鉑族金屬 (PGM) 是稀有的貴金屬，包括鉑 (Pt)、鈀 (Pd)、銠 (Rh)、銥 (Ir)、鋨 (Os) 和釕 (Ru)。PGM 具有優(yōu)異的性質(zhì)，如催化活性、化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性、電穩(wěn)定性、耐腐蝕性。根據(jù) PGM 的化學(xué)惰性特性，用于珠寶首飾，生物醫(yī)療設(shè)備，太空材料;根據(jù)催化活性等優(yōu)異的化學(xué)屬性，廣泛用于工業(yè)催化劑、汽車尾氣催化劑、氫燃料電池等，PGM 的用途廣泛，但天然 PGM 資源的供給存在不少問題。

　　地殼中的鉑族資源稀少，分布不均勻，主要分布在南非、加拿大、津巴布韋和俄羅斯等地，其他地區(qū)中 PGM 的含量不足總量的百分之一。此外，在天然礦產(chǎn)資源中，鉑族元素與其他元素結(jié)合，形成各種化合物，如硫化物、砷化物、碲化物、合金等，這樣的化合物稱為 PG 礦物，在礦物中以副產(chǎn)物被提取，因此從礦石中提取的 PGM 通常含量較低，濃度在 2~10g/t，隨著高品位的礦石消耗殆盡，對低品位的礦石開發(fā)越發(fā)重要，成本也隨之提高，因此加大了 PGM 的提取難度，影響了 PGM 的產(chǎn)量。除了分布不均和開采困難的問題，一些優(yōu)質(zhì)的礦床處在政治不穩(wěn)定區(qū)域，也影響著的 PGM 每年的產(chǎn)量。

　　由于 PGM 資源短缺，且在化工催化劑，汽車尾氣催化劑、牙科、醫(yī)療設(shè)備和材料、氫燃料電池、玻璃制備、太空材料等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并不斷應(yīng)用在新領(lǐng)域中，對 PGM 的需求量也逐年增高。從天然礦物中提取 PGM 的總量遇到資源分布不均、資源稀少、開發(fā)成本變高、政治因素等多方面的問題，遠遠不能滿足各個領(lǐng)域?qū)?PGM 的需求。此外，隨著越來越多的含 PGM 廢料的堆積，PGM 的二次資源回收越來越受到人們重視，二次資源回收成為 PGM 的重要來源。

　　二次資源廢料的堆積不僅污染環(huán)境，同時也導(dǎo)致了 PGM 等閑置稀有金屬的巨大資源浪費。在回收的二次資源中，含 PGM 的廢料主要有廢棄催化劑、計算機主板、移動電話和珠寶。由于 PGM 廢氣處理的催化劑在汽車領(lǐng)域的廣泛使用，道路粉塵也是潛在的 PGM 回收原料。上述廢棄物中 PGM 的濃度遠超天然礦物，是最佳的 PGM 二次資源回收來源，其中廢催化劑中 PGM 的回收量最高，對 Pt 的回收量占 Pt 總回收量的 60%，因此研究廢催化劑的回收對 Pt 以及 PGM 的再生利用都具有重大意義。

　　本文主要介紹廢催化劑回收 PGM 的工藝流程，涵蓋預(yù)處理、精煉富集、分離純化三步，著重闡述濕法的處理工藝、強化手段、PGM 反應(yīng)機理及離子交換法中利用改性吸附物分離純化的方法。預(yù)處理有煅燒、鹽焙燒、預(yù)還原等方法，PGM 性質(zhì)穩(wěn)定難溶，需按其反應(yīng)機理借助酸、氧化物、鹵元素介質(zhì)等浸出，對王水溶解法有相應(yīng)替代改進措施。分離純化常用萃取、離子交換、沉淀法等，還有生物法研究，強化手段可提升反應(yīng)速度與回收率。此外還歸納了回收鉑族金屬機理與方法，重點研究氯化物體系下離子交換法回收鉑及改性吸附劑相關(guān)內(nèi)容以助力 PGM 等回收利用。

　　1 從催化劑中提取鉑族金屬的方法

　　目前從廢催化劑中回收鉑金屬，主要有預(yù)處理，富集和精煉三個環(huán)節(jié)。在火法工藝中，催化劑經(jīng)過焙燒等預(yù)處理方法除去雜質(zhì)，形成穩(wěn)定鉑族化合物，依靠熔融等方法讓貴金屬富集到金屬相中，之后利用濕法工藝或電解工藝從金屬相中分離純化。在濕法工藝中，通過焙燒等方法進行預(yù)處理，除去碳等雜質(zhì)，然后通過酸和堿的化學(xué)反應(yīng)，從催化劑中浸出鉑族金屬，達到富集的目的。精煉部分，根據(jù)浸出液中金屬成分和濃度，選擇合適的分離純化方法，常見的有沉淀、萃取、離子交換等方法，達到金屬精煉的目的。

　　1.1 預(yù)處理與火法富集鉑族金屬

　　催化劑失效主要有物理和化學(xué)兩方面的原因。物理上，表面積碳附著在鉑族金屬表面，影響汽車尾氣催化劑的催化作用。化學(xué)上，存在活性組分和載體變質(zhì)的問題。活性組分與表面覆蓋物或氣體發(fā)生反應(yīng)，使得鉑族金屬氧化、磷化、硫化，失去活性;堇青石載體的主要成分γ−Al2O3會轉(zhuǎn)化為α−Al2O3，α−Al2O3不溶于酸堿，影響后續(xù)濕法浸出過程。

　　針對上述問題，需要采取不同的預(yù)處理工藝提高鉑族金屬的浸出率，例如細磨、氧化焙燒、硫酸化焙燒、還原焙燒、焙燒除碳、氧化還原等，達到更易浸出鉑族金屬的目的。

　　火法冶金加工手段包括高溫下的燒結(jié)、熔煉、捕集和揮發(fā)。目前主要有燒結(jié)工藝、金屬網(wǎng)捕集法、高溫下氯化揮發(fā)法等方法。金屬冶煉收集工藝可以處理各種二次資源，尤其是難熔廢催化劑和低品位的礦石。還原劑、磁通量、電極材料和操作傳導(dǎo)等因素都會影響工藝的效率。銅收集技術(shù)成本相對較低、效率高、冶煉溫度低。收集器材料可以重復(fù)使用。因此，這種方法可以很容易地適應(yīng)工業(yè)規(guī)模，具有更好的工業(yè)前景。

　　1.2 濕法提取鉑族金屬

　　1.2.1 浸出化學(xué)機理

　　鉑族金屬化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，普通酸堿都難以溶解，只有在強氧化和強酸條件下可以溶解。最初的辦法是利用王水在加熱條件下溶解鉑族金屬，使得鉑族金屬與氯離子形成絡(luò)合物，溶解在溶液中。王水主要由鹽酸和硝酸組成，其中氫離子提供酸性條件，氯離子提供鉑族金屬絡(luò)合物介質(zhì)，硝酸提供氧化性，但是使用王水時鹽酸、一氧化氮揮發(fā)嚴重，于是嘗試采用其他試劑取代王水溶解鉑族金屬。

　　為了減少鹽酸的使用，同時提供氯離子作為絡(luò)合劑，嘗試用各種氯化物代替鹽酸提供氯離子，如AlCl3、NaCl、CaCl2、MgCl2和NH4Cl。氯化鋁通常是首選的，因為每個AlCl3

　　​分子為每個陽離子提供三個氯離子，且部分催化劑載體是含有鋁的，不會添加額外的物質(zhì)，從而使 PGM 分離純化步驟更輕松。氯化鈉作為最便宜的氯化物來源，常常取代鹽酸作為氯化物來源。YAKOUMIS 等基于已建立的HCl−NaCl−H2O2制定了一種精制的 PGM 一步浸出方法系統(tǒng)，Pt 提取率為 100%，Pd 產(chǎn)率為 92%，Rh 產(chǎn)率為 61%。該過程是通過使用低酸度試劑，用 3mol/L HCl、4.5mol/L NaCl 和 1%H2O2在 70℃的條件下，在高固液比(S/L=700g/L)的流程中，導(dǎo)致萃取步驟中的催化劑質(zhì)量顯著濃縮。氯化鈣由于具有高溶解度和較低的成本，也可作為鹽酸的替代品，有利于形成高氯化物溶液。

　　有學(xué)者也嘗試用MgCl2和NH4Cl作為氯離子的補充劑，PAIVA 等的研究涉及評估 HCl 溶液及其與MgCl2和NH4Cl的組合，使用H2O2作為氧化劑浸出廢工業(yè)加氫催化劑。在最佳條件下，過氧化氫在 HCl 中實現(xiàn) 90% 以上的 Pd 浸出，反應(yīng)時間為 10 - 15min。為了提高 Pd 選擇性并減少 Al 污染，最佳條件是在 1mol/L HCl、1mol/LNH4Cl和1mol/L$H_{2}O_{2}$25℃的混合物中浸出 2h。

　　除了使用鹽酸和硝酸提供氫離子外，有學(xué)者嘗試用硫酸或者有機酸取代部分鹽酸，提供酸性條件。PAIVA 等和 MAHMOLD 研究了高濃度 NaCl 存在下H2SO4取代 HCl 的情況。De ABERASTURI 等使用了高濃度的H2SO4(18mol/L)、HCl (12mol/L) 和H2O2(5.5vol%) 的混合物。De ABERASTURI 等采用了一種由鹽酸和有機酸 (檸檬酸C6H8O7和乙酸C2H4O2) 組成的水溶液，與過氧化氫結(jié)合，從廢汽車催化劑中回收 Pt 和 Pd。利用C6H8O7和C2H4O2減少了鹽酸消耗的同時還獲得了較高的回收率。DEMARCO 等展示了檸檬酸在從廢汽車催化劑中回收 PGM 方面的優(yōu)勢。這種方法減少了對通常用于此類回收的腐蝕性以及腐蝕性酸的依賴。在 6mol/L HCI、33g/L、20vol%C6H8O7浸出條件下，Pt 和 Pd 的回收率均超過 90%。

　　由于王水中的硝酸在加熱條件下易形成有毒氣體，對催化劑浸出的研究常常考慮其他氧化劑，其中最常用的是H2O2，以及 NaClO、NaClO3等含氯氧化劑，不僅提供氧化性還提供氯離子。ILYAS 等研究了從廢柴油氧化催化劑中浸出 Pt 和 Pd。使用 10mol/L HCl，PGM 的初始浸出率最高可達 61%。當(dāng)將H2O2引入系統(tǒng)時，Pd 回收率高達 90%，Pt 回收率高達 81%。優(yōu)化條件下，90% 的 Pt 和 94% 的 Pd 成功浸出到 HCl 溶液中。HARJANTO 等研究氫還原預(yù)處理后從樣品中提取 PGM，將 HCl、NaClO 和H2O2的溫和溶液混合物，在 65℃下反應(yīng) 3h。通過比較不同溶液混合物的影響來評估 PGM 的提取效率。PGM 的理想溶解條件是使用由體積分數(shù) 3% NaClO，5mol/L HCI 和體積分數(shù) 1%H2O2組成的混合物。Pt、Pd 和 Rh 的回收率分別為 88%、99% 和 77%。NaClO3作為氯酸鹽是一種比常用的H2O2氧化性更強的氧化劑，也提供額外的氯離子，用于與 PGM 形成絡(luò)合物。GAITA 等利用氯化物浸出工藝，使用鹽酸和NaClO3從一種未指明的 SAC 材料中提取 Pt、Pd 和 Rh。

　　1.2.2 氯化物浸出

　　PGM 在酸性溶液中易與鹵族元素形成配合物，氯離子是最常見的鹵族元素，PGM 一般以 + 2、+3、+4 的價態(tài)存在于溶液中。在氯體系溶液中，Pt (Ⅱ) 和 Pt (Ⅳ) 分別形成配位數(shù)為 4 和 6[PtCl4]2−和[PtCl6]2−;鈀也以 + 2 和 + 4 的價態(tài)形成[PdCl4]2−和[PdCl6]2−;Rh 最穩(wěn)定的氧化態(tài)是 + 3，形成配位數(shù)為 6 的[RhCl6]3−。ILYAS 等廣泛研究了礦漿密度等各種因素對 PGM 浸出效率的影響，指出通過降低平衡電位和增加Cl−濃度可以進一步促進浸出過程。在最佳條件下，使用H2O2強化浸出后再用NH4Cl沉淀，最終達到 90% 的 Pt 回收率和 94% 的 Pd 回收率。ATIA 等使用H2O2代替HNO3作為氧化劑，從廢汽車催化劑中進行微波輔助氯化物浸出 PGM，通過H2O2氧化作用，使得 PGM 形成絡(luò)合物溶解在溶液中，最終得到 Pt、Pd 的浸出率分別為 98% 和 94%。

　　1.2.3 碘化物及其他鹵族元素浸出

　　使用其他鹵素從溶液中浸出 PGM，如溴、碘等鹵族元素，有研究結(jié)果表明，PGM 最穩(wěn)定的配合物是與I2形成的。當(dāng)溶液中的 PGM 為 Pt 時，會形成穩(wěn)定的產(chǎn)物，即PtI62−，或者形成中間價態(tài)的PtI42−，這取決于氧化劑的氧化強度。ZANJANI 等分析了用碘從廢重整催化劑中提取 Pt 的影響因素，其中溫度、pH 和液固比的提高有助于快速浸出。MENG 等開發(fā)了一種方法，通過在含有碘離子和銨鹽的溶液中浸出 PGM，在最佳條件下，可以回收 95% 的 Pt 和 Pd。雖然對 PGM 回收的研究主要集中在 Pt、Pd 和 Rh 的回收上，Ru、Ir 和 Os 的報道很少，PATEL 等首次通過對浸泡在 NaCl、NaBr 或 KI 水溶液中的含 Ru 材料通電，探索了從報廢燃料電池中回收 Ru 的方法。他們進一步開發(fā)了通過 KI 溶液中的化學(xué)溶解從燃料電池中回收 Pt 的技術(shù)，根據(jù)材料來源的不同，PGM 的回收率高達 99%。

　　與氯絡(luò)合物相比，其他鹵素絡(luò)合方法有明顯的不足。首先，PGM 在Br−和I−的溶液中的溶解動力學(xué)差，溶解過程中可能會形成不溶性的溴化物和碘化物，或I2和Br2易揮發(fā)，影響浸出結(jié)果。此外，使用I2溶液的浸出過程中需要處理空氣中O2的干擾，活性物質(zhì)在有氧氣的環(huán)境下易形成無活性的碘氧形態(tài)，阻礙了實際的操作和應(yīng)用。

　　1.2.4 氰化物浸出

　　化工和冶金工業(yè)一直嘗試用氰化物作為絡(luò)合物浸出 PGM 和金。氰化鈉在堿性條件下能與 PGM 形成穩(wěn)定的氰化物絡(luò)合物，因此被用在堿性條件下對 PGM 的浸出處理。

　　與提取金類似，氰化物在提取 PGM 上的限制因素在反應(yīng)界面，但由于會形成比金更加強的化學(xué)鍵，導(dǎo)致在常溫常壓下易形成鈍化氧化膜，大大減慢了反應(yīng)速率，因此，用氰化物提取 PGM 需要在高溫高壓下進行。反應(yīng)順序為Pd>Pt>Rh，在這過程中會形成有毒產(chǎn)物，這是氰化物浸出造成污染的原因。

　　HUANG 等研究了加壓氰化法從失效汽車催化劑中選擇性浸出鉑族金屬，探究加壓氰化過程影響金屬浸出率的各種因素。結(jié)果表明，鉑族金屬中鉑、鈀、銠的氰化浸出率分別達到 98%，99% 和 96%，且該工藝也適應(yīng)于其他類型失效催化劑的處理。

　　SHAMS 等使用氰化物浸出方法從選擇性線性石蠟脫氫廢催化劑中回收鉑，然后將氰化物鉑絡(luò)合物吸附到陰離子樹脂上。吸附鉑絡(luò)合物的樹脂在 800 - 850℃的氧化氣氛中干燥和燃燒。結(jié)果表明，焦炭的存在對氰化物浸出過程中的鉑回收沒有不利影響，在實踐中，該方法不需要對廢催化劑進行除焦。

　　氰化作為一種濕法冶金技術(shù)，在堿性條件下用于回收貴金屬，包括 PGM 和金，回收率高且工藝簡單，氰化是工業(yè)規(guī)模上從不同礦物或二次資源提取 PGM 的常用方法，但由于其動力學(xué)相對較慢，需要高壓釜來維持高溫高壓的反應(yīng)條件，以及產(chǎn)生一些氰化物廢料，污染環(huán)境。因此，傳統(tǒng)的濕法冶金氰化物絡(luò)合物形成技術(shù)正在被生物冶金工藝所取代，生物冶金工藝涉及微生物對生物氰化物的利用和對 PGM 的浸出。

　　1.2.5 生物法浸出

　　在生物浸出中，微生物及其代謝物用于從廢催化劑中提取金屬。與其他浸出技術(shù)相比，該工藝環(huán)保且具有成本效益。生物浸出方法有兩種方式：直接 (一步或兩步過程) 或間接兩步過程。在一步法工藝 (直接) 中，發(fā)酵和浸出同時發(fā)生，這意味著金屬浸出和微生物培養(yǎng)同時發(fā)生。在兩步 (直接) 工藝中，

　　培養(yǎng)在浸出之前進行，即使兩個過程都在同一容器中進行。在間接工藝中，浸出過程發(fā)生在用過的培養(yǎng)基(通過發(fā)酵獲得的無微生物培養(yǎng)基)中。

　　MALEKIAN 等利用黑曲霉產(chǎn)生草酸溶液進行生物浸出回收 Pt，其中進行了直接(一步、兩步)和間接(有和沒有 pH 控制)的廢培養(yǎng)基生物浸出過程。在 pH 控制過程中，草酸的產(chǎn)生和 Pt 回收率較高。最佳條件為：pH=0.5、生物浸出溫度 70℃，最終 Pt 回收率為 37%。通過取代HNO3使用 HCl 時，調(diào)整 pH，導(dǎo)致 Pt 回收率提高到 41%。生物浸出工藝在工業(yè)規(guī)模上廣泛用于回收 Ni、V 和 Mo 等金屬，但 PGM 回收的研究仍在研究中。與傳統(tǒng)方法相比，生物浸出 PGM 的環(huán)保性好，不依賴強堿強酸等化學(xué)試劑，反應(yīng)條件相對溫和，在常溫、常壓下微生物就能自然代謝，產(chǎn)生的有害廢物少，對生態(tài)環(huán)境影響較小。但是生物浸出也存在著局限，微生物繁衍需要一定時間，整個流程耗時過長，影響了浸出效率。而且微生物繁衍需要適宜的酸堿度和溫度，一些高堿性礦石無法使用生物浸出方式處理。

　　1.3 PGM 的分離純化

　　1.3.1 沉淀法

　　鉑族金屬的沉淀法是一種從含鉑族金屬(鉑、鈀、銠、釕、銥、鋨)的溶液中分離和富集鉑族金屬的化學(xué)方法。通過向溶液中加入特定的沉淀劑，使鉑族金屬形成難溶性的沉淀物，再經(jīng)過后續(xù)的過濾、洗滌、干燥、煅燒等操作，最終得到較為純凈的鉑族金屬或其化合物。常見的沉淀方法有水解沉淀法、硫化物沉淀法、銨鹽沉淀法、有機試劑沉淀法、共沉淀法和還原沉淀法。

　　沉淀法分離鉑族金屬，選擇性好，操作簡單，設(shè)備要求低，實驗室與工業(yè)生產(chǎn)易開展。但有以下幾點問題：在純度上，洗滌難以除去沉淀雜質(zhì)，需要其他方法提純;有沉淀劑殘留，處理不當(dāng)污染環(huán)境或者妨礙后續(xù)加工;遇到復(fù)雜低濃度溶液時，單一沉淀法難達理想分離富集，需多種方法協(xié)同提取。

　　1.3.2 萃取法

　　萃取法基于物質(zhì)在互不相溶溶劑中溶解度差異實現(xiàn)分離提純。鉑族金屬萃取劑有含硫、含磷、胺類等。含硫萃取劑選擇性與萃取率高，對金、鈀等貴金屬萃取效果好，但部分穩(wěn)定性欠佳易氧化。含磷萃取劑萃取能力強，能與鉑族金屬成穩(wěn)定絡(luò)合物，可調(diào)節(jié)其結(jié)構(gòu)適應(yīng)需求，然對鉑族金屬選擇性較差且易水解，不同酸性條件下結(jié)果各異。胺類萃取劑對鉑族金屬氯配陰離子萃取能力強，反萃性能好，不同胺類萃取劑受碳鏈支鏈化影響萃取能力，選擇性各有差異。實際應(yīng)用中需依分離要求選合適的萃取劑。

　　WANG 等通過二異戊硫醚(S - 201)萃取回收鈀，隨著 S - 201 濃度或改性劑磷酸三丁酯 TBP 濃度的增加，提取速率會顯著提高，同時將鉑的價態(tài)維持在 + 4 時，能減少對鉑的共萃。SULAIMAN 等使用由磷酸三丁酯(TBP)和雙 2,4,4 - 三甲基戊基單硫代膦酸(Cyanex 302)在煤油中組成的有機相從水溶液中協(xié)同反應(yīng)萃取鉑(Ⅳ)，使用 3.0mol/L 硫脲和 3.0mol/L 鹽酸成功回收了近 98% 的鉑(Ⅳ)。

　　1.3.3 離子交換法

　　鉑族金屬離子交換法是一種在鉑族金屬分離提純中具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。離子交換法是利用離子交換樹脂與溶液中的離子發(fā)生交換反應(yīng)，從而實現(xiàn)目標(biāo)離子的分離和富集。對于鉑族金屬而言，離子交換樹脂可以選擇性地吸附鉑族金屬離子，而與其他雜質(zhì)離子分離。離子交換樹脂通常分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂主要用于分離鉑族金屬與賤金屬，陰離子交換樹脂則在鉑族金屬的富集、分離提純中發(fā)揮重要作用。

　　SUN 等用強陰離子樹脂(DiaionSA10AP)從廢重整催化劑氯化物浸出液含鉑與賤金屬(Al、Fe、Si)回收鉑。樹脂可從溶液中分離 Pt、Fe 與其他金屬離子，用稀鹽酸除 Fe，再用硫脲洗脫 Pt。試驗結(jié)果表明該工藝可行，Pt 和 Fe 洗脫效率超 99%，Pt 回收率達 99.3%。

　　離子交換法中的分子識別技術(shù)是一種新興的技術(shù)，它利用特定的分子結(jié)構(gòu)對鉑族金屬離子進行選擇性識別和吸附。由于其能夠僅從各種溶液中分離出所需的元素，該技術(shù)具有有效回收 PGM 的巨大潛力，并且正在被各種 PGM 精煉廠開發(fā)利用。

　　近年來，隨著對鉑族金屬需求的不斷增加，離子交換法在鉑族金屬分離提純中的研究也在不斷深入。研究人員致力于開發(fā)新型的離子交換樹脂，提高離子交換樹脂的選擇性和吸附能力，降低生產(chǎn)成本。同時，也在探索更加高效的離子交換工藝，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。與其他分離方法相比，離子交換樹脂的吸附容量相對較低，需要使用大量的樹脂才能實現(xiàn)較高的分離效果。設(shè)備投資較大。離子交換法需要使用專門的離子交換設(shè)備，如離子交換柱等，設(shè)備投資相對較大。

　　鉑族金屬的離子交換法是一種具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。雖然該技術(shù)存在一些局限性，但隨著研究的不斷深入，相信這些問題將會得到逐步解決。離子交換法在鉑族金屬的分離提純中將會發(fā)揮越來越重要的作用。

　　2 離子交換樹脂

　　2.1 樹脂吸附機理

　　離子交換是指溶液中的離子與離子交換樹脂上的可交換離子進行交換反應(yīng)的過程。離子交換樹脂通常由高分子骨架和可交換離子組成。高分子骨架提供了樹脂的物理結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，而可交換離子則決定了樹脂的離子交換性能。

　　2.2 樹脂分類

　　2.2.1 陽離子交換樹脂

　　這類樹脂含有酸性基團，如磺酸基(—(−SO3H)、羧基(—COOH)等，可以與溶液中的陽離子進行交換。例如，當(dāng)含有鈉離子((Na−))的溶液通過強酸性陽離子交換樹脂時，樹脂上的氫離子((H+))會與鈉離子進行交換，反應(yīng)式為：HX+Na+→H++NaX。

　　陽離子交換樹脂的交換能力取決于酸性基團的強度和數(shù)量。強酸性陽離子交換樹脂在較寬的 pH 范圍內(nèi)都能進行離子交換，而弱酸性陽離子交換樹脂只在酸性條件下交換能力較強。

　　2.2.2 陰離子交換樹脂

　　含有堿性基團，如季銨基(—(−N+R3))、伯胺基(−NH2)、伸胺基(一 NHR)、叔胺基(−NR2))等，可以與溶液中的陰離子進行交換。當(dāng)含有氯離子((Cl−)的溶液通過強堿性陰離子交換樹時，樹脂上的氫氧根離子((OH−))會與氯離子進行交換。

　　陰離子交換樹脂的交換能力同樣取決于堿性基團的強度和數(shù)量。強堿性陰離子交換樹脂在較寬的 pH 范圍內(nèi)都能進行離子交換，而弱堿性陰離子交換樹脂只在堿性條件下交換能力較強。

　　2.3 樹脂改性方法及應(yīng)用

　　2.3.1 化學(xué)改性

　　化學(xué)改性主要有功能基改性、交聯(lián)度改性、接枝共聚改性三種方法。

　　功能基改性是在樹脂骨架引入新功能基團，如在聚苯乙烯 - 二乙烯苯共聚物上引氨基、羧基等，氨基改性樹脂對重金屬離子吸附有更好選擇性，可用于廢水處理。也可改變現(xiàn)有功能基團性質(zhì)，像對磺酸型陽離子交換樹脂進行氟化處理，增強酸性，利于某些離子分離。

　　交聯(lián)度改性通過增加交聯(lián)度能增強樹脂機械強度與化學(xué)穩(wěn)定性，適用于高溫高壓等惡劣環(huán)境，如核能工業(yè)放射性廢水處理。降低交聯(lián)度可提升溶脹性與離子交換速度，利于生物制藥中生物分子快速吸附分離，但會使機械強度下降，需要平衡兩者的關(guān)系。

　　接枝共聚改性將含特定功能單體接到樹脂骨架，如含螯合基團單體接枝制備螯合功能樹脂，可用于海水提鈾等金屬離子選擇性分離富集。聚合物接枝則是將聚合物鏈接枝，改變樹脂表面性質(zhì)與吸附性能，如親水性聚合物接枝可提高在水溶液中的潤濕性與吸附動力學(xué)性能，利于蛋白質(zhì)等生物大分子分離。

　　FEI 等用超高交聯(lián)吸附樹脂 NDA150 和 NDA99 樹脂對不同溫度下水中咪唑烷的靜態(tài)吸附進行試驗，研究了 NDA99 和 NDA150 對咪唑烷的吸附情況，進行了樹脂表面修飾，結(jié)果表明，具有弱酸性的超高交聯(lián)吸附樹脂對咪唑烷具有較好的吸附選擇性。LI 等用 Amberlite XAD - 4 聚合物樹脂用乙酰基進行化學(xué)改性，在 283 - 323K 的溫度范圍內(nèi)，乙酰化樹脂上所有四種酚類化合物從其水溶液中的平衡吸附能力增加了約 20%。

　　2.3.2 物理改性

　　物理改性主要有物理混合改性和表面涂層改性兩種辦法。

　　物理混合改性通過與其他材料混合，如和活性炭混合，能同時利用離子交換與吸附功能，在飲用水凈化中去除多種污染物。也可混合不同類型離子交換樹脂成混合床樹脂，在高純度水制備中同時去除陰、陽離子，滿足電子工業(yè)超純水生產(chǎn)要求。

　　表面涂層改性通過在樹脂表面涂聚合物、金屬氧化物等，如涂聚電解質(zhì)調(diào)節(jié)表面電荷密度與選擇性，涂二氧化鈦利用光催化功能，在有機廢水處理中實現(xiàn)光催化 - 離子交換協(xié)同作用。涂層方法有浸漬法、噴霧法等，浸漬法是將樹脂浸泡在涂層材料溶液中，噴霧法是將溶液噴灑在樹脂表面，經(jīng)過洗滌、干燥等步驟改性。

　　3 結(jié)束語

　　深入探討了從二次資源中提取鉑族金屬(PGM)的詳細步驟，系統(tǒng)地闡述了在預(yù)處理、富集以及純化等各個關(guān)鍵階段所采用的具體方法，并對每種方法的原理、優(yōu)勢與不足之處進行了全面剖析。突破現(xiàn)有方法的局限并對其加以改良，對于滿足工業(yè)需求以及環(huán)境保護而言具有極為關(guān)鍵的意義。

　　在當(dāng)前的研究領(lǐng)域中，離子交換法于貴金屬提純方面正日益受到眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注。通過深入探究不同改性樹脂對復(fù)雜 PGM 溶液的吸附特性，已被證實為一種行之有效的研究路徑。然而，在未來的研究進程中，對于提高樹脂吸附容量方面仍有廣闊的探索空間亟待開拓。期望能夠成功研制出穩(wěn)定性優(yōu)異、選擇性極強、吸附容量巨大的新型離子交換樹脂，如此一來，便可在環(huán)保層面以及成本節(jié)約方面充分彰顯改性離子交換樹脂所蘊含的巨大工業(yè)價值，為相關(guān)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的技術(shù)支撐與理論依據(jù)。

嚴思亮;劉文;楊泉;李勇;吳喜龍;徐英杰;夏洪應(yīng),昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院;云南省特種冶金重點實驗室;貴研資源(易門)有限公司,202502