一种低成本贵金属离子选择性沉淀的还原剂的制作方法

1.本发明属于废弃物资源化回收技术领域，一种水中贵金属(金、铂、钯)离子选择性沉淀的新还原剂。


背景技术：

2.金(au)、铂(pt)、钯(pd)作为具有优良物理与化学性质的贵金属，对许多高科技产业来说是必不可少的，因为它们可以作为催化剂、电子产品、燃料电池、医药的原材料，它们也是为人熟知的高档饰品，具有极高的经济价值。然而，贵金属(金、铂、钯)在地球上的丰度极低，其稀有性和高价性大大限制了它的进一步商业开发和在各个领域的应用。一方面，近年来对贵金属的需求急剧增加，需求远远超过了供应。另一方面，因回收技术限制，没有充分将含贵金属的废物进行有效处理，导致大量贵金属被留存在废物中。研究人员也正在寻找新的替代品来解决当前的困境，然而，寻找贵金属的替代品将是一个漫长的过程，且它们的实际性能需要在实践中检验。因此，迫切需要探索更有效的技术，从二次资源中回收贵金属，以解决目前的问题。
3.固体(电子和珠宝废料、废催化剂和牙科材料、阳极泥、矿渣、粉煤灰等)、液体(金属浸出液、废加工液、工业废水等)或泥浆(污水污泥、矿山尾矿等)是潜在的二次贵金属资源的来源。贵金属离子的两个重要液体来源是金属浸出液和废加工液，它们是含有大量贵金属离子的水溶液。对于固体中贵金属浸出而言，盐酸、盐酸-氯化物、王水和硫代硫酸等试剂已被应用，如从铜阳极污泥、废发光二极管和废印刷电路板中提取贵金属。金属浸出液中的贵金属离子浓度通常为2至1000毫克/升不等，通常比其他共存元素如fe(iii)、cu(ii)、ni(ii)、zn(ii)、pb(ii)、和al(iii)小几个数量级。同时，在工业流程中，如半导体和印刷电路板制造、黄金熔化、电镀和蚀刻等，会产生各种废加工液，其中包括废冲洗水、电镀液和蚀刻剂等。与金属浸出液不同，废加工液通常含有15至5800毫克/升的贵金属离子，可能大于、兼容或小于其他共存元素的浓度，如al(iii)、cu(ii)、ni(ii)、zn(ii)和sn(iv)等。如何将贵金属离子从这些共存离子中分离出来是研究的核心。
4.如今有几种回收含贵金属液体中贵金属离子的方法，如溶剂萃取、离子交换和吸附。各有优劣，且都不尽完美。溶剂萃取法需要使用大量危险的有机溶剂，容易污染环境，而且由于需要多个萃取步骤，需要较长的时间。离子交换法虽然便宜、简单、环保，但同样分离周期长，难以洗脱。吸附法因其优异的性能和低廉的生产成本，被认为是回收溶液中贵金属离子的一种有效而经济的技术。一般来说，理想的吸附剂应满足以下条件：大的表面积；高的吸附能力和选择性；高的化学和机械稳定性；易于分离、再生和再利用；成本效益高。但是目前还没有合适的理想吸附剂被发现。


技术实现要素：

5.本发明的目的是通过一种简单有效、成本低的还原剂将含贵金属溶液中贵金属离子选择性还原沉淀出来，得到贵金属单质。
6.本发明使用的还原剂是酰胺类有机化合物(例如n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dma)等)、乙醇和甲醇中的一种或几种。
7.本发明将含贵金属溶液中贵金属离子选择性还原出来，得到贵金属单质的方法如下：
8.(1)向含贵金属离子溶液中加入不超过溶液体积的还原剂。
9.(2)将盛有如上液体的容器密封，放入50-70℃烘箱中，加热保温6-10小时，即可得到贵金属单质。
10.上述方法用于将贵金属从含有贵金属离子和共存离子如铜离子、铝离子、镍离子、锡离子中的的溶液中选择性还原沉淀出来，得到贵金属单质。
11.本发明的原理：贵金属中金、铂、钯的氧化还原电位都高于含贵金属溶液中其他一般金属(例如铜、铝、镍、锡)的氧化还原电位。电位越高，氧化性越强，更容易发生氧化还原反应。在给定温度下，酰胺类有机化合物(例如n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dma)等)、乙醇和甲醇均具有还原性，可和贵金属发生氧化还原反应，因此在溶液中能够将贵金属选择性沉淀出来。
12.本发明的有益效果：可以将含贵金属液中几乎全部贵金属(金、铂、钯)离子还原为贵金属单质，进而通过过滤将其分离出来得到贵金属单质做到回收利用，极大缩短了贵金属回收的工艺流程。采用本发明的还原剂最高可以获得98.3％的金回收率，95.4％的钯回收率，94.6％的铂回收率，纯度经检测均在98.5％以上。所使用的还原剂易得，价格低廉，方法简单，降低应用成本，易于实现规模化生产。
具体实施方式
13.下面结合实施例对本发明作进一步说明，还原剂(酰胺类有机化合物(例如n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dma)等)、乙醇和甲醇)的使用量为含贵金属离子溶液量的30％～80％，但本发明并不限于以下实例。
14.实例1:按照au浓度260.16mg/l、cu浓度203.52mg/l、ni浓度180.83mg/l、al浓度187.83mg/l、sn浓度198.04mg/l的配比配置含金离子溶液，取100ml配置的溶液于瓶中，加入40ml n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，密封，放置于50度烘箱中加热保温7小时后，瓶底出现沉淀物，过滤后进行x射线衍射仪(xrd)进行测试，符合金单质的粉末衍射图。取反应后上层清液进行电感耦合等离子光谱发生仪(icp)测试，结果显示，金沉淀率为98.3％。
15.实例2:按照pd浓度99.23mg/l、cu浓度203.52mg/l、ni浓度180.83mg/l、al浓度187.83mg/l、sn浓度198.04mg/l的配比配置含钯离子溶液，取100ml配置的溶液于瓶中，加入50ml n,n-二甲基乙酰胺(dma)，密封，放置于60度烘箱中加热保温10小时后，瓶底出现沉淀物，过滤后进行x射线衍射仪(xrd)进行测试，符合钯单质的粉末衍射图。取反应后上层清液进行电感耦合等离子光谱发生仪(icp)测试，结果显示，钯沉淀率为95.4％。
16.实例3:按照pt浓度130.46mg/l、cu浓度203.52mg/l、ni浓度180.83mg/l、al浓度187.83mg/l、sn浓度198.04mg/l的配比配置含铂离子溶液，取100ml配置的溶液于瓶中，加入40ml乙醇，密封，放置于60度烘箱中加热保温8小时后，瓶底出现沉淀物，过滤后进行x射线衍射仪(xrd)进行测试，符合铂单质的粉末衍射图。取反应后上层清液进行电感耦合等离子光谱发生仪(icp)测试，结果显示，铂沉淀率为87.8％。
17.实例4:按照au浓度260.16mg/l、pd浓度99.23mg/l、cu浓度203.52mg/l、ni浓度180.83mg/l、al浓度187.83mg/l、sn浓度198.04mg/l的配比配置含金钯离子溶液，取100ml配置的溶液于瓶中，加入40ml n,n-二甲基甲酰胺(dmf)，密封，放置于50度烘箱中加热保温7小时后，瓶底出现沉淀物，过滤后进行x射线衍射仪(xrd)进行测试，符合金单质的粉末衍射图。取反应后上层清液进行电感耦合等离子光谱发生仪(icp)测试，结果显示，金沉淀率为96.7％，钯沉淀率为91.2％。


技术特征：
1.一种低成本贵金属(金、铂、钯)离子选择性沉淀的还原剂的应用，其特征在于，将含贵金属(金、铂、钯)离子溶液中贵金属(金、铂、钯)选择性还原沉淀出来，得到贵金属(金、铂、钯)单质，所述的还原剂为酰胺类有机化合物(例如n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dma)等)、乙醇和甲醇中的一种或几种。2.按照权利要求1所述的一种低成本贵金属(金、铂、钯)离子选择性沉淀的还原剂的应用，其特征在于，具体包括如下步骤：(1)向含贵金属(金、铂、钯)离子溶液中加入不超过溶液体积的还原剂；(2)将盛有如上液体的容器密封，放入50-70℃烘箱中，加热保温6-10小时，即可得到贵金属(金、铂、钯)单质。3.按照权利要求2所述的一种低成本贵金属(金、铂、钯)离子选择性沉淀的还原剂的应用，其特征在于，还原剂的用量为不超过含贵金属(金、铂、钯)溶液量。4.按照权利要求1所述的一种低成本贵金属(金、铂、钯)离子选择性沉淀的还原剂的应用，其特征在于，用于将含有贵金属(金、铂、钯)离子和其他金属离子的溶液中贵金属(金、铂、钯)离子选择性还原沉淀出来，得到贵金属(金、铂、钯)单质，其他金属离子为铜离子、铝离子、镍离子、锡离子中的一种或几种。

技术总结
一种低成本贵金属离子选择性沉淀的还原剂，属于废弃物资源化回收技术领域。本发明通过一种简单有效、低成本的还原剂将含贵金属(金、铂、钯)溶液中贵金属(金、铂、钯)离子选择性还原沉淀出来，得到贵金属(金、铂、钯)单质。利用了氧化还原反应的基本原理，基于贵金属(金、铂、钯)的氧化还原电位比一般金属更高这一特性，使用有机还原剂选择性将废液中贵金属(金、铂、钯)离子还原为单质，进而通过过滤将其分离出来，实现回收利用，方法简单，缩短了贵金属(金、铂、钯)回收的工艺流程。所使用的还原剂方便易得，价格低廉，降低了应用成本，易于实现规模化生产。规模化生产。


技术研发人员：俞嘉梅 郭嘉琪
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/4