鈀催化劑 ,又名二氯化亞鈀,無水氯化物,用于制備特種催化劑、分子篩;600°C升華分解;其二水合物為深紅色吸濕性晶體。可用作配制非導體材料鍍層;制作氣敏元件、分析試劑等。
鈀催化劑的種類很多,簡地可分為有載體的鈀催化劑和無載體催化劑,在實際應用中,基本上都是有載體的鈀催化劑,這些載體主要有各種氧化鋁、沸石、碳載體等,在化工過程中主要應用在各種加氫還原過程。既有全加氫,也有選擇加氫,既有氣相過程、也有液相過程。這些典型的過程有:醇、醛、酸、酯、酸酐、芳烴、雜環化物中不飽和鍵的加氫飽和,加氫還原反應。例如乙烯、丙烯、丁烷丁烯餾分中炔烴、二烯烴的選擇加氫脫除。采用含千分之幾鈀含量的氧化鋁載體催化劑。反應條件一般在50~150℃,壓力0.5~3MPa,氣相或液相進行。又如醋酸或醋酸乙酯加氫生產乙醇,順丁烯二酸酐加氫生產丁二酸,進一步加氫生產丁二醇。糠醛加氫脫羰基生產呋喃,進一步加氫生產四氫呋喃。一般采用含鈀量在百分之幾的鈀含量的碳載體催化劑,成功地實現了大規模工業化生產。反應條件為苛刻的是對苯二甲酸中微量對羧基苯甲醛的脫除。對二甲苯氧化生產對苯二甲酸中含有0.1~0.5%的對羧基苯甲醛,后者的存在,影響聚酯的質量,必需去除至25ppm以下,采用含鈀6%的鈀—碳催化劑,在10MPa及200~300℃高溫,對對苯二甲酸水溶液條件下進行加氫反應,實現了對苯二甲酸的精制。
目前,廢鈀回收主要用于生產,然后利用制備一系列相應的催化劑。從廢鈀催化劑中回收鈀的關鍵在于鈀的浸出,隨著浸出方法的不同,派生出不同的工藝。目前,普遍采用的是用硝酸或王水浸出,氨絡合沉淀的工藝。由于鈀催化劑中除了活性鈀以外還有催化劑如銅、鋁等元素,另外還有載體,如碳、硅等。對于特種催化劑,鈀的回收也有所不同,目的是把金屬鈀提煉出來,達到高純度和高回收率。文中所用的廢鈀催化劑是以二氧化硅為載體的鈀催化劑,其中還含有銅和鋁等成分。以下介紹一種從催化劑中提取的方法。工藝流程回收的催化劑中以二氧化硅為載體,其中含金屬鈀約0.8%,還含有3%左右的鋁化合物和1%左右的銅化合物。
將廢鈀催化劑采用液堿溶解二氧化硅,過濾后濾餅用王水浸出,產物粗用氨水提純,再經水合肼還原得海綿鈀。海綿鈀用王水溶解,加熱蒸發灼燒,可得成品純。廢鈀催化劑→粉碎→液堿溶解→過濾→加王水溶解→趕硝→氨水提純→水合肼還原→加王水制備 。
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鈀是銀白色過渡金屬,較軟,有良好的延展性和可塑性,能鍛造、壓延和拉絲。塊狀金屬鈀能吸收大量氫氣,使體積顯著脹大,變脆乃至破裂成碎片。常溫下,體積海綿鈀可吸收900體積氫氣,體積膠體鈀可吸收1200體積氫氣。加熱到40~50℃,吸收的氫氣即大部釋出,廣泛地用作氣體反應,特別是氫化或脫氫催化劑,還可制作電阻線、鐘表用合金等。鈀可由鉑金屬的自然合金分出。鈀在地球上的儲量,采掘冶煉較為困難,屬稀系列金、銀、鉑、鈀、釕、銥的疇。銠意為“玫瑰”,因為銠鹽的溶液呈現玫瑰的淡紅色彩,1803年發現。銀白色金屬,質極硬,耐磨,也有相當的延展性。密度12.4克/厘米3。熔點1966±3℃,沸點3727±100℃。化合價2、4和6。電離能7.46電子伏特。在中等的溫度下,它也能抵抗大多數普通酸(包括在內)。在200~600℃可與熱濃、熱、次和游離鹵素起化學反應。不與許多熔融金屬,如金、銀、鈉和鉀以及熔融的堿起反應。銠元素來源:存在于鉑中,在精煉過程中可以集取而制得。銠元素用途:可用來制造加氫催化劑、熱電偶、鉑銠合金等。也常鍍在探照燈和反射鏡上。還用來作為寶石的加光拋光劑和電的接觸部件。
廢鈀炭催化劑的回收與提純:
我國制藥工業生產強力的加氫反應使用鈀-碳催化劑。它是以粉末狀藥用活性炭作載體,經與、鹽酸及還原劑處后制得的。其含鈀量在1%~2%(質量分數)。加氫反應完成后,催化劑失活,每天需要更換一次新的催化劑。再加上其他產品需要,鈀催化劑的用量很大[2]。目前,國內鈀有限,生產數量很少,遠遠不能滿足需要。大部分仍靠進口。因此,處廢鈀催化劑以回收貴金屬鈀,對于解決鈀短缺具有重要意義。
從廢鈀-炭催化劑中回收鈀的方法有多種:王水回收法;氧化焙燒、鹽酸浸出法;燒堿浸出法;焚燒爐系統法等。
1、廢鈀-炭催化劑回收工藝流程:廢鈀-炭催化劑回收鈀的工藝流程如下:廢鈀-炭催化劑→焙燒→水合肼還原→王水溶解→趕硝→調氨→水合肼還原→海綿鈀精制。
1)焙燒:先將失活的鈀-炭催化劑研磨成100目細粉.用90℃熱水浸泡1h。過濾干燥去除其中的外表雜質。再將其置于馬弗爐中于550~600℃下焙燒2h,去除其中的有機雜質。
2)水合肼還原:稱取7.5kg經培燒后的鈀炭加適量水浸泡,加入300g氫氧化鈉后升溫,升溫至80℃后,邊攪拌邊緩慢加入7.5L水合肼。保溫3h后自然冷卻,待溫度降至30℃左右時,將上層清液吸出,再加適量純化水混洗鈀精渣,重復以上操作4~5次,將鈀精渣洗至接近中性。
3)王水溶解:將鈀精渣轉移至硝化釜中,滴加已配好的王水。升溫至80℃左右,計時反應3h。
王水配制方法:①配比1,硝酸為試劑硝酸,8.7kg硝酸+37.0kg鹽酸;②配比2,硝酸為,6.3kg硝酸+39.0kg鹽酸。 鈀的回收率主要取決于王水溶解的操作條件,為此通過實驗確定適宜的反應溫度、反應時間和王水加入量。
4)反應溫度對鈀回收率的影響:在反應時間8h、鈀精渣與王水(配比1)質量比為1∶8的條件下,鈀回收率隨反應溫度的變化,反應溫度低于60℃時,因反應速度太慢,鈀不能被王水充分溶解,鈀回收率只有86%左右。當反應溫度為80~90℃時,鈀回收率可提高到97%左右。因此,適宜的反應溫度應為80~90℃。
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