Pemulihan logam mulia dari katalis mengacu pada proses ekstraksi platinum, paladium, rodium, dan logam mulia lainnya dari katalis industri bekas menggunakan teknologi fisik, kimia, dan biologis. Signifikansi pemulihan logam mulia dari katalis melampaui nilai ekonomi (mendaur ulang satu ton katalis otomotif bekas menghasilkan 1-2 kilogram logam golongan platinum senilai lebih dari $120.000, dengan biaya hanya 30%-50% dari penambangan baru). Hal ini juga mengurangi ketergantungan pada sumber daya mineral dan mengurangi bahaya lingkungan. EU End-of-Life Vehicles Directive dan peraturan lingkungan di beberapa negara mewajibkan daur ulang logam mulia, mendorong industri menuju siklus "produksi-penggunaan-pemulihan" tertutup.
Katalis logam mulia terutama dikategorikan menjadi katalis heterogen (misalnya, katalis padat untuk pemurnian knalpot otomotif) dan katalis homogen (misalnya, senyawa logam larut yang digunakan dalam reaksi kimia). Katalis logam mulia yang dapat didaur ulang umum meliputi: konverter katalitik (mengandung platinum, paladium, rodium), katalis hidrogenasi petrokimia (mengandung molibdenum, nikel, vanadium), katalis sel bahan bakar (berbasis platinum), dan katalis lingkungan denitrifikasi (mengandung logam golongan vanadium-titanium).
Inovasi teknologi 2025 berfokus pada pemulihan yang hijau dan efisien. Teknologi pelindian berbantuan microwave mengatasi keterbatasan tradisional: reaktor baru menggunakan radiasi microwave 2450MHz yang dikombinasikan dengan batang pengaduk kaca yang dapat ditarik, secara langsung mengatasi efisiensi transfer massa rendah yang disebabkan oleh viskositas tinggi cairan ionik. Sistem ini mengintegrasikan probe inframerah kristal ATR intan untuk memantau komponen larutan reaksi secara real-time dan mengoptimalkan parameter dinamis, secara signifikan meningkatkan tingkat pemulihan platinum, paladium, dan rodium.
Teknik bioremediasi memanfaatkan mikroorganisme (misalnya, Ferriportia oxydans) atau miselium jamur untuk mengadsorpsi nanopartikel platinum, mencapai tingkat pemulihan lebih dari 90% dengan konsumsi energi rendah dan nol polusi. Nanomaterial magnetik terfunksionalisasi (misalnya, Fe₃O₄@SiO₂-NH₂) secara selektif menangkap ion logam mulia melalui interaksi koordinasi, memungkinkan pemisahan dan daur ulang cepat. Sistem pemulihan cerdas mengintegrasikan IoT dan algoritma pembelajaran mesin untuk menyesuaikan parameter pelindian secara dinamis. Salah satu perusahaan mencapai peningkatan 12% dalam pemulihan platinum menggunakan model AI.
Pengoptimalan berkelanjutan proses hidrometalurgi: Pemulihan paladium dalam pelindian asam klorida/hidrogen peroksida (HCl/H₂O₂) mencapai 92,6%. Katalis kapsul nano inti fullerene-Pd, yang dibangun setelah pemurnian kompleksasi urea, menunjukkan aktivitas ultra-tinggi dalam reduksi 4-nitrophenol (laju konversi >99% dalam 3,5 menit). Proses terintegrasi dialisis difusi cairan ion-penguapan MVR mencapai tingkat pemulihan logam mulia >98%, sambil mempertahankan pemulihan asam ≥80% dan memungkinkan pemanfaatan sumber daya garam terkristalisasi.
Pemulihan logam mulia dari katalis bekas dimulai dengan praperlakuan. Katalis bekas mengalami penghancuran, penyaringan, dan pemisahan magnetik untuk mengisolasi pembawa dari komponen aktif. Ini diikuti dengan kalsinasi suhu tinggi (kalsinasi terkontrol oksigen empat tahap pada 50-800°C) untuk menghilangkan endapan karbon dan materi organik. Aktivasi pirolitik terjadi di bawah atmosfer inert untuk mencegah penguapan logam (misalnya, kehilangan rodium di atas 800°C).
Tahap pelindian menggunakan ekstraksi pelarut selektif untuk logam mulia. Solusi hidrometalurgi umum termasuk aqua regia, asam klorat-klorat, atau tiourea, di mana pH dan potensial redoks dikontrol untuk melarutkan logam target secara selektif. Proses inovatif menggunakan agen pelindian campuran asam klorat-asam sitrat-hidrogen peroksida. Reaksi terjadi pada daya microwave 600W dan pengadukan 200 rpm selama 20 menit, mencapai pelarutan logam golongan platinum yang sangat efisien. Setelah memutar sentrifugal larutan pelindian untuk memisahkan residu, larutan memasuki tahap pemurnian.
Pemurnian dan penyempurnaan menggunakan pemisahan multi-tahap. Menambahkan larutan Na₂SO₃ ke dalam larutan pelindian menghilangkan lebih dari 90% pengotor besi (pada suhu ≥303K, pH=1,5-2,0), diikuti dengan ekstraksi balik dengan NH₄OH untuk menghilangkan tembaga dan seng. Ekstraksi pelarut menggunakan ekstraktan berbasis fosfin (Cyanex 923) atau amina memisahkan paladium dan platinum secara berurutan. Deposisi elektrokimia mengendapkan logam secara selektif pada potensial terkontrol, mencapai kemurnian 99,95%. Produk akhir adalah logam kemurnian tinggi atau paduan yang dapat digunakan langsung (misalnya, ferro-molibdenum, ferro-nikel).
Mengidentifikasi logam mulia dalam katalis bekas membutuhkan kombinasi analisis sumber dengan deteksi cepat. Konverter katalitik tiga arah otomotif (dari kendaraan di AS, Jerman, Prancis, dll., dengan jarak tempuh 110.000-220.000 km) biasanya mengandung platinum, paladium, dan rodium. Pembawa sarang lebah keramik harus dihancurkan hingga ukuran partikel ≤1 mm untuk pengujian. Katalis petrokimia (katalis hidrogenasi, perengkahan) mengandung molibdenum, nikel, dan vanadium, sementara katalis sel bahan bakar terutama berbasis platinum.
ICP-OES (Spektroskopi Emisi Optik Plasma Terinduksi Kopling) adalah metode standar untuk analisis kuantitatif, memungkinkan penentuan tepat kandungan logam (misalnya, katalis asli mengandung 0,126% Pd). Pengalaman luas DONGSHENG dalam daur ulang logam mulia menunjukkan korelasi antara bentuk katalis dan kandungan logam mulia: katalis pendukung keramik terutama mengandung logam golongan platinum, sementara pendukung karbon aktif umumnya digunakan untuk adsorpsi dan pemulihan emas dan perak.
Bahasa
