Ученые разработали новый безопасный метод получения платины из отработанных катализаторов. Вместо агрессивных и вредных реагентов они использовали комбинацию перекиси водорода и соляной кислоты. Такой подход исключает токсичные выбросы и обеспечивает высокий выход металла. Результаты исследования опубликованы в журнале Цветные металлы.
Платина нужна не только для ювелирных украшений. Этот металл является стратегически важным сырьем для нефтеперерабатывающей, химической и автомобильной промышленности. При этом месторождения платины истощаются. Легкодоступные запасы сокращаются, а для добычи новой руды приходится забираться глубже, что сложнее и дороже. Это делает все более привлекательной переработку вторичного сырья, например, отработанных автомобильных и нефтехимических катализаторов. В них платина нанесена на керамическую основу, и после выработки ресурса такой катализатор становится источником ценного металла. Однако традиционные методы извлечения платины крайне агрессивны для окружающей среды и человека: они требуют токсичных окислителей и сопровождаются выбросами ядовитых газов.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН и СФУ предложили экологически безопасный способ извлечения платины из отходов, который не оставляет после себя токсичных газов. Специалисты использовали в качестве окислителя перекись водорода и растворили платину в солянокислой среде в автоклавных условиях.
Платина — благородный металл, и просто так в соляной кислоте не растворяется. Чтобы металл перешёл в раствор, его нужно окислить. Для этого ученые использовали перекись водорода. При нагреве перекись вступает в реакцию с соляной кислотой и образует молекулярный хлор. Он выступает эффективным окислителем, который способен легко проникать к частицам платины и быстро реагировать с ней. При этом весь процесс происходит в автоклаве — герметичном химическом реакторе, работающем по принципу «скороварки». Он позволяет нагревать растворы под высоким давлением, не давая им выкипать, и надежно «запирает» все газы внутри, не выпуская их в атмосферу. Поэтому опасный хлор не улетучивается, а целиком расходуется в автоклаве.
Дальше в дело вступает соляная кислота. Платина переходит в раствор, а керамическая основа не растворяется. Полученную смесь фильтруют, отделяя раствор платины от керамики. После этого платину можно выделить из раствора известными способами, например, осаждением.
«Наш подход гарантирует полный перевод платины в термодинамически устойчивую форму и представляет собой экологически безопасную альтернативу традиционным нитратно-хлоридным методам. Он позволяет извлечь до 98% металла. Разработанный метод может быть масштабирован и адаптирован для комплексной переработки вторичного платиносодержащего сырья», — комментирует Роман Борисов, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.
«Ключевое преимущество нашего подхода в управляемости процесса. Повышая концентрацию кислоты, мы создаем условия, при которых молекулярный хлор работает как высокоэффективный промежуточный окислитель прямо у поверхности металла, постоянно регенерируя под действием пероксида водорода. Это гарантирует полный и быстрый перевод платины в раствор даже из трудноизвлекаемых форм. Метод полностью исключает применение нитратов, не требует сложной газоочистки и может быть легко адаптирован не только для переработки вторичного сырья, но и для аналитической пробоподготовки и синтеза платиносодержащих прекурсоров высокой чистоты», — комментирует руководитель проекта Олег Белоусов, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.
Исследование поддержано Российским научным фондом (проект №25–29–00159).
Изображение: Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской Академии наук»
