貴金屬鉑、鈀、銠含量檢測及判定規范

譚濤(中海油(山西)貴金屬有限公司，山西 晉中 030600)

0 引言

降低污染排放是環境保護中有效的方式，可以分為機內凈化和機外凈化兩種方式。以生成機理為主要的出發點，改造發動機的燃燒方式稱之為機內凈化，可以對發動機的整體燃燒過程進行改善。在進入大氣之前將尾氣當中含有的有害物質進行處理，使其轉化為無害氣體的方式，被稱之為機外凈化方式。現階段催化轉化器的凈化處理過程中，屬于機外凈化的核心部件構件，可以實現通過鉑、鈀、銠等金屬材料的有效凈化，實現廢氣處理，此種催化轉化器主要應用于摩托車當中，實現尾氣的凈化排放控制[1]。

1 實驗方法

實驗方式主要分為酸溶解、堿溶解以及共沉淀富集及試液分析這三種方式。在酸溶解方式當中，需要將催化轉化器放入到2 000 mL的燒杯當中，并且按照1：1的比例進行鹽酸的配比。需要將其進行充分溶解之后,對剩下的外筒進行去除,利用超聲波清洗機進行清洗。在清洗之后的溶液和原本的溶液實現混合之后,可以得到混合溶液A，過濾之后所產生的物質在蒸餾水的作用下進行洗滌。需要值得注意的是，洗滌的次數需要保證在三次以上，在這個過程當中產生的濾液和洗滌液體可以將其標記為B[2]。

在堿溶解當中，對上述產生的物質利用坩堝來進行干燥，干燥箱在120 ℃的溫度進行烘干。利用馬弗爐在300 ℃的狀態下保持碳化30 min，然后進行700 ℃的保溫操作，保溫1 h之后進行冷卻。在冷卻之后加入4倍過氧化鈉粉末，在馬弗爐當中保持770 ℃的狀態持續半個小時，等到冷卻之后取出。利用1 000 mL的坩堝和100 mL的水來進行加熱溶解，冷卻后增加10倍量的濃鹽酸進行加熱沸騰，得到溶液C。進行溶液酸度的調整之后，把容液標記為V總。在共沉淀富集及試液分析的實驗當中，從上一步驟得出的V總取出100 mL的溶液，放置到500 mL的燒杯當中，利用1：3的比例將200 mL的鹽酸和 5 mL的HBF4進行融合，加熱沸騰30 min。然后，將氯化碲和氯化亞錫來進行加熱，其容量均為10 mL，保持15 min微沸騰之后加入5 mL的氯化亞錫溶液及1 mL氯化碲溶液，保持微沸騰半個小時，冷卻后進行過濾。在過濾過程中，利用微孔濾膜過濾共沉淀物，將微孔濾膜和濾渣在水中進行溶解，根據ICP或者AAS的方式進行分析研究，可以得出其制備溶液當中的貴金屬含量。在現階段的摩托車檢測機構當中被廣泛地應用的方式為AAS方式[3]。

2 實驗解析

2.1 酸溶解

在酸溶解的過程中，想要實現三效催化劑的有效應用，需要利用堇青石蜂窩陶瓷來作為載體，化學表達式為Mg2Al3。在以貴金屬主要為催化活性組的成分當中，助劑主要為稀土。考慮到鉑族金屬在酸和化學試劑的抗腐蝕性方面具有良好的性能，鉑不能使用普通酸來進行分解，而是需要緩慢的在水中進行溶解，生成氯鉑酸物質。鈀對酸的抗腐蝕能力比較差，可以很快地溶解于硝酸。銠與酸性物質和化學試劑的單一侵蝕反應活性較差，在水中也很難溶解。因此，貴金屬鉑、鈀、銠的化學性質均屬于不溶解于鹽酸的物質，在酸溶解的過程中，依然是原子狀態。在酸溶解的步驟當中，主要是利用催化轉化器作為載體進行有效的溶解。溶解之后，得到的溶液B的成分當中，主要包含了Cl1－、Fe3+、Mg2+、La3+、Ce4+，并且其中還存在微量的Al3+、Si4+、H2[PtCl6］、H3[R hCl3］、H2[PbCl4］物質。如果在溶解過程當中催化轉化器的材料不相同，還可能存在其他成分，包括 Zn2+、Ca2+、Mn2+、Co2+、Ni2+、Cr3+、Zr4+、Cu2+等。

在過濾的整個過程當中，用濾紙將濾渣劃分為多個成分，包含沒有溶解和溶解的元素，其中Al2O3、SiO2、Pt、Pb、Rh為沒有溶解的元素。在酸溶解作用之后，其本身在固體狀態中所包含的催化劑可以實現對溶液和濾渣的有效溶解。值得注意的是，其中本身的貴金屬原子以原子狀態的方式存在[4]。

2.2 堿溶解分析

在和過氧化鈉和氫氧化鈉的混合物產生混合作用之后，鉑族元素需要借助高鋁坩堝在高溫狀態下進行熔融操作，使其中的鉑族元素渣滓在堿的作用下充分溶解。利用堿熔法進行溶解，鉑族元素與過氧化鈉反應，可以完全分解。實驗中過氧化鈉本身的用量相對較多，比較容易造成污染，因此需要提出和富集溶解物質，在《貴金屬鉑鈀銠含量檢測及判定規范》中，對共沉淀富集和微孔濾膜的操作規程進行了規定，規定在堿溶解的結合當中，需要對共沉淀的富集和微孔濾膜過濾，有效地實現對樣品中所包含的貴金屬鉑、鈀、銠的含量不產生破壞，同時還可以去除其他元素產生的干擾現象。

在鉑族元素的抗酸性分析的過程當中，鉑元素和鈀元素都可以溶解于水中，但是銠不能溶解于水，因此堿溶解的操作主要是對難溶解的銠進行處理，其在濾渣當中產生的Al2O3、SiO2都會被堿所溶解。在氫氯酸當中，鉑物質可以分為兩種類型的絡合物，分別為Na2[PtCl4]和Na[PtCl6]，鈀和鉑一樣可以形成兩種類型的絡合物，分別是Na2[PtCl4]和Na2[PtCl6]，其 中Na2[PtCl4]、Na2[PtCl4]相 較Na[PtCl6]、Na2[PtCl6]來說穩定性相對較高。保持存在的物質為銠的絡合物、銠本身的氯絡合物Na2[RhCl5H2O]和銠的含水五氯絡合物質Na2[RhCl5H2O]。在強堿溶液當中，氯離子會逐漸的取代羥基離子，形成一個可溶解的氯羥化合物質。由此可見，在V總溶液當中包含著上述溶解所得出的所有成分元素，其中分別為: 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

通過上述處理后得到的溶液，包含鐵、鉻、鎳、鈉、鋁等大量基本元素，可以利用原子吸收法來對其進行測定，由于溶液本身所含有的基本元素含量要高出貴金屬一千多倍，因此很容易產生干擾和譜線重疊現象。由此可見，在共沉淀富集解析的過程中，貴金屬在沉淀劑的作用下可以對其他元素實現過濾，由此區隔貴金屬和分離元素，控制其他元素對貴金屬測定形成的干擾。

在共沉淀分離富集貴金屬的過程中，利用碲進行實驗，其中的用量需要科學選擇。碲如果用量不足，就會造成貴金屬元素沉淀不完全，結果偏低；如果用量過多那么對于后續的待測樣本溶液來說，其本身所包含的碲含量相對較高，可能在原子吸收光譜儀中造成污染。在不同用量的碲加入之后，利用等離子光譜儀進行測定，結果可以發現，在鉑、鈀、銠的測定當中，利用500 μg貴金屬鉑、鈀、銠和50 mL的空白溶液進行溶液的制定，并在其中加入5 mg的氧化碲，其中的鉑、鈀、銠可以實現定量吸收。催化轉化器中的貴金屬的總含量需要在0.16 g以下，因此在總溶液當中，總溶液量一般為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%，因此在實驗當中加入137.5 mg的氯化碲即可滿足要求。實驗過程中，為了還原溶液中的貴金屬以及高價氧化物質，可以加入氯化亞錫，氯化亞錫和貴金屬產生共沉淀的效應，提升貴金屬的回收率[6]。

對于鉑族金屬來說，很容易還原元素狀態。在共沉淀富集實驗中，會將大部分貴金屬元素進行過濾，但是相對于鉑族元素來說，會產生還原效果，還原之后得出極細粉末，呈現出黑色狀態，被稱之為鉑黑、鈀黑以及銠黑。其中溶解于水的為鉑黑和鈀黑，不能溶解于水的為銠黑。過濾之后所產生的鋁膜和黑色粉末，可以溶解于水，對其液體進行測試的過程需要測定鉑鈀的絡合酸和元素形態的銠元素，其中包含了H2[PtCl4]、H2[PtCl6]、H2[PbCl4]、H2[PbCl6]。在測試液中，銠元素呈現出的狀態不屬于絡合物質的狀態，因此需要進行測量之前的充分搖勻，最終保證其測量的精確程度。

3 結語

綜上所述，在催化轉化器當中，對活性成分鉑、鈀、銠的化學行性質進行實驗，展示每一個步驟所貴金屬成分呈現出的化學狀態，分析實驗步驟和實驗結果的影響因素，為實驗人員提出了具體的理論指導，并對之后實驗結果的影響因素以及不確定性提供出了具體的理論依據。