近年来，用于制造各种产品的铂族金属(PGMs)，例如铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)的需求一直在稳定增长。PGMs是汽车催化转化器、计算机、智能手机、燃料电池以及炼油和精细化工行业催化剂的重要成分之一。然而，地壳中的PGMs资源是有限的，因此利用二次资源，例如回收废料，可以**解决铂族金属缺乏的问题。

目前已经开发了多种技术来优化金属回收工艺，包括生物回收、沉淀、离子交换树脂、液-液萃取和膜技术等。从经济的角度来看，膜技术是上述技术当中操作方式更简单、可行性更高的回收工艺之一。聚合物包合膜(PIMs)是一种载体介导的膜，具有许多优点，包括耐用性、高选择性和易调节性。有研究证明，在各种金属分离和回收过程中，PIMs都能实现良好的分离效果。

基于此，九州大学的Masahiro Goto等人报道了一种以离子液体三辛基(十二烷基)氯化鏻(P₈₈₈₁₂Cl)为金属载体的聚合物包合膜(PIMs)，并通过顺序操作成功分离了铂(IV)、钯(II)和铑(III)（如图1）。该项研究描述包括：接收溶液的筛选、操作条件的优化、建立可能的转运机制以及膜稳定性的评估等过程。

图1. PIMs的顺序传输来选择性分离铂族金属

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

研究人员一个目标是Pt(IV)与Pd(II)和Rh(III)的选择性分离，在高浓度的HCl(3 M)中，Pt(IV)和Pd(II)易于提取到膜中，而Rh（III）保留在进料溶液中（图2a）。从PIM中剥离Pt(IV)和Pd(II)的剥离效率如图2b所示，选择0.1 M NaClO₄作为接收溶液，能显示出更高的Pt(IV)回收率(RF)（图3）。然而，膜与NaClO₄溶液长时间接触会导致表面损伤（图4），接收溶液中加入1 M HCl可以防止膜的损伤。因此，选择使用NaClO₄和HCl的混合物进行后续实验。进料溶液浓度为80 ppm时，Pt(IV)的运输性能更好，RF和PR值分别为96％和97％（图5）。

图5. 进料溶液浓度对膜传输行为的影响

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

随后，研究人员将进料溶液进行后续的Pd(II)和Rh(III)分离处理。使用10 mM硫脲和0.1 KSCN在1 M HCl中的混合物作为接收溶液时，在运输操作后观察到**的Pd(II)传输和无色膜（图6b）。Pt(IV)在传输过程中没有发生复杂的物质变化，而Pd(II)在传输过程中会形成[Pd(SCN)₄]^2-（图7）。Pt(IV)和Pd(II)的传输机制如图8所示。在四个连续的传输周期后，PIMs中保持相当稳定的RF和PR值（图9），进料侧和接收侧的表面粗糙度分别有适度和**的增加。

图6. 将Pd(II)和Rh(III)从提余液转移到(a) 1 M HCl中的5 mM硫脲，(b) 1 M HCl中的10 mM硫脲和0.1 M KSCN的混合物中

图7. 传输后的接收溶液、PIMs内积累的Pd(II)的紫外可见光谱图

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

图9. Pt(IV)和Pd(II)连续四个顺序传输后的回收率(RF)

（图片来源：ACS Sustainable Chem. Eng.）

总之，该项研究使用含有离子液体载体的PIM成功解决了PGMs相互分离的问题。可以进一步开发PIM传输系统，实现从真正的废料（例如废旧的汽车催化转化器）中**回收PGMs。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.0c03205

原文作者：

Adroit T. N. Fajar, Takafumi Hanada, Mochamad L. Firmansyah, Fukiko Kubota and Masahiro Goto

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c03205