வாகன வினையூக்கிகளிலிருந்து விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களை மீட்டெடுப்பதற்கான உயர் வெப்பநிலை சயனைடேஷன் செயல்முறை.

அறிமுகம்

பிளாட்டினம் - குழு உலோகங்கள் (PGMகள்), பிளாட்டினம் (Pt), பல்லேடியம் (Pd), மற்றும் ரோடியம் (Rh) ஆகியவை பல்வேறு தொழில்களில் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவை. வாகனத் தொழிலில், அவை வினையூக்கி மாற்றிகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன, அவை வாகன வெளியேற்றங்களிலிருந்து தீங்கு விளைவிக்கும் உமிழ்வைக் குறைப்பதற்கு அவசியமானவை. இருப்பினும், PGMகள் பற்றாக்குறையாகவும் இயற்கையில் சமமாக விநியோகிக்கப்படாமலும் உள்ளன, மேலும் முதன்மை தாதுக்களிலிருந்து அவற்றைப் பிரித்தெடுப்பது பெரும்பாலும் சிக்கலானது மற்றும் விலை உயர்ந்தது. இதன் விளைவாக, பயன்படுத்தப்பட்டவை போன்ற இரண்டாம் நிலை மூலங்களிலிருந்து PGMகளை மீட்டெடுப்பது ஆட்டோமொபைல் வினையூக்கிகள், அதிகரித்து வரும் கவனத்தைப் பெற்றுள்ளது. அதிக வெப்பநிலை சயனைடு இந்த நோக்கத்திற்காக ஒரு சாத்தியமான நுட்பமாக கசிவு உருவாகி வருகிறது.

ஆட்டோமொபைல் கேட்டலிஸ்ட்களில் PGM-களின் பங்கு

வாகன வினையூக்கி மாற்றிகள், வெளியேறும் புகையில் உள்ள நச்சு மாசுபடுத்திகளை மாற்றும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. கார்பன் கார்பன் மோனாக்சைடு (CO), ஹைட்ரோகார்பன்கள் (HC), மற்றும் நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள் (NOx) போன்றவற்றை, கார்பன் டை ஆக்சைடு (CO₂), நைட்ரஜன் (N₂), மற்றும் நீர் (H₂O) போன்ற குறைந்த தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்களாக மாற்றுகின்றன. இந்த மாற்றிகளில் PGM-கள் முக்கியச் செயல்படும் கூறுகளாக உள்ளன. உதாரணமாக, Pt மற்றும் Pd ஆகியவை CO மற்றும் HC-ஐ ஆக்சிஜனேற்றம் செய்யப் பயன்படுகின்றன, அதே சமயம் Rh முக்கியமாக NOx-ஐக் குறைக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வாகனத் துறையில் PGM-களுக்கான தேவை கணிசமானது. 1990-ல், வாகன வினையூக்கிகளின் உற்பத்தியில் 1.3 மில்லியன் அவுன்ஸ் பிளாட்டினம், 230.000 அவுன்ஸ் பல்லேடியம், மற்றும் 330.000 அவுன்ஸ் ரோடியம் பயன்படுத்தப்பட்டன. பல ஆண்டுகளாக வாகனத் துறையின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சியைக் கருத்தில் கொண்டால், பயன்படுத்தப்படும் வினையூக்கிகளில் உள்ள PGM-களின் ஒட்டுமொத்த அளவு மிக அதிகமாக உள்ளது, இது அவற்றை ஒரு மதிப்புமிக்க இரண்டாம் நிலை வளமாக ஆக்குகிறது.

உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவின் கோட்பாடுகள்

சயனைடு கலவையாக்கம்

சுரங்கத் தொழிலில், குறிப்பாக தங்கம் பிரித்தெடுப்பதில் சயனைடு கசிவு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. சயனைடு அயனிகள் (CN⁻) சில உலோகங்களுடன் நிலையான வளாகங்களை உருவாக்கும் திறனில் இந்த கொள்கை உள்ளது. PGMகளைப் பொறுத்தவரை, அதிக வெப்பநிலை மற்றும் பொருத்தமான கார நிலைமைகளின் கீழ், CN⁻ Pt, Pd மற்றும் Rh உடன் வினைபுரிந்து கரையக்கூடிய சயனைடு வளாகங்களை உருவாக்குகிறது. இந்த சிக்கலான எதிர்வினை PGMகளை வினையூக்கியின் திட மேட்ரிக்ஸிலிருந்து கரைசலில் கரைக்க அனுமதிக்கிறது, இது அடுத்தடுத்த பிரிப்பு மற்றும் மீட்பு செயல்முறைகளை எளிதாக்குகிறது.

அதிக வெப்பநிலை மேம்பாடு

அதிக வெப்பநிலை நிலைமைகள் கசிவு செயல்முறையை ஊக்குவிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. வெப்பநிலையை அதிகரிப்பது எதிர்வினை இயக்கவியலை துரிதப்படுத்துகிறது. அதிக வெப்பநிலையில், PGM துகள்களின் மேற்பரப்பில் சயனைடு அயனிகளின் பரவல் விகிதம் அதிகரிக்கிறது, மேலும் வேதியியல் எதிர்வினைகள் மிக வேகமாக நிகழ்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, ஆட்டோமொபைல் வினையூக்கிகளிலிருந்து PGMகளின் உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவில், வெப்பநிலையை 100 °C இலிருந்து 150 °C ஆக உயர்த்துவது Pd மற்றும் Pt இன் கசிவு செயல்திறனை கணிசமாக அதிகரிக்கும் என்று ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், மிக அதிக வெப்பநிலை அதிகரித்த ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் சாத்தியமான பக்க எதிர்வினைகள் போன்ற சில சவால்களையும் கொண்டு வரக்கூடும் என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

ஆட்டோமொபைல் கேட்டலிஸ்டுகளுக்கான உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு செயல்முறை

வினையூக்கிகளின் முன் சிகிச்சை

உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு செயல்முறைக்கு முன், பயன்படுத்தப்பட்ட ஆட்டோமொபைல் வினையூக்கிகள் பொதுவாக முன்கூட்டியே சிகிச்சையளிக்கப்பட வேண்டும். கசிவு செயல்திறனை மேம்படுத்த இந்த படி மிகவும் முக்கியமானது. முதலாவதாக, துகள் அளவைக் குறைக்க வினையூக்கிகள் உடல் ரீதியாக நசுக்கப்பட்டு அரைக்கப்படுகின்றன, இது குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதியை அதிகரிக்கிறது மற்றும் எதிர்வினைக்கு அதிக PGMகளை வெளிப்படுத்துகிறது. பின்னர், அவை வறுத்தல் போன்ற வெப்ப சிகிச்சைக்கு உட்படுத்தப்படலாம், இதனால் வினையூக்கியின் மேற்பரப்பில் உள்ள கார்பன் மற்றும் பிற அசுத்தங்களை அகற்றி, PGMகளை சயனைடு கரைசலுக்கு எளிதாக அணுக முடியும்.

கசிவு செயல்பாடு

கசிவு நிலையில், முன் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட வினையூக்கிகள் சயனைடு கொண்ட கரைசலுடன் கூடிய வினைக் கலனில் வைக்கப்படுகின்றன, வழக்கமாக சோடியம் சயனைடு (NaCN). பின்னர் வினைப் பாத்திரம் பொருத்தமான உயர் வெப்பநிலைக்கு, பொதுவாக 120 - 180 °C வரம்பில் சூடேற்றப்படுகிறது, மேலும் அழுத்தம் தேவைகளுக்கு ஏற்ப சரிசெய்யப்படுகிறது. PGMகளின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை ஊக்குவிக்கவும், சிக்கலான வினையை மேம்படுத்தவும் ஆக்ஸிஜன் அல்லது ஒரு ஆக்ஸிஜனேற்ற முகவர் பெரும்பாலும் அறிமுகப்படுத்தப்படுகிறது. கசிவு நேரம் வினையூக்கியின் கலவை மற்றும் எதிர்வினை நிலைமைகளைப் பொறுத்து மாறுபடும், பொதுவாக பல மணிநேரங்கள் முதல் பத்து மணிநேரம் வரை இருக்கும்.

PGM-களைப் பிரித்தல் மற்றும் மீட்டெடுத்தல்

கசிவு செயல்முறைக்குப் பிறகு, கரைசலில் கரைந்த PGM - சயனைடு வளாகங்கள் உள்ளன. PGM களை மீட்டெடுக்க, பல்வேறு பிரிப்பு முறைகளைப் பயன்படுத்தலாம். ஒரு பொதுவான அணுகுமுறை கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் ஆகும், இதில் சயனைடு லீச் மதுபானத்திலிருந்து PGM களைத் தேர்ந்தெடுத்துப் பிரித்தெடுக்க பொருத்தமான கரிம பிரித்தெடுத்தல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, சில அயனி திரவங்கள் லீச் மதுபானத்திலிருந்து Pt மற்றும் Pd ஐப் பிரிக்க நல்ல தேர்ந்தெடுப்பைக் காட்டியுள்ளன. மற்றொரு முறை வீழ்படிவு. கரைசலின் pH மதிப்பை சரிசெய்வதன் மூலம் அல்லது குறிப்பிட்ட வீழ்படிவு முகவர்களைச் சேர்ப்பதன் மூலம், PGM களை உலோக உப்புகள் அல்லது வளாகங்களின் வடிவத்தில் கரைசலில் இருந்து வீழ்படிவாக்கலாம், பின்னர் அவற்றை மேலும் சுத்திகரித்து தூய PGM களைப் பெறலாம்.

உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவின் நன்மைகள்

உயர் மீட்பு திறன்

ஆட்டோமொபைல் வினையூக்கிகளிலிருந்து PGMகளை மீட்டெடுப்பதற்கான சில பாரம்பரிய முறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு ஒப்பீட்டளவில் அதிக மீட்பு விகிதங்களை அடைய முடியும். உகந்த நிலைமைகளின் கீழ், Pt, Pd மற்றும் Rh ஆகியவற்றின் கசிவு விகிதங்கள் 90% க்கும் அதிகமாகவும், சில சந்தர்ப்பங்களில், 100% க்கும் அதிகமாகவும் கூட அடையலாம் என்று ஆய்வுகள் நிரூபித்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, தீர்ந்துபோன ஆட்டோகேடலிடிக் மாற்றிகளிலிருந்து PGMகளின் உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு குறித்த ஆராய்ச்சியில், 150 °C இல் ஆட்டோகிளேவ் கசிவு, 200 psi ஆக்ஸிஜன் பகுதி அழுத்தம் மற்றும் 120 நிமிட நேரத்துடன், 90% PGMகளின் கரைப்பைக் கொடுத்தது.

தேர்வு

PGMகளுடன் சிக்கலாக்குவதில் சயனைடு ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. சரியான நிலைமைகளின் கீழ், இது Pt, Pd மற்றும் Rh உடன் முன்னுரிமையாக வினைபுரிய முடியும், அதே நேரத்தில் பீங்கான் கூறுகள் மற்றும் சில அடிப்படை உலோகங்கள் போன்ற வினையூக்கி மேட்ரிக்ஸில் உள்ள பல தனிமங்களுடன் குறைவான தொடர்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்தத் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மை அடுத்தடுத்த பிரிப்பு செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது மற்றும் அதிக தூய்மையுடன் PGMகளைப் பெற உதவுகிறது.

சவால்கள் மற்றும் தீர்வுகள்

சயனைட்டின் நச்சுத்தன்மை

கசிவு செயல்பாட்டில் சயனைட்டின் பயன்பாடு அதன் அதிக நச்சுத்தன்மை காரணமாக குறிப்பிடத்தக்க சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பாதுகாப்பு கவலைகளுடன் தொடர்புடையது. சயனைடு முறையாக நிர்வகிக்கப்படாவிட்டால் மனித ஆரோக்கியத்திற்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் தீங்கு விளைவிக்கும். இந்த சிக்கலை தீர்க்க, தொழில்துறை செயல்பாட்டில் கடுமையான பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சுற்றுச்சூழலுக்கு சயனைடு வெளியிடுவதைக் குறைக்க மூடிய-லூப் அமைப்புகள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. கூடுதலாக, சயனைடு கொண்ட கழிவுநீரை சுத்திகரிப்பது மிக முக்கியம். வேதியியல் ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் உயிரியல் சுத்திகரிப்பு போன்ற மேம்பட்ட கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு தொழில்நுட்பங்கள், கழிவுநீரை வெளியேற்றுவதற்கு முன்பு சயனைடை குறைந்த தீங்கு விளைவிக்கும் பொருட்களாக சிதைக்கப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

அதிக ஆற்றல் நுகர்வு

இந்த செயல்முறையின் உயர் வெப்பநிலை தேவை ஒப்பீட்டளவில் அதிக ஆற்றல் நுகர்வுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த சிக்கலைத் தணிக்க, எதிர்வினை நிலைமைகளை மேம்படுத்த முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. உதாரணமாக, வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் எதிர்வினை நேரத்தை துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், அதிக கசிவுத் திறனைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் ஆற்றல் உள்ளீட்டைக் குறைக்கலாம். மேலும், அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட வெப்பமூட்டும் கருவிகளை உருவாக்குதல் மற்றும் கழிவு வெப்ப மீட்பு அமைப்புகளைப் பயன்படுத்துதல் ஆகியவை உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு செயல்முறையின் ஆற்றல் செயல்திறனை மேம்படுத்த உதவும்.

தீர்மானம்

அதிக வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு மீட்சிக்கு பெரும் ஆற்றலைக் காட்டுகிறது. விலைமதிப்பற்ற உலோகங்கள்குறிப்பாக ஆட்டோமொபைல் வினையூக்கிகளிலிருந்து வரும் PGMகள். இது அதிக மீட்பு திறன் மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கும் தன்மையை வழங்குகிறது, இவை இந்த மதிப்புமிக்க வளங்களின் பொருளாதார மற்றும் திறமையான மறுசுழற்சிக்கு முக்கியமானவை. சயனைட்டின் நச்சுத்தன்மை மற்றும் அதிக ஆற்றல் நுகர்வு போன்ற சவால்கள் இருந்தாலும், இந்த சிக்கல்களை நிவர்த்தி செய்ய தொடர்ச்சியான ஆராய்ச்சி மற்றும் தொழில்நுட்ப கண்டுபிடிப்புகள் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன. PGMகளுக்கான அதிகரித்து வரும் தேவை மற்றும் வள மறுசுழற்சி மற்றும் சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பில் அதிகரித்து வரும் முக்கியத்துவம் ஆகியவற்றுடன், உயர் வெப்பநிலை சயனைடு கசிவு ஆட்டோமொபைல் வினையூக்கிகளுக்கான மறுசுழற்சி துறையின் எதிர்காலத்தில் பெருகிய முறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.