一种利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法和提取装置

本发明属于贵金属回收，具体涉及一种利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法和提取装置。

背景技术：

1、二次资源是亦称“再生资源”，指工业生产中产生的废渣、废液、废气及各种废旧物资。二次资源的开发利用，能节省一次资源、节省建设资金、降低成本、节约生产费用、减少各种污染，具有巨大的社会效益、企业效益和环境效益。

2、二次资源包括工业生产中的废渣、粉尘、矿山尾矿、废水、废气、废旧金属、电子垃圾和废物催化剂等；电子垃圾和贵金属废物催化剂占据了贵金属二次资源的主要市场。电子垃圾，如废旧电器设备、电镀装置、汽车尾气净化器等，其中含有大量的贵金属；贵金属催化剂广泛应用于工业催化领域，其载体多为分子筛、二氧化硅、氧化铝等汽车三元催化转化器是一种多孔陶瓷材料，上面覆盖一层贵金属。

3、金是贵金属中延展性最好的金属之一，且化学性质稳定，在工业领域中具有广泛的用途，主要用于电子产品制造、化妆品和医疗器械、生物传感器、光学传感器、光电器件和纳米电路、高级机械、航空航天和卫星技术中的部件和涂层等。所以，从二次资源中回收金的策略越来越受到关注。

4、现有技术中常采用火法和湿法进行适当的富集和分离，实现金的回收。而在二次资源中除了金外，还有大量的杂质，且贵金属金的含量通常很低，火法冶金在低含量金的回收中并不占主导地位，通常只能用作富集和回收的一个步骤。对于二次资源中金的回收主要采用湿法冶金，它是将二次资源中的金通过化学溶剂转化为可溶物质，提取出来；然后进行分离和精炼；传统湿法炼金中，最主要采用的溶金方法是王水、碱金属氰化物、硫脲与硫代硫酸盐溶金。但是这些方法存在溶解周期长、试剂用量大、能耗高、操作过程复杂、环境污染严重等缺点，例如王水是由浓盐酸浓硝酸体积比3:1组成的混合物，具有极强的挥发性、酸性与腐蚀性；而氰化物是一种剧毒物质，这是因为氰化物很容易与二氧化碳发生反应，在空气中产生氢氰酸(hcn)，进入人体后会导致呼吸中枢瘫痪和死亡，使得传统溶金方法存在高毒性。

5、公开号为cn113481546a的专利文件，公开了一种氧化锌硫化锌复合薄膜光电极及太阳能光致沉积贵金属的回收装置，将zno/zns复合薄膜光电极和空白导电玻璃利用h型电解槽进行组装，得到太阳能光致沉积贵金属的回收装置，能够将au、ag、pt贵金属从溶液中直接利用太阳能将其沉积出来。但是这种方法是将溶液中的金沉积，但是如果要将二次资源的金溶解于溶液中，会存在几乎无法溶解的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有二次资源中金提取存在高毒性和溶解率低的技术问题，本发明提供一种利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法和提取装置。

2、本发明利用光电催化的方法将二次资源中金溶解至溶液中，溶解率高，实现贵金属提取的无害化和循环化。

3、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

4、一种利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，包括以下步骤：

5、s1、制备bivo4薄膜电极；

6、s2、配制卤素溶液；

7、s3、以bivo4薄膜电极作为阳极、铂片为阴极、ag/agcl为参比电极构建质子交换膜反应体系，并以卤素溶液作为电解液；

8、s4、将含有金的二次资源样品放入质子交换膜反应体系阳极周围的电解液中，搅拌，并采用氙灯对阳极进行光照，在光电催化作用下完成对二次资源样品中金溶解提取。

9、进一步限定，所述步骤s1中的具体过程是：

10、s11、将bi(no3)3·5h2o加入ph值为1.5～2的ki溶液中，超声分散，得到橙红色的溶液a；所述bi(no3)3·5h2o的浓度为0.02g/ml；

11、s12、将对苯醌分散在乙醇溶液中，超声溶解，得到棕色的溶液b；所述对苯醌的浓度为0.025g/ml；

12、s13、将溶液b缓慢滴加到溶液a中混合，直至混合溶液的颜色由橙红色变为红棕色，并将混合溶液作为电镀液，经电化学沉积得到薄膜，并冲洗、干燥；

13、s14、将含乙酰丙酮氧钒的二甲基亚砜溶液滴涂于干燥薄膜上，在450℃～500℃下煅烧2h，冷却至室温后，在naoh溶液中浸泡，最后干燥得到bivo4薄膜电极。

14、进一步限定，所述步骤s13中，电化学沉积的条件是：使用电化学工作站进行cv沉积，条件为-0.13v～0v vs ag/agcl，扫速为0.005v/s。

15、进一步限定，所述步骤s14中，二甲基亚砜溶液中乙酰丙酮氧钒的质量分数为4.5％～5.0％。

16、进一步限定，所述步骤s2中，卤素溶液的浓度为0.01mol/l～0.1mol/l；所述卤素溶液的ph值为4-5。

17、进一步限定，所述步骤s4中，二次资源样品中金溶解提取的条件是：电压0.5v～1v，光照时间为30min～100min，搅拌速度为300r/min。

18、一种实现所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法的提取装置，包括反应器、bivo4薄膜电极、铂片、参比电极ag/agcl和光源，所述反应器通过质子交换膜分为阳极池和阴极池；所述阳极池内和阴极池内均填充电解液，所述bivo4薄膜电极置于阳极池的电解液中，所述铂片置于阴极池的电解液中，所述参比电极ag/agcl置于阳极池的电解液中；所述光源位于反应器外并辐射在阳极池中。

19、进一步限定，所述电解液为卤素溶液；所述光源为氩灯。

20、进一步限定，所述提取装置还包括电源，所述电源分别与bivo4薄膜电极和铂片连接。

21、本发明的有益效果是：

22、1、本发明将光电催化与贵金属资源回收耦合，利用光能激发催化剂上的电子，从而加速化学反应的进行，通过光电催化，可以提高光能的利用效率，最大程度的将二次资源中金的溶解出来，提高溶解率，采用卤素溶液作为阳极电解液，安全无毒，可以重复使用。

23、2、本发明中，采用钒酸铋薄膜作为阳极，特殊的晶体结构，稳定性好，具有宽带隙、良好的光吸收性能和优异的光电催化活性，在可见光照射下具有更高的光催化活性，从而促进电子转移，增强金溶解效果。

24、3、本发明采用钒酸铋薄膜的制备方法简单，易于实现，产率高，工业化前景好；卤素溶液易获取，极大的降低原料成本较低。

25、4、本发明提供的提取装置，整个体系结构简单；所用电解液浓度低，在电压0.5v下，反应30min实现金的全部溶解，能耗低，污染少；溶液中金溶解度达到45mg/l，溶出浓度高使得后续处理更容易；同时电解液可重复利用。

技术特征：

1.一种利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，其特征在于，所述步骤s1中的具体过程是：

3.根据权利要求2所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，其特征在于，所述步骤s13中，电化学沉积的条件是：使用电化学工作站进行cv沉积，条件为-0.13v～0v vs ag/agcl，扫速为0.005v/s。

4.根据权利要求3所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，其特征在于，所述步骤s14中，二甲基亚砜溶液中乙酰丙酮氧钒的质量分数为4.61％。

5.根据权利要求1所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，其特征在于，所述步骤s2中，卤素溶液的浓度为0.01mol/l～0.1mol/l；所述卤素溶液的ph值为4-5。

6.根据权利要求1所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法，其特征在于，所述步骤s4中，二次资源样品中金溶解提取的条件是：电压0.5v～1v，光照时间为30min～90min，搅拌速度为300r/min。

7.一种实现权利要求1所述的利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法的提取装置，其特征在于，所述提取装置包括反应器、bivo4薄膜电极、铂片、参比电极ag/agcl和光源，所述反应器通过质子交换膜分为阳极池和阴极池；所述阳极池内和阴极池内均填充电解液，所述bivo4薄膜电极置于阳极池的电解液中，所述铂片置于阴极池的电解液中，所述参比电极ag/agcl置于阳极池的电解液中；所述光源位于反应器外并辐射在阳极池中。

8.根据权利要求7所述的提取装置，其特征在于，所述电解液为卤素溶液；所述光源为氩灯。

9.根据权利要求7所述的提取装置，其特征在于，所述提取装置还包括电源，所述电源分别与bivo4薄膜电极和铂片连接。

技术总结本发明属于贵金属回收技术领域，具体涉及一种利用光电催化从二次资源中提取贵金属金的方法和提取装置，方法包括：S1、制备BiVO<subgt;4</subgt;薄膜电极；S2、配制卤素溶液；S3、以BiVO<subgt;4</subgt;薄膜电极作为阳极、铂片为阴极、Ag/AgCl为参比电极构建质子交换膜反应体系，并以卤素溶液作为电解液；S4、将含有金的二次资源样品放入质子交换膜反应体系阳极周围的电解液中，搅拌，并采用氙灯对阳极进行光照，在光电催化作用下完成对二次资源样品中金溶解提取。本发明利用光电催化的方法将二次资源中金溶解至溶液中，溶解率高，实现贵金属提取的无害化和循环化。技术研发人员：王其召,张锦铭,王海儒,傅亚楠,梅琼,李佳佳受保护的技术使用者：长安大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11