P- 952 铂功能交换树脂的应用

索永喜

（徐州浩通新材料科技股份有限公司，江苏 徐州221004）

铂族元素是近两百年来才陆续发现的新金属，主要包含铂（Pt）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（Ir）、钌（Ru）、铑（Rh）6 种元素，在地壳中的丰度低于1ng·g-1，其中，Pt 的丰度最高为0.4ng·g-1[1]。铂族金属具有极好的抗腐蚀性和抗氧化性，具有熔沸点高的性质，因而是优良的高温耐腐蚀金属材料[2]。铂族金属中铂的物理化学性质优良，在工业生产中被广泛应用，如医药、石油及石油化学工业的催化、汽车工业、燃料电池、电子工业等领域，随着科技的进不，铂的应用领域会越来越广[3]。随着铂金属的矿产资源越来越少，因此，从各类含铂废催化剂、含铂镀液、废矿渣、生产制造过程中产生的废料中高效回收铂对其二次资源综合应用具有重要意义，而国内对铂的二次回收技术还存在很多问题，严重制约其在各领域的应用发展。研究铂的分离提取具有重要意义。

1 离子交换树脂的组成

离子交换树脂由三种单元结构组成，一是不溶性空间网状骨架，二是骨架上连接的特殊功能基团，三是特殊功能基团带有的与交换电荷想法的离子[4]。离子交换树脂也是一种具有特殊功能基的高分子化合物。解离时，能够提供阳离子与溶液中的目标阳离子进行交换的树脂叫做阳离子交换树脂；解离时，能够提供阴离子与溶液中的目标阴离子进行交换的树脂叫做阴离子交换树脂[5-6]，它们通常被列入高分子领域。本文所使用的P-952 功能树脂即为弱碱性阴离子交换树脂。

离子交换树脂不溶于一般的酸性和碱溶液，也不溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮和烃类等。离子交换树脂是一种具有多孔性海绵状固体高分子物质，既不溶解也不熔融。功能基固定在网络骨架上不能自由移动，但功能基所带的可以解离的离子却能自由移动，再生时，在不同的外界条件下，与周围的同类型的其它离子互相交换，将吸附的目标离子进行解吸。通过控制树脂上的可交换离子，提供适宜的交换条件，如通过改变溶液浓度差、利用离子亲和力的差别等因素，使树脂与要交换的同类型离子进行反复交换，从而达到分离、浓缩、提纯、净化等的目的。

离子交换树脂提取铂的方法具有分离效率高、污染少、简单、经济等优点，对于金属元素的分离十分有效。随着树脂的种类不断增加，应用的领域也越来越广泛，因此，开发具有选择性好、高吸附率等优良性能的新型树脂成为了国内外研究的热点。某公司在自主研发的P-952 功能树脂具有交换效率高、易解吸和再生等优点，但在使用过程中树脂上会残留少量的铂，本文探讨了树脂交换过程并对残留原因进行了分析。

2 P-952 功能树脂

P-952 功能树脂是一种弱碱性阴离子树脂，该树脂为一种专门用于贵金属铂、铼回收的树脂，已使用多年，树脂吸附铂、铼效果好，解析和再生简单容易，P-952 功能树脂属于苯乙烯系大孔径阴离子交换树脂，在酸性条件下，氯离子与铂能形成稳定的配阴离子PtCl62-，而大部分的贱金属与氯形成配阴离子的能力很差，在溶液中以阳离子的形式存在。通过调节pH 的大小，使树脂上的特殊功能团和金属铂的配阴离子发生配位反应，与碱性阴离子树脂进行交换，在树脂上以小分子螯合物的结构稳定存在，即吸附过程。从而达到铂金属元素的富集，同时也与贱金属进行了分离。

P-952 功能树脂和OH- 有较大的亲和力，可用氢氧化钠溶液洗脱树脂上的铂，从而实现将铂与树脂分离，形成高浓度的含铂溶液。树脂上的铂洗脱下来后，再用一定浓度的盐酸将树脂再生，从而实现树脂的循环往复使用。

3 P-952 功能树脂交换铂

离子交换技术在铂族金属的富集、分离提纯过程中有着广泛的应用，与化学法、萃取法等其他传统的冶金方法相比，离子交换法具有设备简单、易于操作、流程短、交换率高等一系列的优点[7，8]，因此，利用具有选择性的功能离子交换树脂分离、净化和提取铂族金属成为当前铂族金属分离的主要方法之一。

以P-952 功能树脂交换铂为例，一组交换柱采用三根交换柱串联，每根内径280mm，高度2000mm 交换柱，日交换溶液量每天可达到5m3，交换流速200L/h，首柱吸附率可达到90%，尾柱尾液中铂离子浓度小于2ppm，总体吸附率可达到99%，通过调节不同阀门的开关闭，三根交换柱可随机互换，每根均可作为首、次、尾柱。

4 P-952 功能树脂残留铂的原因分析

由于铂族金属比较稀少，价格昂贵，因此对铂族金属废料进行回收，达到循环使用，是一项十分重要的工作。

树脂在使用过程中由于自身要经受介质、负荷、以及溶液中不溶物的反复摩擦、冲击以及解吸和再生过程中溶液酸、碱性和及反应过程中吸热和放热造成的冷、热变化等各种力学作用，强度小的树脂烃质基体表面易遭破坏，部分小颗粒树脂会粉化，树脂在交换前后以及再生过程中也会产生空间结构的改变，会使杂质卡在原来进入树脂内，杂质的存在会占有树脂内的有效空间，从而阻塞孔道。另外溶液中少量不溶细颗粒物交换过程中会围堵在树脂周围，解吸时由于冲洗不彻底，树脂内部的交换孔道被杂质堵塞或表面被覆盖，或交换基团被占用，使树脂的交换能力明显下降，再生困难，此外树脂上吸附铂解吸不完全，少量铂残留在树脂上。

图1 P-952 树脂沉淀铂的质量分数

在石油化工及石油精炼过程中，常以铂作为催化剂。石化行业所使用的含铂催化剂工况复杂，部分催化剂表面会残留少量钼、钴、镍等少量使树脂中毒的贱金属，此部分少量金属离子会破坏树脂的结构，交换基因降解或交联导致结构断裂，这种污染对于树脂来说是不可逆的，无法还原，导致使树脂老化，也会在一定程度上影响吸附、解吸。

5 P-952 功能树脂提取铂的工业实践

根据某公司生产经验，P-952 功能树脂残留铂金量如图1所示。

从图1 可以看出，树脂沉淀铂金量与流经树脂的铂金量有关，树脂上沉淀铂金量随着流经树脂上铂量的增加而逐渐增加，最终趋于稳定，最终稳定在4%～5%。

6 结论

6.1 P-952 功能树脂对铂离子具有极强的选择性吸附性P-952 功能树脂在使用过程中残留铂金随着使用频次的增加而逐渐增多，残留树脂上的铂金达到一定量后，处于动态平衡，最终残留量维持在4.5%上下。

6.2 由于铂金价值高，树脂中残留铂对企业运行成本会造成一定影响，此部分铂金如何回收有待进一步研究。