帶你了解汽車尾氣管里的化學(xué)世界
汽車尾氣管里面的化學(xué)知識(shí)
鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）的可變組分和價(jià)格波動(dòng)日益成為購買和回收汽車廢棄催化轉(zhuǎn)換器的重要因素。2010年，鉑、鈀、銠的全球累計(jì)銷量分別為245、299和 27.2噸。其中，汽車催化劑行業(yè)共消耗約46%鉑，57%鈀和77%銠。同年，從廢棄催化轉(zhuǎn)換器中回收的鉑、鈀、銠分別達(dá)33.7、41.2和7.3噸，以2010年純金屬的累計(jì)平均價(jià)格計(jì)算，總價(jià)達(dá)30億美元。
供需現(xiàn)狀變化及消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致這三種元素的價(jià)格在過去二十年間劇烈波動(dòng)（見圖 1）。價(jià)格波動(dòng)及排放法規(guī)的收緊與催化劑組分直接相關(guān)，而催化劑組分又極大影響著市場需求。
圖1 2000~2020 年鉑族金屬南非蘭特一籃子價(jià)格
汽車尾氣催化劑回收量指從報(bào)廢汽車以及個(gè)別地區(qū)后市場的廢料中回收的鉑族金屬。鉑族金屬具有高度的可回收性，鉑族金屬應(yīng)用數(shù)量隨著時(shí)間增加，鉑族金屬產(chǎn)品使用壽命到期，貴重的鉑族金屬就被回收。2000年以后，鉑族金屬供應(yīng)源的重要性越發(fā)顯著。
圖2 1982~2018年，鉑族金屬供應(yīng)源分布
為避免重大經(jīng)濟(jì)損失，在垃圾站或煉油廠快速、精確測(cè)定廢棄催化轉(zhuǎn)換器中鉑、鈀和銠的含量具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但是汽車廢棄催化轉(zhuǎn)換器基體復(fù)雜，鉑、鈀和銠的含量極低，傳統(tǒng)的前處理方式石墨消解或者普通微波消解無法使鉑、鈀和銠充分游離出來，因此需要更高消解溫度的超級(jí)微波消解儀進(jìn)行制樣，確保鉑族元素含量測(cè)試的準(zhǔn)確性。
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實(shí)驗(yàn)方案
樣品采集與保存
參照HJ509-2009 車用陶瓷催化轉(zhuǎn)化器中鉑、鈀、銠的測(cè)定相關(guān)規(guī)定進(jìn)行采集和保存。
樣品的制備
將樣品破碎至粒徑 1 mm 左右后，用分樣器一次或多次將其縮分，再使用研磨器將縮分后的樣品研磨成粒徑小于 0.075 mm 的粉末。其中，試樣制備采用樣品全粉碎和機(jī)械分樣研磨的方法，以確保取樣的均一性和代表性，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。
測(cè)試質(zhì)地較硬的礦石時(shí)，你首先需要一臺(tái)高效的球磨儀。安東帕前處理單元也來了一波攪動(dòng)市場的神秘力量。安東帕球磨機(jī)BM 500是一款通用的實(shí)驗(yàn)室級(jí)球磨儀，它操作簡單、研磨程序快速、重現(xiàn)性好。它又是一個(gè)全能型選手，能應(yīng)用于諸多行業(yè)，例如：金屬，陶瓷，聚合物，寶石，礦物，食品，土壤，藥品以及細(xì)胞類生物材料，都能滿足要求。
稱取約0.1g標(biāo)準(zhǔn)樣品GSB 04-3286-2016陶瓷粉末樣品于Multiwave 7000超級(jí)微波消解儀18 mL PTFE反應(yīng)管中，加HNO3+HCl+1HF ，設(shè)定如下溫度程序進(jìn)行消解。
消解結(jié)束后趕去氫氟酸，從結(jié)果可以看出，負(fù)載在催化劑上的貴金屬已經(jīng)溶解。具體樣品回收率詳見下表：
陶瓷催化轉(zhuǎn)換器鉑、鈀、銠測(cè)試值與回收率
Multiwave 7000 將著名的安東帕 HPA-S 概念與現(xiàn)代性能*的微波技術(shù)相結(jié)合，代表了微波消解的新高度。新型加壓消解腔 (PDC)，溫度高達(dá) 300 °C，壓力可達(dá)200 bar。確保所有種類的樣品消解*，如食品、環(huán)境、聚合物、化妝品、藥品、地質(zhì)、化學(xué)和石化樣品。同時(shí)具有精簡的工作流程、超輕附件、超GAO性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)省寶貴的時(shí)間并降低運(yùn)營成本。
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