[發明專利]一種處理含貴金屬污水并回收高純度貴金屬單質的還原性離子交換膜及其制備、應用

有效

• 申請號: 202011294781.1
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112537821B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 王挺;劉鑫蕊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F1/42
• 分類號: C02F1/42;C02F1/70;C22B7/00;C22B11/00;C02F101/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于貴金屬污水回收處理領域，涉及一種處理含貴金屬污水并回收高純度貴金屬單質的還原性離子交換膜及其制備、應用，以WO₃粉末制備的膜用作還原性離子交換膜材料，首先在酸性溶液中充氫離子使其變為還原態，然后將其置于含貴金屬離子污水中使得貴金屬離子在還原性離子交換膜表面被還原為單質，還原出來的貴金屬單質極易被回收。該方法所用器件裝置簡單，不需要消耗大量的化學試劑，以氫離子作為交換離子可以避免二次污染，該膜在酸性環境下具有高度的穩定性，可以直接應用在酸性的貴金屬污水中，WO₃具有合適的氧化還原電位，對貴金屬離子具有高度的選擇性，能夠很方便快速的以單質態回收貴金屬，且具有優秀的循環使用性能。

技術領域

本發明涉及一種基于三氧化鎢用于貴金屬污水處理并有效回收高純度貴金屬單質的還原性離子交換技術，屬于貴金屬污水回收處理領域。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

貴金屬主要包括8種金屬元素，例如金，銀、鈀和鉑等，由于其獨特的物理和化學特性，如優異的催化活性，良好的導電性和耐腐蝕性，在珠寶、電子設備、催化劑等行業中扮演著非常重要的角色。同時，貴金屬在地殼中的儲量非常少，其主要來源為自然礦石，因此貴金屬是一種及其稀有并且昂貴的資源。但在過去的二十年里，因全球工業的快速發展和人類需求的日益增長，電子行業和催化劑行業消耗了工業生產中90％以上的貴金屬，大量的貴金屬以污水的形式被流失，并且有相關報道明確指出貴金屬污水中的某些貴金屬含量比自然礦石中的儲量還要高。如果對貴金屬污水不進行專業處置，不僅會造成寶貴資源的大量浪費，還會對環境和人體健康造成嚴重的威脅。因此，貴金屬的回收，提純和再利用有利于生態文明建設和可持續發展。

目前針對這種含有貴金屬離子的污水化學沉降法、絮凝或混凝法、離子交換法、吸附法、膜過濾法和電化學法等。其中，化學沉降、絮凝和混凝法需要添加大量沉降劑、絮凝劑和混凝劑等化學試劑，增加了操作成本并且去除效率低，產物通常為含有貴金屬離子的污泥，需要進行二次處理回收；離子交換法需要對離子交換材料進行預處理，操作成本高，處理效果高度依賴目標金屬元素種類，不適用于同時去除多種貴金屬；膜過濾法受到膜污染和循環穩定性差的限制；吸附法因受到容量的限制，可有效處理的貴金屬污水量較低；電化學法由于擴散電流密度小，不適用于低濃度貴金屬離子污水回收中，并且該法去除效率相對較低。有研究人員使用自制的煤基材料作為工作電極，施加一定電壓，回收低濃度貴金屬廢水中的貴金屬元素，但是這一過程需要大量電能輸入，回收過程中需要對體系加熱，在足夠高的電壓和合適溫度下才能有效回收貴金屬，這一電化學反應過程成本高，消耗大，只能對貴金屬離子進行富集，無法直接回收貴金屬單質。

發明內容

針對目前技術的不足，本發明提供了一種從貴金屬污水中直接回收高純度貴金屬單質的還原性離子交換方法，該方法以WO₃作為還原性離子交換膜材料的活性物質，利用WO₃較低的氧化還原電勢將貴金屬離子直接從其水溶液中還原至單質狀態并進行回收。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面，提供了一種處理貴金屬污水并回收高純度貴金屬單質的還原性離子交換膜，包括：

附著在集流體上的活性層；

所述活性層中含有WO₃。

本發明技術裝置簡單，還原過程中無需對電極參加，使用氫離子作為交換離子可避免二次污染，可以直接在酸性環境下使用，不需要投入大量的化學試劑，對貴金屬離子具有高度的選擇性，利用綠色清潔的電能還原貴金屬離子，因此可以輕松環保的回收貴金屬單質。制備的還原性離子交換經過50次循環后對氫離子仍能保持在一個良好的電容量，具有優異的循環利用性能。