Die Rückgewinnung von Edelmetallen aus Katalysatoren bezieht sich auf den Prozess der Extraktion von Platin, Palladium, Rhodium und anderen Edelmetallen aus gebrauchten industriellen Katalysatoren unter Verwendung physikalischer, chemischer und biologischer Technologien. Die Bedeutung der Rückgewinnung von Edelmetallen aus Katalysatoren geht über den wirtschaftlichen Wert hinaus (das Recycling einer Tonne gebrauchter Automobilkatalysatoren liefert 1-2 Kilogramm Platinmetalle im Wert von über 120.000 US-Dollar, bei Kosten von nur 30%-50% des neuen Bergbaus). Es verringert auch die Abhängigkeit von mineralischen Ressourcen und mindert Umweltgefahren. Die EU-Altauto-Richtlinie und Umweltvorschriften in mehreren Ländern schreiben Edelmetallrecycling vor und treiben die Industrie in Richtung eines geschlossenen „Produktions-Nutzungs-Rückgewinnungs“-Zyklus.
Edelmetallkatalysatoren werden primär in heterogene Katalysatoren (z.B. feste Katalysatoren zur Abgasreinigung von Kraftfahrzeugen) und homogene Katalysatoren (z.B. lösliche Metallverbindungen, die in chemischen Reaktionen verwendet werden) kategorisiert. Häufig recycelbare Edelmetallkatalysatoren umfassen: Katalysatoren (enthaltend Platin, Palladium, Rhodium), petrochemische Hydrierungskatalysatoren (enthaltend Molybdän, Nickel, Vanadium), Brennstoffzellenkatalysatoren (platinbasiert) und Denitrifikations-Umweltkatalysatoren (enthaltend Vanadium-Titan-Gruppenmetalle).
Technologische Innovation im Jahr 2025 konzentriert sich auf grüne und effiziente Rückgewinnung. Mikrowellenunterstützte Laugungstechnologie überwindet traditionelle Limitations: Ein neuartiger Reaktor verwendet 2450MHz Mikrowellenstrahlung kombiniert mit einem einziehbaren Glasrührstab, der direkt die geringe Stoffübertragungseffizienz adressiert, die durch die hohe Viskosität ionischer Flüssigkeiten verursacht wird. Dieses System integriert eine Diamant-ATR-Kristall-Infrarotsonde zur Echtzeitüberwachung von Reaktionslösungskomponenten und dynamischer Parameteroptimierung, was die Rückgewinnungsraten von Platin, Palladium und Rhodium erheblich steigert.
Bioremediationstechniken nutzen Mikroorganismen (z.B. Ferriportia oxydans) oder Pilzmyzel zur Adsorption von Platin-Nanopartikeln und erreichen über 90% Rückgewinnungsraten bei geringem Energieverbrauch und Null Verschmutzung. Funktionalisierte magnetische Nanomaterialien (z.B. Fe₃O₄@SiO₂-NH₂) erfassen selektiv Edelmetallionen durch Koordinationswechselwirkungen, enabling schnelle Trennung und Recycling. Intelligente Rückgewinnungssysteme integrieren IoT und Machine-Learning-Algorithmen zur dynamischen Anpassung von Laugungsparametern. Ein Unternehmen erreichte eine 12%ige Steigerung der Platinrückgewinnung mittels KI-Modellen.
Kontinuierliche Optimierung hydrometallurgischer Prozesse: Palladiumrückgewinnung in Salzsäure/Wasserstoffperoxid (HCl/H₂O₂)-Laugung erreichte 92,6%. Ein Fullerenkern-Pd-Nanokapselkatalysator, konstruiert nach Harnstoff-Komplexierungsreinigung, zeigte ultrahohe Aktivität bei der Reduktion von 4-Nitrophenol (Umsatzrate >99% innerhalb von 3,5 Minuten). Der integrierte Prozess aus ionischer Flüssigkeits-Diffusionsdialyse-MVR-Verdampfung erreicht Edelmetallrückgewinnungsraten >98%, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Säurerückgewinnung ≥80% und Ermöglichung der Ressourcennutzung kristallisierter Salze.
Die Edelmetallrückgewinnung aus gebrauchten Katalysatoren beginnt mit der Vorbehandlung. Gebrauchte Katalysatoren unterlaufen Zerkleinerung, Siebung und magnetische Trennung zur Isolierung des Trägers von aktiven Komponenten. Darauf folgt Hochtemperaturkalzinierung (vierstufige sauerstoffkontrollierte Kalzinierung bei 50-800°C) zur Entfernung von Kohlenstoffablagerungen und organischem Material. Pyrolytische Aktivierung erfolgt unter inert Atmosphäre zur Vermeidung von Metallverdampfung (z.B. Rhodiumverlust oberhalb 800°C).
Die Laugungsstufe empleht selektive Lösungsmittelextraktion für Edelmetalle
Die Identifizierung von Edelmetallen in gebrauchten Katalysatoren erfordert die Kombination von Quellenanalyse mit Schnellerkennung. Automobile Drei-Wege-Katalysatoren (von Fahrzeugen in den USA, Deutschland, Frankreich etc., mit Laufleistungen von 110.000-220.000 km) enthalten typischerweise Platin, Palladium und Rhodium. Der keramische Wabenströmungsträger muss auf eine Partikelgröße ≤1 mm zerkleinert werden für Tests. Petrochemische Katalysatoren (Hydrierungs-, Crackkatalysatoren) enthalten Molybdän, Nickel und Vanadium, während Brennstoffzellenkatalysatoren primärplatinbasiert sind.
ICP-OES (Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) ist die Standardmethode für quantitative Analyse, enabling präzise Bestimmung des Metallgehalts (z.B. ursprünglicher Katalysator enthaltend 0,126% Pd). DONGSHENGs umfangreiche Erfahrung im Edelmetallrecycling weist auf eine Korrelation zwischen Katalysatorform und Edelmetallgehalt hin: keramikgetragene Katalysatoren enthalten überwiegend Platingruppenmetalle, während Aktivkohleträger commonly für Gold- und Silberadsorptionsrückgewinnung verwendet werden.
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