[发明专利]一种处理含贵金属污水并回收高纯度贵金属单质的还原性离子交换膜及其制备、应用

说明书

本发明属于贵金属污水回收处理领域，涉及一种处理含贵金属污水并回收高纯度贵金属单质的还原性离子交换膜及其制备、应用，以WO₃粉末制备的膜用作还原性离子交换膜材料，首先在酸性溶液中充氢离子使其变为还原态，然后将其置于含贵金属离子污水中使得贵金属离子在还原性离子交换膜表面被还原为单质，还原出来的贵金属单质极易被回收。该方法所用器件装置简单，不需要消耗大量的化学试剂，以氢离子作为交换离子可以避免二次污染，该膜在酸性环境下具有高度的稳定性，可以直接应用在酸性的贵金属污水中，WO₃具有合适的氧化还原电位，对贵金属离子具有高度的选择性，能够很方便快速的以单质态回收贵金属，且具有优秀的循环使用性能。

技术领域

本发明涉及一种基于三氧化钨用于贵金属污水处理并有效回收高纯度贵金属单质的还原性离子交换技术，属于贵金属污水回收处理领域。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

贵金属主要包括8种金属元素，例如金，银、钯和铂等，由于其独特的物理和化学特性，如优异的催化活性，良好的导电性和耐腐蚀性，在珠宝、电子设备、催化剂等行业中扮演着非常重要的角色。同时，贵金属在地壳中的储量非常少，其主要来源为自然矿石，因此贵金属是一种及其稀有并且昂贵的资源。但在过去的二十年里，因全球工业的快速发展和人类需求的日益增长，电子行业和催化剂行业消耗了工业生产中90％以上的贵金属，大量的贵金属以污水的形式被流失，并且有相关报道明确指出贵金属污水中的某些贵金属含量比自然矿石中的储量还要高。如果对贵金属污水不进行专业处置，不仅会造成宝贵资源的大量浪费，还会对环境和人体健康造成严重的威胁。因此，贵金属的回收，提纯和再利用有利于生态文明建设和可持续发展。

目前针对这种含有贵金属离子的污水化学沉降法、絮凝或混凝法、离子交换法、吸附法、膜过滤法和电化学法等。其中，化学沉降、絮凝和混凝法需要添加大量沉降剂、絮凝剂和混凝剂等化学试剂，增加了操作成本并且去除效率低，产物通常为含有贵金属离子的污泥，需要进行二次处理回收；离子交换法需要对离子交换材料进行预处理，操作成本高，处理效果高度依赖目标金属元素种类，不适用于同时去除多种贵金属；膜过滤法受到膜污染和循环稳定性差的限制；吸附法因受到容量的限制，可有效处理的贵金属污水量较低；电化学法由于扩散电流密度小，不适用于低浓度贵金属离子污水回收中，并且该法去除效率相对较低。有研究人员使用自制的煤基材料作为工作电极，施加一定电压，回收低浓度贵金属废水中的贵金属元素，但是这一过程需要大量电能输入，回收过程中需要对体系加热，在足够高的电压和合适温度下才能有效回收贵金属，这一电化学反应过程成本高，消耗大，只能对贵金属离子进行富集，无法直接回收贵金属单质。

发明内容

针对目前技术的不足，本发明提供了一种从贵金属污水中直接回收高纯度贵金属单质的还原性离子交换方法，该方法以WO₃作为还原性离子交换膜材料的活性物质，利用WO₃较低的氧化还原电势将贵金属离子直接从其水溶液中还原至单质状态并进行回收。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种处理贵金属污水并回收高纯度贵金属单质的还原性离子交换膜，包括：

附着在集流体上的活性层；

所述活性层中含有WO₃。

本发明技术装置简单，还原过程中无需对电极参加，使用氢离子作为交换离子可避免二次污染，可以直接在酸性环境下使用，不需要投入大量的化学试剂，对贵金属离子具有高度的选择性，利用绿色清洁的电能还原贵金属离子，因此可以轻松环保的回收贵金属单质。制备的还原性离子交换经过50次循环后对氢离子仍能保持在一个良好的电容量，具有优异的循环利用性能。