Revisione della tecnologia di recupero dei metalli preziosi delle acque reflue

1.1 Definizione e classificazione dei metalli preziosi

(1) Definizione

I metalli preziosi si riferiscono a una classe di elementi metallici di natura rara e hanno un alto valore economico. Di solito sono chimicamente stabili e possono resistere a ambienti difficili come ossidazione e corrosione. Pertanto, sono ampiamente utilizzati in molte industrie di fine - alte. Esistono molti tipi di metalli preziosi, principalmente tra cui oro (AU), argento (AG), platino (PT), palladio (PD), rodio (RH), rutenio (RU), iridio (IR) e osmio (OS). Questi metalli preziosi non solo svolgono un ruolo importante nello sviluppo industriale, ma diventano anche importanti attività di riserva nel mercato finanziario globale a causa della loro scarsità. Pertanto, il recupero di metalli preziosi svolge un ruolo vitale nell'economia globale e nella protezione ambientale.

(2) Classificazione di metalli preziosi

Catalizzatori in metallo prezioso: includono principalmente platino (PT), palladio (PD) e rodio (RH). Questi metalli preziosi sono ampiamente utilizzati nelle crepe di petrolio, nella reazione di idrogenazione, nella purificazione dello scarico automobilistico e altri campi a causa delle loro eccellenti proprietà catalitiche.

Metalli preziosi nel settore elettronico: come oro (AU) e argento (AG) sono utilizzati principalmente nella produzione di circuiti elettronici, collegamenti elettrici e componenti elettronici.

Le riserve di gioielli e preziose metal: l'oro (AU) e il platino (PT) svolgono un ruolo importante nelle riserve di gioielli e preziose metalli e il loro valore economico è spesso influenzato dai cambiamenti nel mercato globale e nella domanda del mercato.

1.2 Benefici economici e ambientali del riciclaggio dei metalli preziosi

I costi di mining e fusione dei metalli preziosi sono elevati e sono accompagnati da una grande quantità di inquinamento ambientale e consumo di risorse. Al contrario, il riciclaggio di metalli preziosi da rifiuti ha significativi benefici economici e ambientali.

(1) Benefici economici

Il prezzo dei metalli preziosi ha continuato a crescere negli ultimi anni, in particolare i prezzi di platino, palladio e oro sono notevolmente fluttuati. Ad esempio, nell'aprile 2025, il prezzo in oro spot ha raggiunto $ 3.500,16 per oncia, stabilendo un record, il che ha reso il riciclaggio dei metalli preziosi al centro delle principali aziende. Il riciclaggio di metalli preziosi non può solo ridurre efficacemente il costo dell'acquisto di materie prime, ma anche generare benefici economici diretti.

(2) Benefici ambientali
I metalli preziosi spesso coesistono con metalli pesanti tossici. Quando entrano nell'ambiente, non solo inquinano fonti di acqua, ma possono anche entrare nella catena alimentare e influiscono in definitiva la salute umana. Attraverso il riciclaggio di metalli preziosi, l'impatto ambientale di questi metalli può essere effettivamente ridotto. Inoltre, il processo di riciclaggio dei metalli preziosi aiuta a ridurre il danno all'ambiente naturale causato dall'estrazione delle risorse e ridurre l'inquinamento di terreni, aria e acqua causata dall'estrazione.

(3) Economia circolare verde
Il riciclaggio di metalli preziosi è in linea con il concetto di economia circolare, che consiste nel ridurre la domanda di risorse primarie riutilizzando le risorse di rifiuti e promuovendo l'efficiente riciclaggio delle risorse. In futuro, il riciclaggio di metalli preziosi diventerà una parte importante dello sviluppo sostenibile delle imprese, in particolare nelle industrie elettroniche e automobilistiche. Il trattamento delle acque reflue e dei rifiuti in questi campi diventerà un'importante fonte di recupero delle risorse.

2.1 Metodo di precipitazione chimica

2.1.1 Principio
Il metodo di precipitazione chimica è una tecnologia che utilizza il principio di reazione chimica per convertire ioni metallici preziosi in soluzione in precipitati insolubili, separandoli e recuperandoli dalle acque reflue. Questo metodo è ampiamente utilizzato nel recupero di metalli preziosi, specialmente quando la concentrazione di ioni metallici nelle acque reflue è alta. La chiave per le precipitazioni chimiche è la selezione del precipitante giusto, che reagisce con ioni metallici preziosi per formare un precipitato, che può quindi essere separato mediante filtrazione o centrifugazione.

PRECIPITANTI COMUNI: idrossido di sodio (NaOH): reagisce con ioni metallici preziosi per formare un precipitato di idrossido di metallo. Ad esempio, il platino reagisce con idrossido di sodio per formare idrossido di platino (Pt (OH) ₂), mentre l'oro (Au) forma idrossido d'oro.

Ammoniaca (NH₃ · H₂O): l'ammoniaca viene spesso usata per trattare metalli contenenti acque reflue come platino e palladio. In condizioni di pH appropriate, l'ammoniaca reagisce con ioni metallici per formare complessi solubili o precipitati.

Solfuro di sodio (NA₂S): il solfuro di sodio reagisce con metalli preziosi come oro e argento per formare corrispondenti precipitati di solfuro di metallo, come solfuro d'oro (AU₂S).

2.1.2 Vantaggi

Operazione semplice: le precipitazioni chimiche sono una tecnologia di utilizzo di {{0}- - matura e facile e facile da usare per il trattamento di una varietà di acque reflue preziose.

A basso costo: rispetto ad altre tecnologie di recupero di fine - alte, le precipitazioni chimiche hanno investimenti di apparecchiature più bassi e costi operativi, rendendolo particolarmente adatto per le piccole e medie imprese di dimensioni-.

Alta adattabilità: può trattare le acque reflue contenenti una varietà di ioni metallici e in particolare presenta prestazioni eccellenti quando le concentrazioni preziose di metallo sono alte.

2.1.3 Svantaggi
Bassa efficienza di recupero: il metodo di precipitazione si comporta male nelle acque reflue con basse concentrazioni. Quando la concentrazione di ioni metallici preziosi nella soluzione è troppo bassa, la quantità di precipitato prodotto è piccola, con conseguente recupero non ottimale.

Inquinamento secondario: le reazioni di precipitazione in genere producono una grande quantità di residui di rifiuti, che contiene ioni metallici in modo incompleto e possono comportare un rischio per l'ambiente. Pertanto, lo smaltimento dei residui di rifiuti è una preoccupazione significativa per i metodi di precipitazione.

Elevati requisiti di controllo operativo: l'efficacia dei metodi di precipitazione è influenzata da fattori come il pH della soluzione, la temperatura e il dosaggio precipitante. Queste variabili devono essere strettamente controllate durante il funzionamento, altrimenti può verificarsi un recupero non ottimale.

2.1.4 Fattori di influenza
Soluzione PH: il pH della soluzione ha un impatto significativo sulle reazioni di precipitazione. Un valore di pH troppo alto o troppo basso può comportare precipitazioni incomplete o precipitazioni inefficaci di metalli preziosi. La solubilità e il tasso di precipitazione dei metalli preziosi sono generalmente controllati regolando il pH.

Concentrazione del precipitante: la concentrazione del precipitante deve essere controllata con precisione; Troppo o troppo poco può influire sulle precipitazioni di ioni metallici preziosi. Una quantità adeguata di precipitante garantisce un'efficace precipitazione di metalli preziosi evitando al contempo la contaminazione secondaria causata da quantità eccessive di precipitanti.

Temperatura: la velocità di precipitazione aumenta generalmente con l'aumentare della temperatura, ma temperature eccessivamente elevate possono causare la dissoluzione del precipitato del metallo. Pertanto, il controllo della temperatura è un fattore chiave per garantire l'efficienza di recupero.

2.2 Metodo di adsorbimento
2.2.1 Principio
L'adsorbimento è una tecnica che utilizza un materiale solido (spesso chiamato adsorbente) per interagire con ioni metallici preziosi in liquido o gas, rimuovendo i metalli preziosi dalla soluzione attraverso l'adsorbimento fisico o chimico. Il processo di adsorbimento si basa su interazioni tra ioni metallici preziosi e la superficie adsorbente, tra cui forze di van der Waals, legami idrogeno, scambio ionico e legami chimici.

L'adsorbimento offre molti vantaggi, tra cui la facilità operativa, l'inquinamento minimo e la capacità di trattare le acque reflue a bassa concentrazione di -. Questo metodo può non solo recuperare metalli preziosi come oro, argento, platino e palladio dalle acque reflue, ma può anche essere usato per separare i metalli da altre soluzioni.

Adsorbenti comuni:

Carbonia attivata: grazie alla sua superficie specifica estremamente elevata e alla ricca struttura dei pori, il carbonio attivo è ampiamente utilizzato nei metodi di adsorbimento. Può assorbire ioni metallici preziosi attraverso l'adsorbimento fisico o le reazioni di superficie.

Minerali naturali: minerali naturali come la bentonite e la zeolite sono diventati adsorbenti popolari nella ricerca e nell'applicazione a causa del loro basso costo e delle eccellenti proprietà di adsorbimento.

Resine sintetiche: come le resine di scambio ionico, ottengono un efficiente recupero di metalli preziosi attraverso l'adsorbimento chimico e lo scambio di ioni e sono particolarmente adatti per il recupero di bassi metalli preziosi di concentrazione -.

Nanomateriali: con lo sviluppo della nanotecnologia, i nanomateriali sono diventati un hotspot di ricerca per l'adsorbimento di metalli preziosi grazie alla loro superficie specifica estremamente elevata e reattività superficiale. Le proprietà fisiche e chimiche uniche dei nanomateriali danno loro un grande potenziale per il recupero prezioso in metallo.

2.2.2 Vantaggi

Alta efficienza: i metodi di adsorbimento offrono alti tassi di recupero dei metalli preziosi e sono particolarmente adatti per le acque reflue contenenti metalli preziosi a bassa concentrazione di concentrazione. La sua efficienza di recupero spesso raggiunge livelli elevati, ottenendo anche risultati significativi in ​​basse acque reflue di concentrazione di - che è difficile da trattare usando metodi di precipitazione chimica tradizionali.

Facile operazioni: rispetto ad altre tecnologie di recupero dei metalli preziosi (come le precipitazioni chimiche ed estrazione di solventi), il metodo di adsorbimento ha un processo operativo relativamente semplice ed è facilmente automatizzato.

Meno inquinamento: a differenza delle precipitazioni chimiche, l'adsorbimento non produce grandi quantità di residui di rifiuti. Dopo che i metalli preziosi vengono adsorbiti su una superficie solida, le acque reflue relativamente piccole e gli inquinanti vengono scaricati, contribuendo a ridurre l'inquinamento secondario.

Alta selettività: alcuni adsorbenti specializzati, come le resine di scambio ionico, mostrano elevata selettività, adsortando preferibilmente alcuni tipi di ioni metallici, separando efficacemente i metalli diversi.

2.2.3 Svantaggi

Rigenerazione degli adsorbenti: la maggior parte degli adsorbenti richiede rigenerazione dopo recupero prezioso in metallo prima che possano essere riutilizzati. Tuttavia, la rigenerazione comporta spesso una riduzione delle prestazioni adsorbenti ed è complessa, aumentando i costi di elaborazione.

Scarsa selettività adsorbente: mentre alcuni adsorbenti presentano un certo grado di selettività, molti ioni metallici adsorbiti. Nel recupero prezioso in metallo, è necessario selezionare gli adsorbenti appropriati e regolare le condizioni operative per migliorare l'efficienza di recupero.

Scarsa stabilità del termine - scarse: alcuni adsorbenti, come i minerali naturali, possono degradare nel tempo a causa dell'eccessiva adsorbimento di ioni metallici preziosi o cambiamenti ambientali (come PH), che a sua volta influenza l'efficienza di recupero.

2.2.4 Fattori di influenza
PH: il pH della soluzione ha un impatto significativo sul processo di adsorbimento. La solubilità e la forma ionica di diversi ioni metallici preziosi variano in diverse condizioni di pH, il che a sua volta influenza la capacità dell'adsorbente di adsorbiti ioni metallici. Ad esempio, alcuni ioni metallici mostrano un'alta valenza in ambienti acidi e reagiscono prontamente con l'adsorbente, mentre altri metalli possono essere adsorbiti in modo più efficiente in ambienti alcalini.

Proprietà superficiali adsorbenti: la superficie specifica di adsorbente, la distribuzione delle dimensioni dei pori e la funzionalizzazione superficiale influenzano significativamente il processo di adsorbimento. Una superficie specifica più ampia indica una capacità di adsorbimento più forte. Ad esempio, il carbonio o i nanomateriali attivati ​​modificati hanno una maggiore attività superficiale e forniscono più siti di adsorbimento.

Concentrazione di ioni metallici: la concentrazione di ioni metallici nella soluzione influisce direttamente sull'efficienza di adsorbimento. A una concentrazione troppo bassa, l'adsorbente potrebbe non efficacemente adsorbiti di adsorbi; A una concentrazione troppo alta, l'adsorbente può essere saturo, con conseguente riduzione della capacità di adsorbimento.

Temperatura: le variazioni di temperatura possono anche influire sul processo di adsorbimento. In generale, l'aumento della temperatura aumenta il contatto tra gli ioni metallici e l'adsorbente, aumentando così il tasso di adsorbimento. Tuttavia, temperature eccessivamente elevate possono danneggiare la struttura adsorbente o causare desorbimento di ioni metallici.

2.3 Metodo di scambio ionico
2.3.1 Principio
Lo scambio di ioni è una tecnica basata sull'adsorbimento selettivo e il meccanismo di rilascio delle resine di scambio ionico o di altri materiali di scambio ionico. Scambia ioni metallici in soluzione con ioni nell'agente di scambio per separare e recuperare i metalli preziosi. Questo metodo è ampiamente utilizzato nel recupero prezioso in metallo, specialmente quando la concentrazione preziosa di metallo è bassa o quando vi è un gran numero di altre impurità nelle acque reflue, dove presenta elevata selettività ed efficienza.

Il principio di base dello scambio di ioni è quello di scambiare ioni metallici preziosi (come oro, argento, platino e palladio) in soluzione con ioni (di solito idrogeno o ioni sodio) sulla resina attraverso una reazione di scambio. Regolando condizioni come il pH della soluzione e la portata, diversi ioni metallici preziosi possono essere separati selettivamente dalla soluzione mista.

Resine di scambio ionico comuni:

Resine di scambio di cationi fortemente acidi: adatto al trattamento delle acque reflue contenenti cationi metallici, in grado di recuperare ioni metallici attraverso lo scambio con ioni metallici.

Resine di scambio di anioni fortemente basilari: adatti per il recupero di metalli preziosi in forma anionica (come i complessi di cloro d'oro -).

Resine di scambio ionico selettivo: queste resine sono progettate per adsorbire selettivamente determinate ioni metallici, separando così i metalli preziosi. Ad esempio, alcune resine hanno un'alta affinità per ioni metallici come palladio, platino e oro.

2.3.2 Vantaggi

Alta selettività: i metodi di scambio ionico possono selezionare la resina di scambio appropriata per ciascun ione metallico, con conseguente efficiente separazione di metalli preziosi. Ciò rende questo metodo particolarmente vantaggioso per il trattamento delle acque reflue contenenti più metalli.

Elevato tasso di recupero: ottimizzando le condizioni di reazione, i metodi di scambio ionico possono raggiungere alti tassi di recupero anche a concentrazioni di metallo più basse, rendendoli particolarmente adatti per il recupero di metalli preziosi a bassa concentrazione di -.

Easy Operation: il metodo Ion Exchange ha un processo operativo relativamente semplice e può essere automatizzato, rendendolo adatto per l'elaborazione in scala - di grandi dimensioni.

Ampia applicazione: questo metodo è adatto per il trattamento di vari tipi di acque reflue metalliche preziose, dalle acque reflue elettroniche alle acque reflue minerarie alle acque reflue del riciclaggio del catalizzatore automobilistico. Lo scambio di ioni può effettivamente separare e recuperare metalli preziosi.

2.3.3 Svantaggi

Rigenerazione della resina: le resine di scambio ionico perdono gradualmente la capacità di adsorbimento durante l'uso e in genere richiedono una rigenerazione regolare. Durante la rigenerazione, la selettività della resina e la capacità di adsorbimento possono diminuire, il che può influire sull'efficienza di recupero dei metalli preziosi.

Costi elevati di resina: le resine di scambio di ioni per prestazioni - elevate sono generalmente costose e anche il costo operativo complessivo è elevato a causa della sostituzione e della rigenerazione della resina. L'uso e la sostituzione frequenti in resina possono aumentare i costi, in particolare per applicazioni in scala - grandi.

Sensibilità alle condizioni operative: l'efficienza di recupero dello scambio ionico è influenzata da molteplici fattori, tra cui il pH della soluzione, la temperatura e la portata. Per garantire un recupero efficiente, le condizioni operative devono essere controllate con precisione e le condizioni della resina devono essere regolarmente controllate.

2.3.4 Fattori di influenza
Soluzione PH: il pH della soluzione ha un impatto significativo sulle reazioni di scambio ionico. In particolare, le variazioni del pH possono influire sulla speciazione ionica metallica e il tasso di scambio ionico. Ad esempio, alcuni ioni metallici preziosi sono relativamente stabili in ambienti acidi, ma possono formare precipitati insolubili in ambienti alcalini, prevenendo uno scambio efficace.

Selettività della resina: le resine diverse hanno affinità variabili per diversi ioni metallici, rendendo fondamentale selezionare la resina appropriata. Maggiore è la selettività della resina, maggiore è l'efficienza di recupero dei metalli preziosi. Alcune resine specializzate possono persino distinguere tra ioni metallici con proprietà simili, come ioni di palladio (PD) e platino (PT).

Concentrazione di ioni metallici: la concentrazione di metalli preziosi nella soluzione influisce direttamente sul tasso di cambio e l'efficienza di recupero. L'efficienza dello scambio di ioni è particolarmente bassa nelle soluzioni con basse concentrazioni di metalli preziosi, che richiedono più resine o tempi di contatto più lunghi per garantire un recupero efficace.

Temperatura e portata: sia la temperatura che la portata influiscono sulla velocità del processo di scambio ionico. Temperature più elevate generalmente accelerano la reazione di scambio ionico, ma temperature eccessivamente elevate possono degradare le prestazioni della resina. Presentazioni di flusso eccessivamente elevate possono comportare un tempo di contatto insufficiente tra gli ioni metallici e la resina, riducendo l'efficienza di recupero.

2.4 Estrazione del solvente
2.4.1 Principio
L'estrazione del solvente è una tecnica per separare e estrarre metalli preziosi dalle soluzioni sfruttando la differenza nei coefficienti di partizione tra il solvente e gli ioni metallici in soluzione. Questo metodo si basa sulla diversa solubilità degli ioni metallici in solventi organici e fasi acquose e utilizza la solubilità selettiva del solvente per recuperare i metalli preziosi.

Durante il processo di estrazione del solvente, ioni metallici preziosi (come oro, argento e palladio) formano complessi o composti di coordinazione con l'estrattore nel solvente organico, che si separa nella fase organica mentre il solvente si separa. I metalli preziosi vengono quindi separati dalla fase acquosa attraverso una semplice operazione di separazione di fase. Il processo di estrazione prevede in genere due fasi: estrazione degli ioni metallici (trasferimento dalla fase acquosa alla fase organica) e estrazione posteriore (trasferimento dei metalli preziosi dalla fase organica alla fase acquosa).

Passaggi chiave nell'estrazione del solvente

Selezione del solvente organico e estrattore organici appropriati: in base alle proprietà chimiche del metallo prezioso, seleziona un solvente organico appropriato (come diclorometano, ottano, cicloesano, ecc.) E estrattore (come trioctilammina, esteri di fosfato, eteri, ecc.).

Fase di estrazione: gli ioni metallici nobili reagiscono con l'estrattore per formare un complesso, che quindi entra nella fase organica. Dopo che le fasi acquose e organiche sono state separate, l'estrattore trasporta gli ioni metallici.

Stripping: i metalli preziosi nell'estrattore vengono trasferiti nella fase acquosa cambiando il pH, aggiungendo agenti di stripping o altri reagenti chimici, separando così i metalli.

L'estrazione del solvente è generalmente adatto per il recupero di metalli da acque reflue a bassa concentrazione di concentrazione e può separare e recuperare in modo efficiente una varietà di metalli preziosi.

2.4.2 Vantaggi
Alta selettività: l'estrazione del solvente può estrarre selettivamente metalli preziosi in base alle differenze nei coefficienti di distribuzione di diversi ioni metallici tra le fasi organiche e acquose. L'estrazione del solvente è particolarmente efficace nel separare e recuperare i metalli preziosi target nelle acque reflue contenenti metalli multipli.

Alta efficienza: l'estrazione del solvente fornisce generalmente alti tassi di recupero per le acque reflue contenenti basse concentrazioni di metalli preziosi. L'efficienza di recupero può essere significativamente migliorata ottimizzando le condizioni di solvente e di reazione.

Facile da utilizzare: l'estrazione del solvente è relativamente semplice da operare e adatto per l'applicazione in scala - di grandi dimensioni. A causa della sua elevata efficienza di separazione, è ampiamente utilizzato nel recupero e nella raffinazione dei metalli preziosi.

Ampia applicazione: questo metodo non è solo adatto al recupero di metalli preziosi, ma può anche essere usato per separare e recuperare altri metalli (come rame, zinco e nichel). Pertanto, l'estrazione del solvente ha ampie prospettive di applicazione nelle industrie metallurgiche, ambientali e chimiche.

2.4.3 Svantaggi
Contaminazione del solvente: l'uso di solventi organici può causare inquinamento ambientale, in particolare durante l'uso e la manipolazione ripetuti, in cui la volatilizzazione e la perdita di solvente possono causare inquinamento dell'aria e dell'acqua.

Scarsa selettività degli estratti: sebbene l'estrazione del solvente offra un'elevata selettività, può comunque presentare sfide nel separare alcuni ioni metallici simili. Ciò è particolarmente vero quando le concentrazioni di metalli preziosi e altri ioni metallici sono vicine, dove la selettività del solvente può essere insufficiente.

Costo elevato: l'estrazione del solvente richiede l'uso di solventi organici e estrattori organici - alti, che aumenta i costi operativi. Inoltre, i processi di recupero e rigenerazione dei solventi possono anche aumentare i costi di elaborazione.

Rigenerazione dei solventi: i solventi perdono parte della loro capacità di estrazione con un uso ripetuto e quindi richiedono sostituzione o rigenerazione regolare. La rigenerazione dei solventi può richiedere ulteriori attrezzature e reagenti chimici, aumentando la complessità e i costi operativi.

2.4.4 Fattori di influenza
Soluzione PH: il pH ha un impatto significativo sul processo di estrazione degli ioni metallici. Diversi complessi metallici preziosi hanno una stabilità diversa in diverse condizioni di pH e i cambiamenti nel pH possono alterare l'efficienza di estrazione. L'efficienza di estrazione degli ioni metallici preziosi è in genere ottimizzata regolando il pH.

Concentrazione e proprietà degli estratti: la concentrazione dell'estrattore influisce direttamente sull'efficienza di estrazione. Una concentrazione troppo bassa può comportare un'estrazione incompleta di ioni metallici preziosi, mentre una concentrazione troppo alta può causare un'estrazione di co - dell'estrattore con altre impurità, riducendo la selettività.

Tempo e temperatura di estrazione: la velocità della reazione di estrazione è strettamente correlata alla temperatura e al tempo di contatto. Aumentare adeguatamente la temperatura e l'estensione dei tempi di estrazione può migliorare l'efficienza di estrazione degli ioni metallici, ma temperature eccessivamente elevate possono causare volatilizzazione o decomposizione dell'estrattore.

Il coefficiente di partizione tra solvente e fase acquosa: la differenza nei coefficienti di partizione di diversi ioni metallici tra il solvente e la fase acquosa è cruciale per il successo dell'estrazione del solvente. Gli ioni metallici con coefficienti di partizione più grandi possono trasferirsi più facilmente nella fase organica, mentre gli ioni metallici con coefficienti di partizione più piccoli possono essere difficili da estrarre efficacemente.

2.5 Metodo di separazione della membrana
2.5.1 Principio
La separazione della membrana è una tecnica che utilizza la permeabilità selettiva dei materiali di membrana per separare ioni metallici preziosi da altre sostanze in soluzione. Utilizzando la struttura dei pori e le proprietà fisico -chimiche delle membrane, la separazione della membrana può separare le sostanze in soluzioni in base alla loro dimensione molecolare, morfologia, carica e altre caratteristiche. I metodi di separazione della membrana includono microfiltrazione, ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa. Questi principi di separazione variano, ma tutti si basano sulla permeabilità selettiva delle sostanze attraverso la membrana.

La separazione della membrana è comunemente usata per trattare le acque reflue contenenti ioni metallici preziosi. È particolarmente efficace nel separare i metalli preziosi dalle acque reflue contenenti componenti complessi, specialmente quando la concentrazione di ioni metalliche è bassa. A seconda della dimensione dei pori della membrana, la separazione della membrana può separare e concentrare particelle, molecole o ioni di dimensioni variabili.

Microfiltrazione (MF): adatto per separare le macromolecole, in genere filtrando particelle più grandi e solidi sospesi. Le dimensioni dei pori vanno da 0,1 a 10 micron.

Ultrafiltrazione (UF): adatto per separare piccoli soluti dalle macromolecole. In genere può separare macromolecole, proteine, colloidi e altre sostanze in soluzione. Le dimensioni dei pori vanno da 1 a 100 nanometri.

Nanofiltrazione (NF): adatto per separare piccole molecole ioniche e alcune sostanze disciolte, con dimensioni dei pori che vanno da 1 a 10 nanometri.

Osmosi inversa (RO): le membrane RO hanno dimensioni dei pori molto piccoli e in genere sono in grado di separare efficacemente ioni, soluti e impurità nell'acqua, rimuovendo persino piccole molecole disciolte. Le dimensioni dei pori vanno da meno di 1 nanometro.

Il recupero prezioso in metallo si basa generalmente sulla nanofiltrazione e sulle membrane di osmosi inversa perché le loro dimensioni dei pori mantengono efficacemente ioni metallici preziosi, consentendo al contempo molecole d'acqua e altre impurità di passare attraverso lo strato di membrana.

2.5.2 Vantaggi
Alta selettività: la separazione della membrana può separare selettivamente ioni metallici preziosi da altre impurità in base alla dimensione dei pori della membrana e alle caratteristiche di carica. Questa selettività consente la separazione della membrana per isolare ioni metallici preziosi bersaglio in complessi processi di trattamento delle acque reflue.

Basso consumo di energia: rispetto ad altre tecnologie di separazione (come le precipitazioni chimiche e l'estrazione del solvente), la separazione della membrana consuma energia relativamente bassa, specialmente a basse pressioni, dove l'efficienza operativa è elevata.

Funzionamento semplice: la separazione della membrana è relativamente semplice da operare e può essere gestita continuamente, rendendolo adatto a grandi applicazioni industriali in scala -. La separazione può essere ottenuta semplicemente regolando i parametri come la portata e la temperatura.

Adattabilità: la separazione della membrana può essere ampiamente applicata a vari tipi di trattamento delle acque reflue, come acque reflue elettroniche, acque reflue minerarie e acque reflue chimiche. È particolarmente adatto per le acque reflue con basse concentrazioni di metalli preziosi o contenenti metalli multipli.

Nessun consumo di reagenti chimici: a differenza dei tradizionali metodi chimici (come le precipitazioni e l'estrazione), la separazione della membrana non richiede l'aggiunta di reagenti chimici, eliminando l'uso di reagenti e l'inquinamento ambientale risultante.

2.5.3 Svantaggi
Fouling di membrana: una delle maggiori sfide della separazione della membrana è il fouling della membrana, specialmente nel trattamento delle acque reflue con salinità elevata o soluti complessi. La superficie della membrana è facilmente contaminata da materia organica, inorganica o particolata. L'utilizzo della membrana riduce il flusso di membrana e l'efficienza di separazione e può persino causare danni alla membrana, aumentando i costi di manutenzione.

Costo elevato: le membrane di prestazione - elevate, in particolare l'osmosi inversa e le membrane di nanofiltrazione, sono generalmente costose. Mentre la separazione della membrana ha bassi costi operativi, l'investimento iniziale è elevato, il che può limitare la sua grande applicazione in scala - in alcune applicazioni.

Destione della vita della membrana: le membrane sono soggette all'invecchiamento e alla ridotta permeabilità per lunghi periodi di utilizzo, che richiedono una sostituzione regolare. Ciò aumenta i costi operativi e la frequenza di manutenzione.

Capacità di recupero della membrana limitata: mentre la separazione della membrana può separare efficacemente e recuperare i metalli preziosi, le membrane hanno una scarsa selettività per alcune piccole molecole o ioni caricati. Nelle acque reflue contenenti alta salinità o materia organica, le membrane potrebbero non recuperare efficacemente ioni metallici preziosi.

2.5.4 Fattori di influenza
Dimensioni e proprietà dei pori di membrana: diversi tipi di membrana hanno permeabilità diverse per le sostanze e la selezione della membrana appropriata è la chiave per garantire un efficiente recupero prezioso in metallo. Le membrane con dimensioni dei pori più piccole possono filtrare efficacemente piccole molecole o ioni metallici, mentre le dimensioni dei pori più grandi sono adatte per filtrare particelle più grandi.

Pressione operativa e portata: la separazione della membrana richiede generalmente una certa pressione. La pressione eccessivamente bassa può comportare risultati di separazione non ottimali, mentre una pressione eccessivamente elevata può aumentare il consumo di energia e accelerare l'invecchiamento della membrana. La regolazione della portata influisce inoltre anche l'efficienza di separazione e i parametri operativi devono essere ottimizzati in base alle caratteristiche delle acque reflue.

Composizione chimica delle acque reflue: il tipo e la concentrazione della materia disciolta nelle acque reflue influenzano significativamente il processo di separazione della membrana. Alte concentrazioni di sali, materia organica disciolta o colloidi possono causare incrostazione della membrana, influendo così sull'efficienza di recupero.

pH e temperatura: il pH e la temperatura della soluzione influenzano anche le prestazioni della membrana. Alcuni materiali di membrana possono essere sensibili agli ambienti acidi o alcalini, quindi le condizioni operative devono essere regolate in modo appropriato per evitare il degrado o la perdita di prestazioni.

2.6 Metodo elettrochimico
2.6.1 Principio
Il metodo elettrochimico utilizza la differenza di corrente o potenziale per indurre reazioni redox sugli elettrodi, recuperando e separando ioni metallici preziosi. Il principio di base è che l'applicazione di una tensione a una cella elettrolitica induce una reazione di riduzione di ioni metallici preziosi nella soluzione sulla superficie dell'elettrodo, dove vengono depositati, recuperando così i metalli preziosi. I metodi elettrochimici includono generalmente elettrolisi, dissoluzione anodica e deposizione elettrochimica.

Durante il processo di recupero elettrochimico, la corrente nella cella elettrolitica riduce gli ioni metallici nell'elettrolita alla loro forma metallica, che viene quindi depositata sul catodo tramite gli elettrodi. L'efficienza di recupero dei metalli preziosi è strettamente correlata a fattori come la densità di corrente, la composizione degli elettroliti, la temperatura e il pH.

Processo di base di elaborazione elettrochimica:

Elettrolisi: l'azione di una corrente elettrica riduce ioni metallici preziosi in soluzione al metallo. Ad esempio, gli ioni dorati (Au³⁺) sono ridotti in oro (Au) al catodo e gli ioni palladium (PD²⁺) sono ridotti al palladio (PD) nel catodo.

Reazione dell'elettrodo: le reazioni all'anodo e al catodo comportano la riduzione e l'ossidazione dei metalli preziosi. La dissoluzione del metallo si verifica sull'anodo, mentre la deposizione di metallo si verifica sul catodo.

Processo di separazione: durante l'elettrolisi, gli ioni metallici preziosi vengono ridotti e depositati sul catodo, mentre i metalli di impurità rimangono in soluzione o deposito sull'anodo. Controllando le condizioni di elettrolisi, i metalli preziosi specifici possono essere recuperati selettivamente.

I vantaggi chiave dei metodi elettrochimici sono il loro efficiente recupero di metalli preziosi e la loro capacità di ottenere separazioni di metalli relativamente precise. Questo metodo è ampiamente utilizzato nel raffinazione dei metalli preziosi, nel trattamento delle acque reflue e nel recupero dei metalli.

2.6.2 Vantaggi
Alta selettività: i metodi elettrochimici possono separare efficacemente e recuperare metalli preziosi in un breve periodo di tempo. Ciò è particolarmente vero quando le acque reflue contengono più ioni metallici. Regolando le condizioni di elettrolisi, il metallo prezioso target può essere recuperato selettivamente.

Elevata efficienza di recupero: in condizioni di elettrolisi appropriate, i tassi di recupero dei metalli preziosi sono generalmente elevati, raggiungendo quasi il 100%. L'efficienza di recupero può essere ulteriormente migliorata ottimizzando i parametri come densità di corrente e pH.

Inquinamento - libero: rispetto ad alcuni metodi chimici tradizionali (come le precipitazioni e l'estrazione), i metodi elettrochimici non richiedono l'uso di reagenti chimici, evitando così la potenziale contaminazione secondaria causata da reagenti chimici.

Risparmio energetico: rispetto ad altre energie - Tecnologie di recupero intensiva (come la fusione di temperatura - alta), i metodi elettrochimici consumano meno energia, specialmente se operati a bassa tensione, riducendo efficacemente il consumo di energia.

Funzionamento semplice: le apparecchiature elettrochimiche sono relativamente semplici e possono essere automatizzate, rendendolo adatto per un grande recupero di metallo prezioso - in scala. Inoltre, la cella elettrolitica può essere progettata in modo flessibile per soddisfare diversi requisiti di capacità di elaborazione.

2.6.3 Svantaggi
Processo di elettrolisi limitato: l'efficienza di recupero dei metodi elettrochimici è influenzata da condizioni come composizione elettrolitica, temperatura, pH e densità di corrente. I parametri operativi richiedono un controllo attento, altrimenti può derivare una bassa efficienza di recupero.

Scarsa selettività: sebbene i metodi elettrochimici possano recuperare in modo efficiente i metalli preziosi, per alcuni acque reflue complessi, se i potenziali di riduzione dei metalli preziosi e di altri metalli sono simili, può verificarsi codeposizione, riducendo la selettività di separazione.

Corrosione dell'elettrodo: un uso esteso, gli elettrodi possono corrodere o essere contaminati, influenzando le loro prestazioni. La stabilità del materiale dell'elettrodo può essere particolarmente scarsa in condizioni di alta acidità o alta temperatura.

Investimenti elevati delle apparecchiature: sebbene i metodi elettrochimici abbiano bassi costi operativi, gli investimenti iniziali delle apparecchiature sono relativamente elevati, in particolare a causa della necessità di celle elettrolitiche e materiali elettrodi di qualità -.

2.6.4 Fattori di influenza
Composizione degli elettroliti: la composizione dell'elettrolita è cruciale per l'efficienza del recupero prezioso in metallo. L'acidità, altri ioni disciolti e la concentrazione di ioni metallici preziosi nell'elettrolita influenzano tutti l'efficacia del processo di elettrolisi. La regolazione del valore del pH dell'elettrolita può ottimizzare la reazione di riduzione degli ioni metallici. Densità di corrente: la densità di corrente influisce direttamente sulla velocità e l'efficienza della riduzione degli ioni metallici. Una densità di corrente troppo bassa può portare a una velocità di deposizione troppo lenta di metalli preziosi, mentre una densità di corrente troppo alta può portare al verificarsi di reazioni laterali, come l'evoluzione dell'idrogeno, che influenza l'efficienza di recupero. Temperatura: la temperatura ha un'influenza importante sul tasso di reazioni elettrochimiche. Temperature più elevate di solito possono accelerare la reazione di riduzione degli ioni metallici, ma una temperatura troppo alta può causare decomporre l'elettrolita nella soluzione o il materiale dell'elettrodo. Materiale dell'elettrodo: la scelta del materiale dell'elettrodo influenzerà l'effetto del metodo elettrochimico. La conduttività, la resistenza alla corrosione, l'attività superficiale e altre proprietà dell'elettrodo determinano direttamente l'effetto di deposizione del metallo. I materiali elettrodi comunemente usati includono grafite, platino elettroplato, elettrodi in titanio, ecc.

(1) I metalli preziosi per l'industria della produzione di elettronica e semiconduttore sono ampiamente utilizzati nell'industria elettronica per l'elettroplaggio, l'imballaggio dei fili, l'interconnessione CHIP e altri processi. I metalli comuni includono oro (AU), argento (AG), palladio (PD) e platino (PT). Le principali fonti di acque reflue includono acque reflue del lavaggio della linea elettroplante, acque reflue, fluido per la pulizia, ecc.

(2) Industria elettroplante e di trattamento superficiale

L'industria elettroplante è una delle principali fonti di emissioni di inquinanti preziosi in metallo. Oro, argento, palladio, ecc. Sono ampiamente utilizzati per il trattamento superficiale di parti o gioielli finali alte -. Esistono principalmente metalli preziosi sotto forma di complessi o ioni nell'acqua risciacquo e nelle acque reflue.

(3) Industria farmaceutica e di imaging

Alcuni preparativi medici, x - sviluppatori di film Ray e agenti di contrasto di risonanza magnetica nucleare contengono metalli preziosi come argento e platino. Il trattamento di tali acque reflue non solo comporta il recupero delle risorse, ma deve anche impedire a sostanze tossiche di causare danni all'ambiente.

(4) Industria della metallurgia e minerario

Alcuni metalli preziosi vengono persi sotto forma di soluzione durante l'idrometallugia o il pretrattamento del minerale. La separazione della membrana, l'elettrochimica e altri metodi possono essere utilizzati per recuperare in modo efficiente rari metalli preziosi come oro, platino e palladio da percolato o sterili.

(5) Rigenerazione del catalizzatore automobilistico e dei materiali di scarto

Catalizzatori automobilistici dei rifiuti, componenti elettronici, acque reflue per lucidatura di gioielli, ecc. Sono tutte importanti fonti di recupero prezioso in metallo. Sebbene il contenuto prezioso in metallo in questi acque reflue sia bassa, i tipi sono complessi e le forme sono diverse, che richiedono un trattamento completo multi -.

(1) Ricerca e sviluppo di alte efficienza- e basse tecnologie di consumo di energia -

La tecnologia di recupero dei metalli preziosi delle acque reflue si concentrerà sul miglioramento dell'efficienza del recupero e sulla riduzione del consumo di energia, in particolare nella separazione della membrana e nei metodi elettrochimici, all'ottimizzazione dei materiali di membrana, al miglioramento dei materiali degli elettrodi e alle condizioni di elettrolisi e al miglioramento dell'economia e della sostenibilità della tecnologia. In particolare, il consumo di energia - basso e le tecnologie di costo - basse diventeranno al centro della ricerca e dello sviluppo tecnologico.

(2) Multi - Integrazione tecnologica

Con i vantaggi e i limiti di vari metodi di recupero, la tecnologia preziosa di recupero dei metalli raggiungerà sempre più una combinazione di più tecnologie in futuro. Ad esempio, l'uso combinato della separazione della membrana e dell'estrazione del solvente può massimizzare i vantaggi di entrambi e ottenere un recupero più efficiente. Allo stesso tempo, la combinazione di precipitazioni chimiche e metodi elettrochimici può anche consentire all'estrazione del metallo direttamente mediante elettrolisi dopo la reazione, ottenendo un maggiore recupero della purezza.

(3) Applicazione di nuovi materiali e catalizzatori

L'applicazione di nuovi materiali porterà più possibilità per il miglioramento della tecnologia di recupero dei metalli preziosi. Ad esempio, nanomateriali, materiali di adsorbimento magnetico, resine funzionali, liquidi ionici e altri materiali hanno mostrato una forte selettività e un'elevata efficienza nel recupero prezioso dei metalli. In futuro, la ricerca si concentrerà ulteriormente su come migliorare la riproducibilità, la durata e l'economia di questi nuovi materiali per ridurre il lungo costo del termine - del recupero prezioso in metallo.

(4) tecnologia ecologica
Nel processo di recupero prezioso in metallo, i problemi di protezione ambientale sono particolarmente importanti. La tecnologia di riciclaggio prestarà sempre più attenzione alla riduzione dell'inquinamento secondario, alla riduzione dell'emissione di sostanze dannose e al miglioramento della protezione ambientale attraverso l'uso di materiali biodegradabili o solventi verdi. Ad esempio, l'uso di solventi verdi