贵金属铂、钯、铑含量检测及判定规范

谭涛(中海油(山西)贵金属有限公司，山西 晋中 030600)

0 引言

降低污染排放是环境保护中有效的方式，可以分为机内净化和机外净化两种方式。以生成机理为主要的出发点，改造发动机的燃烧方式称之为机内净化，可以对发动机的整体燃烧过程进行改善。在进入大气之前将尾气当中含有的有害物质进行处理，使其转化为无害气体的方式，被称之为机外净化方式。现阶段催化转化器的净化处理过程中，属于机外净化的核心部件构件，可以实现通过铂、钯、铑等金属材料的有效净化，实现废气处理，此种催化转化器主要应用于摩托车当中，实现尾气的净化排放控制[1]。

1 实验方法

实验方式主要分为酸溶解、碱溶解以及共沉淀富集及试液分析这三种方式。在酸溶解方式当中，需要将催化转化器放入到2 000 mL的烧杯当中，并且按照1：1的比例进行盐酸的配比。需要将其进行充分溶解之后,对剩下的外筒进行去除,利用超声波清洗机进行清洗。在清洗之后的溶液和原本的溶液实现混合之后,可以得到混合溶液A，过滤之后所产生的物质在蒸馏水的作用下进行洗涤。需要值得注意的是，洗涤的次数需要保证在三次以上，在这个过程当中产生的滤液和洗涤液体可以将其标记为B[2]。

在碱溶解当中，对上述产生的物质利用坩埚来进行干燥，干燥箱在120 ℃的温度进行烘干。利用马弗炉在300 ℃的状态下保持碳化30 min，然后进行700 ℃的保温操作，保温1 h之后进行冷却。在冷却之后加入4倍过氧化钠粉末，在马弗炉当中保持770 ℃的状态持续半个小时，等到冷却之后取出。利用1 000 mL的坩埚和100 mL的水来进行加热溶解，冷却后增加10倍量的浓盐酸进行加热沸腾，得到溶液C。进行溶液酸度的调整之后，把容液标记为V总。在共沉淀富集及试液分析的实验当中，从上一步骤得出的V总取出100 mL的溶液，放置到500 mL的烧杯当中，利用1：3的比例将200 mL的盐酸和 5 mL的HBF4进行融合，加热沸腾30 min。然后，将氯化碲和氯化亚锡来进行加热，其容量均为10 mL，保持15 min微沸腾之后加入5 mL的氯化亚锡溶液及1 mL氯化碲溶液，保持微沸腾半个小时，冷却后进行过滤。在过滤过程中，利用微孔滤膜过滤共沉淀物，将微孔滤膜和滤渣在水中进行溶解，根据ICP或者AAS的方式进行分析研究，可以得出其制备溶液当中的贵金属含量。在现阶段的摩托车检测机构当中被广泛地应用的方式为AAS方式[3]。

2 实验解析

2.1 酸溶解

在酸溶解的过程中，想要实现三效催化剂的有效应用，需要利用堇青石蜂窝陶瓷来作为载体，化学表达式为Mg2Al3。在以贵金属主要为催化活性组的成分当中，助剂主要为稀土。考虑到铂族金属在酸和化学试剂的抗腐蚀性方面具有良好的性能，铂不能使用普通酸来进行分解，而是需要缓慢的在水中进行溶解，生成氯铂酸物质。钯对酸的抗腐蚀能力比较差，可以很快地溶解于硝酸。铑与酸性物质和化学试剂的单一侵蚀反应活性较差，在水中也很难溶解。因此，贵金属铂、钯、铑的化学性质均属于不溶解于盐酸的物质，在酸溶解的过程中，依然是原子状态。在酸溶解的步骤当中，主要是利用催化转化器作为载体进行有效的溶解。溶解之后，得到的溶液B的成分当中，主要包含了Cl1－、Fe3+、Mg2+、La3+、Ce4+，并且其中还存在微量的Al3+、Si4+、H2[PtCl6］、H3[R hCl3］、H2[PbCl4］物质。如果在溶解过程当中催化转化器的材料不相同，还可能存在其他成分，包括 Zn2+、Ca2+、Mn2+、Co2+、Ni2+、Cr3+、Zr4+、Cu2+等。

在过滤的整个过程当中，用滤纸将滤渣划分为多个成分，包含没有溶解和溶解的元素，其中Al2O3、SiO2、Pt、Pb、Rh为没有溶解的元素。在酸溶解作用之后，其本身在固体状态中所包含的催化剂可以实现对溶液和滤渣的有效溶解。值得注意的是，其中本身的贵金属原子以原子状态的方式存在[4]。

2.2 碱溶解分析

在和过氧化钠和氢氧化钠的混合物产生混合作用之后，铂族元素需要借助高铝坩埚在高温状态下进行熔融操作，使其中的铂族元素渣滓在碱的作用下充分溶解。利用碱熔法进行溶解，铂族元素与过氧化钠反应，可以完全分解。实验中过氧化钠本身的用量相对较多，比较容易造成污染，因此需要提出和富集溶解物质，在《贵金属铂钯铑含量检测及判定规范》中，对共沉淀富集和微孔滤膜的操作规程进行了规定，规定在碱溶解的结合当中，需要对共沉淀的富集和微孔滤膜过滤，有效地实现对样品中所包含的贵金属铂、钯、铑的含量不产生破坏，同时还可以去除其他元素产生的干扰现象。

在铂族元素的抗酸性分析的过程当中，铂元素和钯元素都可以溶解于水中，但是铑不能溶解于水，因此碱溶解的操作主要是对难溶解的铑进行处理，其在滤渣当中产生的Al2O3、SiO2都会被碱所溶解。在氢氯酸当中，铂物质可以分为两种类型的络合物，分别为Na2[PtCl4]和Na[PtCl6]，钯和铂一样可以形成两种类型的络合物，分别是Na2[PtCl4]和Na2[PtCl6]，其 中Na2[PtCl4]、Na2[PtCl4]相 较Na[PtCl6]、Na2[PtCl6]来说稳定性相对较高。保持存在的物质为铑的络合物、铑本身的氯络合物Na2[RhCl5H2O]和铑的含水五氯络合物质Na2[RhCl5H2O]。在强碱溶液当中，氯离子会逐渐的取代羟基离子，形成一个可溶解的氯羟化合物质。由此可见，在V总溶液当中包含着上述溶解所得出的所有成分元素，其中分别为: Na2[PtCl4]、Na2[PtCl6]、Na2[9PbCl4]、Na2[PbCl6]、Na3[RhCl6]、Na2[RhCl5H2O]、 Cl1－、Fe3+、Mg2+、La3+Ce4+、Al3+、Si4+、Zn2+、Ca2+、Mn2+、Co2+、Ni2+、Cr3+、Zr4+、Cu2+等成分[5]。

2.3 共沉淀富集解析

通过上述处理后得到的溶液，包含铁、铬、镍、钠、铝等大量基本元素，可以利用原子吸收法来对其进行测定，由于溶液本身所含有的基本元素含量要高出贵金属一千多倍，因此很容易产生干扰和谱线重叠现象。由此可见，在共沉淀富集解析的过程中，贵金属在沉淀剂的作用下可以对其他元素实现过滤，由此区隔贵金属和分离元素，控制其他元素对贵金属测定形成的干扰。

在共沉淀分离富集贵金属的过程中，利用碲进行实验，其中的用量需要科学选择。碲如果用量不足，就会造成贵金属元素沉淀不完全，结果偏低；如果用量过多那么对于后续的待测样本溶液来说，其本身所包含的碲含量相对较高，可能在原子吸收光谱仪中造成污染。在不同用量的碲加入之后，利用等离子光谱仪进行测定，结果可以发现，在铂、钯、铑的测定当中，利用500 μg贵金属铂、钯、铑和50 mL的空白溶液进行溶液的制定，并在其中加入5 mg的氧化碲，其中的铂、钯、铑可以实现定量吸收。催化转化器中的贵金属的总含量需要在0.16 g以下，因此在总溶液当中，总溶液量一般为1 L或者是2 L，其共沉淀的溶液的比例占比只占10%或者是20%，因此在实验当中加入137.5 mg的氯化碲即可满足要求。实验过程中，为了还原溶液中的贵金属以及高价氧化物质，可以加入氯化亚锡，氯化亚锡和贵金属产生共沉淀的效应，提升贵金属的回收率[6]。

对于铂族金属来说，很容易还原元素状态。在共沉淀富集实验中，会将大部分贵金属元素进行过滤，但是相对于铂族元素来说，会产生还原效果，还原之后得出极细粉末，呈现出黑色状态，被称之为铂黑、钯黑以及铑黑。其中溶解于水的为铂黑和钯黑，不能溶解于水的为铑黑。过滤之后所产生的铝膜和黑色粉末，可以溶解于水，对其液体进行测试的过程需要测定铂钯的络合酸和元素形态的铑元素，其中包含了H2[PtCl4]、H2[PtCl6]、H2[PbCl4]、H2[PbCl6]。在测试液中，铑元素呈现出的状态不属于络合物质的状态，因此需要进行测量之前的充分摇匀，最终保证其测量的精确程度。

3 结语

综上所述，在催化转化器当中，对活性成分铂、钯、铑的化学行性质进行实验，展示每一个步骤所贵金属成分呈现出的化学状态，分析实验步骤和实验结果的影响因素，为实验人员提出了具体的理论指导，并对之后实验结果的影响因素以及不确定性提供出了具体的理论依据。