贵金属催化剂三相萃取一步分离铂钯铑的机理研究

失效汽车催化剂是铂族金属最大的二次资源。由于铂族金属物化性质极为相似，并且价态多变，物种存在形态复杂，如何提高其分离选择性一直是铂族金属萃取冶金中的难题。传统的两相溶剂萃取分离铂钯铑工艺不得不采用多步的相平衡以提高其收率。.本课题拟采用液-液-液三相萃取的方法从失效汽车催化剂浸出液中一步萃取和同时分离铂、钯、铑。提出利用三相体系不同相间溶液微相聚集结构的差异性和可调控性，对铂、钯、铑三相分离选择性进行调控。研究三相体系成相过程溶液聚集结构的变化及相结构差异，探讨溶液微相介质环境变化影响铂、钯、铑配位行为及萃取体系分子间相互作用的原因，揭示铂、钯、铑三相选择性分配的关键控制因素，阐明铂、钯、铑三相萃取分离选择性产生的微观机理。为实现控制铂、钯、铑在三相间的选择性分配行为和富集走向提供理论依据。为发展铂族金属萃取分离新技术和新方法奠定基础。

本项目针对液-液-液三相体系从失效汽车催化剂浸出液中萃取并多液相一步分离铂钯铑新方法所涉及的关键科学问题，研究了三液相萃取过程三相体系的成相行为、相聚集结构变化与铂钯铑三相选择性富集分配行为的关系，探讨了溶液微相介质环境变化导致铂钯铑三相选择性分配的本质原因及关键控制因素，阐明了铂钯铑三相萃取分离过程的微观机理，为实现调控铂钯铑三液相萃取选择性分配行为和富集走向提供了理论依据。研究发现，二烃基硫醚/烷烃-聚乙二醇或环氧乙烷环氧丙烷共聚物-盐-含铂钯铑氯络离子水溶液组成的 “有机萃取剂-聚合物双水相”三相体系、二烃基硫醚/烷烃-乙腈-盐或小分子单糖或双糖-含铂钯铑氯络离子水溶液组成的“有机萃取剂-极性溶剂-水” 三相体系、以及二异戊基硫醚/烷烃-含铂钯铑氯络离子水溶液-疏水离子液体组成的“有机萃取剂-水-离子液体”三相体系均可实现三相萃取一步分离铂钯铑。铂钯铑以较高的分离系数在三相体系的三层液相分别选择性富集，其分配率均高达95%以上。萃取体系平衡水相酸度、介质盐种类和盐浓度、高分子聚合物/极性有机溶剂乙腈等成相组分浓度变化对铂钯铑三相分配行为有显著影响。三相体系成相过程各相体积相对变化与铂钯铑离子三相分配比和分离系数间存在定量数学关系。三相体系成相过程溶液微观聚集结构的变化及微相界面亲疏水性差异是导致铂钯铑离子选择性分配行为及萃取体系分子间相互作用变化的本质原因。利用三液相体系不同相间溶液微相聚集结构的差异和界面传质行为的可调控性，可实现对铂钯铑三相分离选择性进行调控。研究了铂钯铑和多种杂质离子共存条件下，杂质离子三液相分配与铂钯铑三液相分配行为的差异，通过控制杂质金属离子三液相富集走向，可实现短流程萃取分离多金属复杂溶液中的目标金属铂、钯、铑。研究成果为发展铂族金属萃取分离新技术和新方法奠定了基础。研究工作在国内外核心期刊发表相关学术论文20篇（其中SCI收录17篇，EI收录20篇），发表国际会议论文14篇（其中ISTP收录10篇），迄今总计被引用次数达56次，其中SCI 引用51次，最高单篇SCI 被引用10 次，并应邀作大会特邀报告和专题报告5次。申请国际专利（美国专利）1项，中国发明专利15项，其中已授权8项。培养研究生9名。