tādiem faktoriem kā strāvas blīvums, elektrolītu sastāvs, temperatūra un pH.

Elektroķīmiskās apstrādes pamatprocess:

Elektrolīze: elektriskās strāvas darbība samazina dārgmetāla jonus šķīdumā metālam. Piemēram, zelta jonus (au³⁺) katodā tiek samazināti līdz zeltu (Au), un pallādija joni (PD²⁺) tiek samazināti līdz pallādijam (PD) katodā.

Elektrodu reakcija: reakcijas anodā un katodā ietver dārgmetālu reducēšanu un oksidāciju. Metāla izšķīšana notiek anodā, bet metāla nogulsnēšanās notiek katodā.

Atdalīšanas process: Elektrolīzes laikā dārgmetālu joni tiek samazināti un nogulsnēti katodā, savukārt piemaisījumu metāli paliek šķīdumā vai nogulsnējušies anodā. Kontrolējot elektrolīzes apstākļus, specifiskus dārgmetālus var selektīvi atgūt.

Galvenās elektroķīmisko metožu priekšrocības ir to efektīva dārgmetālu atjaunošanās un spēja sasniegt samērā precīzu metālu atdalīšanu. Šo metodi plaši izmanto dārgmetāla rafinēšanai, notekūdeņu apstrādei un metālu atjaunošanai.

2.6.2 Priekšrocības
Augsta selektivitāte: elektroķīmiskās metodes īsā laika posmā var efektīvi atdalīties un atgūt dārgmetālus. Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad notekūdeņi satur vairākus metāla jonus. Pielāgojot elektrolīzes apstākļus, mērķa dārgmetālu var selektīvi atgūt.

Augsta reģenerācijas efektivitāte: atbilstošos elektrolīzes apstākļos dārgmetāla atjaunošanās ātrums parasti ir augsts, sasniedzot gandrīz 100%. Atgūšanas efektivitāti var vēl vairāk uzlabot, optimizējot tādus parametrus kā strāvas blīvums un pH.

Piesārņojums - BEZMAKSAS: Salīdzinot ar dažām tradicionālajām ķīmiskajām metodēm (piemēram, nokrišņu un ekstrakcijas), elektroķīmiskajām metodēm nav nepieciešams izmantot ķīmiskos reaģentus, tādējādi izvairoties no iespējamā sekundārā piesārņojuma, ko izraisa ķīmiski reaģenti.

Enerģijas taupīšana: salīdzinot ar citām enerģijas - intensīvām atjaunošanās tehnoloģijām (piemēram, augstām - temperatūras kausēšana), elektroķīmiskās metodes patērē mazāk enerģijas, it īpaši, ja tās darbojas ar zemu spriegumu, efektīvi samazinot enerģijas patēriņu.

Vienkārša darbība: elektroķīmiskais aprīkojums ir samērā vienkāršs un to var automatizēt, padarot to piemērotu lielam - mērogam dārgmetāla atjaunošanai. Turklāt elektrolītisko šūnu var elastīgi izveidot, lai atbilstu dažādām apstrādes jaudas prasībām.

2.6.3.
Ierobežots elektrolīzes process: Elektroķīmisko metožu reģenerācijas efektivitāti ietekmē tādi apstākļi kā elektrolītu sastāvs, temperatūra, pH un strāvas blīvums. Darbības parametriem nepieciešama rūpīga kontrole, pretējā gadījumā var rasties zema atgūšanas efektivitāte.

Slikta selektivitāte: kaut arī elektroķīmiskās metodes var efektīvi atgūt dārgmetālus, dažiem sarežģītiem notekūdeņiem, ja dārgmetālu un citu metālu samazināšanas potenciāls ir līdzīgs, var rasties kodepozīcija, samazinot atdalīšanas selektivitāti.

Elektrodu korozija: Pārmērīga lietošana, elektrodi var korozēt vai kļūt piesārņoti, ietekmējot to veiktspēju. Elektrodu materiāla stabilitāte var būt īpaši slikta augstas skābuma vai augstas temperatūras apstākļos.

Investīcijas ar augstu aprīkojumu: Lai arī elektroķīmiskajām metodēm ir zemas darbības izmaksas, sākotnējie aprīkojuma ieguldījumi ir salīdzinoši lieli, jo īpaši tāpēc, ka ir nepieciešams augstas - kvalitatīvas elektrolītiskās šūnas un elektrodu materiāli.

2.6.4. Ietekmējošie faktori
Elektrolītu sastāvs: Elektrolīta sastāvs ir būtisks dārgmetāla atjaunošanās efektivitātei. Skābums, citi izšķīdušie joni un dārgmetāla jonu koncentrācija elektrolītā ietekmē elektrolīzes procesa efektivitāti. Elektrolīta pH vērtības pielāgošana var optimizēt metāla jonu reducēšanas reakciju. Pašreizējais blīvums: strāvas blīvums tieši ietekmē metāla jonu samazināšanas ātrumu un efektivitāti. Pārāk zems strāvas blīvums var izraisīt pārāk lēnu dārgmetālu nogulsnēšanās ātrumu, savukārt pārāk augsts strāvas blīvums var izraisīt blakusparādību, piemēram, ūdeņraža evolūcijas, rašanos, kas ietekmē atveseļošanās efektivitāti. Temperatūra: temperatūrai ir būtiska ietekme uz elektroķīmisko reakciju ātrumu. Augstāka temperatūra parasti var paātrināt metāla jonu reducēšanas reakciju, bet pārāk augsta temperatūra var izraisīt elektrolītu šķīduma sadalīšanos vai elektrodu materiālu noārdīties. Elektrodu materiāls: elektrodu materiāla izvēle ietekmēs elektroķīmiskās metodes ietekmi. Vadītspēja, korozijas izturība, virsmas aktivitāte un citas elektrodu īpašības tieši nosaka metāla nogulsnēšanās efektu. Parasti lietoti elektrodu materiāli ietver grafītu, galvanizētu platīnu, titāna elektrodus utt.

(1) Elektronikas un pusvadītāju ražošanas nozares dārgmetāli plaši izmanto elektronikas nozarē galvanizācijas, stiepļu iepakojuma, mikroshēmas savienojuma un citus procesos. Parastie metāli ir zelts (Au), sudrabs (AG), pallādijs (PD) un platīns (PT). Galvenie notekūdeņu avoti ietver galvanizācijas līnijas skalošanas notekūdeņus, notekūdeņu kodināšanu, tīrīšanas šķidrumu utt.

(2) galvanizācijas un virsmas ārstēšanas nozare

Galvana nozare ir viens no galvenajiem dārgmetāla piesārņotāju emisiju avotiem. Zelts, sudrabs, pallādijs utt. Tiek plaši izmantots augstas - gala detaļu vai rotaslietu virsmas apstrādei. Dārgmetāli galvenokārt pastāv kompleksu vai jonu veidā skalošanas ūdenī un tvertnes notekūdeņos.

(3) Farmaceitiskā un attēlveidošanas nozare

Daži medicīniski sagatavošanās darbi, x - staru plēves izstrādātāji un kodolmagnētiskās rezonanses kontrasta aģenti satur dārgmetālus, piemēram, sudrabu un platīnu. Šādu notekūdeņu attīrīšana ietver ne tikai resursu atjaunošanu, bet arī tām ir jānovērš toksisko vielu kaitējums videi.

(4) Metalurģijas un kalnrūpniecības nozare

Daži dārgmetāli tiek zaudēti šķīduma veidā hidrometalurģijas vai rūdas pirmapstrādes laikā. Membrānas atdalīšanu, elektroķīmiju un citas metodes var izmantot, lai efektīvi atgūtu retus dārgmetālus, piemēram, zeltu, platīnu un pallādiju no izskalojuma vai atliekas.

(5) Automobiļu katalizators un atkritumu materiālu reģenerācija

Atkritumu automobiļu katalizatori, elektroniskās sastāvdaļas, rotaslietu pulēšanas notekūdeņi utt. Ir visi svarīgi dārgmetāla atjaunošanās avoti. Lai arī dārgmetāla saturs šajos notekūdeņos ir zems, veidi ir sarežģīti un formas ir dažādas, un tām nepieciešama vairāku - soli visaptveroša attieksme.

(1) Augstas - efektivitātes un zemas - enerģijas patēriņa tehnoloģijas izpēte un attīstība

Notekūdeņu dārgmetāla atjaunošanās tehnoloģija koncentrēsies uz atjaunošanās efektivitātes uzlabošanu un enerģijas patēriņa samazināšanu, īpaši membrānas atdalīšanā un elektroķīmiskajās metodēs, membrānas materiālu optimizēšanai, elektrodu materiālu un elektrolīzes apstākļu uzlabošanai, kā arī tehnoloģijas ekonomikas un ilgtspējības uzlabošanai. Jo īpaši zems - enerģijas patēriņš un zems - izmaksu tehnoloģijas kļūs par tehnoloģiju izpētes un attīstības uzmanības centrā.

(2) Multi - tehnoloģiju integrācija

Izmantojot dažādu atjaunošanas metožu priekšrocības un ierobežojumus, dārgmetāla atjaunošanās tehnoloģija nākotnē arvien vairāk sasniegs vairāku tehnoloģiju kombināciju. Piemēram, membrānas atdalīšanas un šķīdinātāja ekstrakcijas kombinētā izmantošana var palielināt abu priekšrocības un sasniegt efektīvāku atveseļošanos. Tajā pašā laikā ķīmisko nokrišņu un elektroķīmisko metožu kombinācija var arī ļaut metālu ekstrahēt tieši ar elektrolīzi pēc reakcijas, panākot lielāku tīrības atjaunošanos.

(3) Jaunu materiālu un katalizatoru pielietošana

Jaunu materiālu pielietošana sniegs vairāk iespēju uzlabot dārgmetālu atjaunošanas tehnoloģiju. Piemēram, nanomateriāli, magnētiskā adsorbcijas materiāli, funkcionālie sveķi, jonu šķidrumi un citi materiāli ir parādījuši spēcīgu selektivitāti un augstu efektivitāti dārgmetāla reģenerācijā. Nākotnē pētījumi vēl vairāk koncentrēsies uz to, kā uzlabot šo jauno materiālu reproducējamību, izturību un ekonomiku, lai samazinātu garās - dārgmetāla atgūšanas termiņa izmaksas.

(4) Videi draudzīga tehnoloģija
Dārgmetāla atjaunošanās procesā vides aizsardzības jautājumi ir īpaši svarīgi. Pārstrādes tehnoloģija pievērsīs arvien lielāku uzmanību sekundārā piesārņojuma samazināšanai, kaitīgu vielu emisijas samazināšanai un vides aizsardzības uzlabošanai, izmantojot bioloģiski noārdāmus materiālus vai zaļus šķīdinātājus. Piemēram, zaļo šķīdinātāju izmantošana