Revisión de la tecnología de recuperación de metal de aguas residuales de las aguas residuales

1.1 Definición y clasificación de metales preciosos

(1) Definición

Los metales preciosos se refieren a una clase de elementos metálicos que son de naturaleza rara y tienen un alto valor económico. Por lo general, son químicamente estables y pueden resistir ambientes hostiles como la oxidación y la corrosión. Por lo tanto, se usan ampliamente en muchas industrias finales -}. Hay muchos tipos de metales preciosos, principalmente que incluyen oro (AU), plata (Ag), platino (PT), paladio (PD), Rodio (RH), rutenio (RU), iridio (IR) y osmio (OS). Estos preciosos metales no solo juegan un papel importante en el desarrollo industrial, sino que también se convierten en activos de reserva importantes en el mercado financiero global debido a su escasez. Por lo tanto, la recuperación de metales preciosos juega un papel vital en la economía global y la protección del medio ambiente.

(2) Clasificación de metales preciosos

Catalizadores de metales preciosos: incluyen principalmente platino (PT), paladio (PD) y rodio (RH). Estos metales preciosos se usan ampliamente en el agrietamiento de petróleo, la reacción de hidrogenación, la purificación de escape del automóvil y otros campos debido a sus excelentes propiedades catalíticas.

Los metales preciosos en la industria electrónica: como el oro (AU) y la plata (AG) se utilizan principalmente en la fabricación de circuitos electrónicos, conexiones eléctricas y componentes electrónicos.

Joyas y reservas de metales preciosos: el oro (AU) y el platino (PT) juegan un papel importante en las joyas y las reservas de metales preciosos, y su valor económico a menudo se ve afectado por los cambios en el mercado global y la demanda del mercado.

1.2 Beneficios económicos y ambientales del reciclaje de metales preciosos

Los costos de minería y fundición de metales preciosos son altos y están acompañados por una gran cantidad de contaminación ambiental y consumo de recursos. En contraste, el reciclaje de metales preciosos de los residuos tiene importantes beneficios económicos y ambientales.

(1) Beneficios económicos

El precio de los metales preciosos ha seguido aumentando en los últimos años, especialmente los precios del platino, el paladio y el oro han fluctuado en gran medida. Por ejemplo, en abril de 2025, el precio del oro Spot alcanzó los US $ 3,500.16 por onza, estableciendo un récord, lo que hizo que el reciclaje de metales preciosos el enfoque de las principales empresas. El reciclaje de metales preciosos no solo puede reducir efectivamente el costo de comprar materias primas, sino también generar beneficios económicos directos.

(2) Beneficios ambientales
Los metales preciosos a menudo coexisten con metales pesados ​​tóxicos. Cuando ingresan al medio ambiente, no solo contaminan las fuentes de agua, sino que también pueden ingresar a la cadena alimentaria y, en última instancia, afectar la salud humana. A través del reciclaje de metales preciosos, el impacto ambiental de estos metales puede reducirse efectivamente. Además, el proceso de reciclaje de metales preciosos ayuda a reducir el daño al medio ambiente natural causado por la minería de recursos y reducir la contaminación de la tierra, el aire y el agua causados ​​por la minería.

(3) Economía circular verde
El reciclaje de metales preciosos está en línea con el concepto de economía circular, que es reducir la demanda de recursos primarios al reutilizar los recursos de desechos y promover el reciclaje eficiente de los recursos. En el futuro, el reciclaje de metales preciosos se convertirá en una parte importante del desarrollo sostenible de las empresas, especialmente en las industrias electrónicas y de automóviles. Las aguas residuales y el tratamiento de gas residual en estos campos se convertirán en una fuente importante de recuperación de recursos.

2.1 Método de precipitación química

2.1.1 Principio
El método de precipitación química es una tecnología que utiliza el principio de reacción química para convertir los iones metálicos preciosos en solución en precipitados insolubles, separándolos y recuperándolos de las aguas residuales. Este método se usa ampliamente en la recuperación de metales preciosos, especialmente cuando la concentración de iones metálicos en las aguas residuales es alta. La clave para la precipitación química es seleccionar el precipitante derecho, que reacciona con iones metálicos preciosos para formar un precipitado, que luego puede separarse por filtración o centrifugación.

Precipitantes comunes: hidróxido de sodio (NaOH): reacciona con iones metálicos preciosos para formar un precipitado de hidróxido de metal. Por ejemplo, el platino reacciona con hidróxido de sodio para formar hidróxido de platino (PT (OH) ₂), mientras que el oro (Au) forma hidróxido de oro.

Amoníaco (NH₃ · H₂O): el amoníaco a menudo se usa para tratar las aguas residuales que contienen metales como el platino y el paladio. En condiciones de pH apropiadas, el amoníaco reacciona con iones metálicos para formar complejos solubles o precipitados.

Sulfuro de sodio (NA₂S): el sulfuro de sodio reacciona con metales preciosos como el oro y la plata para formar precipitados de sulfuro metálicos correspondientes, como el sulfuro de oro (AU₂S).

2.1.2 ventajas

Operación simple: la precipitación química es una tecnología madura y fácil - a - Usar tecnología adecuada para tratar una variedad de aguas residuales de metales preciosos.

Bajo costo: en comparación con otras tecnologías de recuperación finales -}, la precipitación química tiene menores costos de inversión y operación de equipos, lo que lo hace particularmente adecuado para empresas pequeñas y medianas- de tamaño.

Alta adaptabilidad: puede tratar las aguas residuales que contienen una variedad de iones metálicos, y particularmente exhibe un excelente rendimiento cuando las concentraciones de metales preciosas son altas.

2.1.3 Desventajas
Baja eficiencia de recuperación: el método de precipitación funciona mal en las aguas residuales con bajas concentraciones. Cuando la concentración de iones metálicos preciosos en la solución es demasiado baja, la cantidad de precipitado producido es pequeña, lo que resulta en una recuperación subóptima.

Contaminación secundaria: las reacciones de precipitación generalmente producen una gran cantidad de residuos de residuos, que contiene iones metálicos precipitados incompletamente y pueden representar un riesgo para el medio ambiente. Por lo tanto, la eliminación de residuos de residuos es una preocupación significativa para los métodos de precipitación.

Altos requisitos de control operativo: la efectividad de los métodos de precipitación está influenciada por factores como el pH de la solución, la temperatura y la dosis precipitante. Estas variables deben controlarse estrictamente durante la operación, de lo contrario, puede ocurrir una recuperación subóptima.

2.1.4 Factores influyentes
Solución PH: la solución El pH tiene un impacto significativo en las reacciones de precipitación. Un valor de pH demasiado alto o demasiado bajo puede dar como resultado una precipitación incompleta o una precipitación ineficaz de metales preciosos. La tasa de solubilidad y precipitación de metales preciosos se controlan típicamente ajustando el pH.

Concentración precipitante: la concentración del precipitante debe controlarse con precisión; Demasiado o muy poco puede afectar la precipitación de iones metálicos preciosos. Una cantidad apropiada de precipitante garantiza una precipitación eficiente de metales preciosos mientras evita la contaminación secundaria causada por cantidades excesivas de precipitantes.

Temperatura: la tasa de precipitación generalmente aumenta al aumentar la temperatura, pero las temperaturas excesivamente altas pueden hacer que el precipitado del metal se disuelva. Por lo tanto, el control de la temperatura es un factor clave para garantizar la eficiencia de recuperación.

2.2 Método de adsorción
2.2.1 Principio
La adsorción es una técnica que utiliza un material sólido (a menudo llamado adsorbente) para interactuar con iones metálicos preciosos en un líquido o gas, eliminando metales preciosos de la solución a través de la adsorción física o química. El proceso de adsorción se basa en interacciones entre los iones metálicos preciosos y la superficie adsorbente, incluidas las fuerzas de van der Waals, los enlaces de hidrógeno, el intercambio de iones y los enlaces químicos.

La adsorción ofrece muchas ventajas, incluida la facilidad de operación, la contaminación mínima y la capacidad de tratar las aguas residuales de concentración -. Este método no solo puede recuperar metales preciosos como oro, plata, platino y paladio de aguas residuales, sino que también puede usarse para separar metales de otras soluciones.

Adsorbentes comunes:

Carbono activado: debido a su área de superficie específica extremadamente alta y una rica estructura de poros, el carbono activado se usa ampliamente en los métodos de adsorción. Puede adsorbir iones metálicos preciosos a través de la adsorción física o las reacciones superficiales.

Minerales naturales: los minerales naturales como la bentonita y la zeolita se han convertido en adsorbentes populares en la investigación y la aplicación debido a su bajo costo y excelentes propiedades de adsorción.

Resinas sintéticas: como las resinas de intercambio iónico, logran una recuperación eficiente de metales preciosos a través de la adsorción química y el intercambio de iones, y son particularmente adecuados para recuperar bajo - concentración metales preciosos.

Nanomateriales: con el desarrollo de la nanotecnología, los nanomateriales se han convertido en un punto de acceso de investigación para la adsorción de metales preciosos debido a su área superficial específica extremadamente alta y reactividad superficial. Las propiedades físicas y químicas únicas de los nanomateriales les dan un gran potencial para la recuperación de metales preciosos.

2.2.2 Ventajas

Alta eficiencia: los métodos de adsorción ofrecen altas tasas de recuperación de metales preciosos y son particularmente adecuados para aguas residuales que contienen metales preciosos -} de concentración. Su eficiencia de recuperación a menudo alcanza niveles altos, incluso logrando resultados significativos en aguas residuales de concentración de -} bajas que es difícil de tratar utilizando métodos tradicionales de precipitación química.

Operación fácil: en comparación con otras tecnologías de recuperación de metales preciosos (como la precipitación química y la extracción de solventes), el método de adsorción tiene un proceso operativo relativamente simple y se automatiza fácilmente.

Menos contaminación: a diferencia de la precipitación química, la adsorción no produce grandes cantidades de residuos de residuos. Después de que los metales preciosos se adsorben en una superficie sólida, se descargan relativamente poca aguas residuales y contaminantes, lo que ayuda a reducir la contaminación secundaria.

Alta selectividad: ciertos adsorbentes especializados, como las resinas de intercambio iónico, exhiben alta selectividad, que adsorben preferentemente ciertos tipos de iones metálicos, separando efectivamente los diferentes metales.

2.2.3 Desventajas

Regeneración adsorbente: la mayoría de los adsorbentes requieren regeneración después de una recuperación de metales preciosos antes de que puedan reutilizarse. Sin embargo, la regeneración a menudo resulta en una disminución del rendimiento adsorbente y es complejo, aumentando los costos de procesamiento.

Pobre selectividad adsorbente: mientras que algunos adsorbentes exhiben un cierto grado de selectividad, muchos iones metálicos múltiples adsorb. En la recuperación de metales preciosos, es necesario seleccionar adsorbentes apropiados y ajustar las condiciones de funcionamiento para mejorar la eficiencia de recuperación.

Pobre largo - Estabilidad del término: algunos adsorbentes, como los minerales naturales, pueden degradarse con el tiempo debido a la adsorción excesiva de iones metálicos preciosos o cambios ambientales (como el pH), lo que a su vez afecta la eficiencia de recuperación.

2.2.4 Factores de influencia
PH: El pH de la solución tiene un impacto significativo en el proceso de adsorción. La solubilidad y la forma iónica de diferentes iones metálicos preciosos varían en diferentes condiciones de pH, lo que a su vez afecta la capacidad del adsorbente para adsorbir iones metálicos. Por ejemplo, algunos iones metálicos exhiben una alta valencia en entornos ácidos y reaccionan fácilmente con el adsorbente, mientras que otros metales pueden estar más eficientemente adsorbidos en entornos alcalinos.

Propiedades de la superficie adsorbente: el área de superficie específica del adsorbente, la distribución del tamaño de los poros y la funcionalización de la superficie influyen significativamente en el proceso de adsorción. Una superficie específica más grande indica una capacidad de adsorción más fuerte. Por ejemplo, el carbono o los nanomateriales activados modificados tiene una mayor actividad superficial y proporcionan más sitios de adsorción.

Concentración de iones metálicos: la concentración de iones metálicos en la solución afecta directamente la eficiencia de la adsorción. A una concentración demasiado baja, el adsorbente puede no adsorbe de manera efectiva los iones metálicos; Con una concentración demasiado alta, el adsorbente puede saturarse, lo que resulta en una disminución en la capacidad de adsorción.

Temperatura: los cambios de temperatura también pueden afectar el proceso de adsorción. En general, aumentar la temperatura aumenta el contacto entre los iones metálicos y el adsorbente, aumentando así la tasa de adsorción. Sin embargo, las temperaturas excesivamente altas pueden dañar la estructura adsorbente o causar la desorción de iones metálicos.

2.3 Método de intercambio iónico
2.3.1 Principio
El intercambio de iones es una técnica basada en el mecanismo selectivo de adsorción y liberación de las resinas de intercambio de iones u otros materiales de intercambio de iones. Intercambia iones metálicos en solución con iones en el agente de intercambio para separar y recuperar metales preciosos. Este método se usa ampliamente en la recuperación de metales preciosos, especialmente cuando la concentración de metales preciosos es baja o cuando hay una gran cantidad de otras impurezas en las aguas residuales, donde exhibe una alta selectividad y eficiencia.

El principio básico del intercambio iónico es intercambiar iones metálicos preciosos (como oro, plata, platino y paladio) en solución con iones (generalmente iones de hidrógeno o sodio) en la resina a través de una reacción de intercambio. Al ajustar condiciones como el pH de la solución y la velocidad de flujo, diferentes iones metálicos preciosos se pueden separar selectivamente de la solución mixta.

Resinas comunes de intercambio iónico:

Resinas de intercambio catiónico fuertemente ácidos: adecuado para tratar las aguas residuales que contienen cationes metálicos, capaces de recuperar iones metálicos a través del intercambio con iones metálicos.

Resinas de intercambio de aniones fuertemente básicos: adecuado para recuperar metales preciosos en forma aniónica (como el oro - complejos de cloro).

Resinas selectivas de intercambio iónico: estas resinas están diseñadas para adsorbir selectivamente ciertos iones metálicos, separando así metales preciosos. Por ejemplo, algunas resinas tienen una alta afinidad por los iones metálicos como el paladio, el platino y el oro.

2.3.2 Ventajas

Alta selectividad: los métodos de intercambio iónico pueden seleccionar la resina de intercambio apropiada para cada ion metálico, lo que resulta en una separación eficiente de metales preciosos. Esto hace que este método sea particularmente ventajoso para tratar las aguas residuales que contienen múltiples metales.

Alta tasa de recuperación: al optimizar las condiciones de reacción, los métodos de intercambio iónico pueden lograr altas tasas de recuperación incluso a concentraciones de metales más bajas, lo que las hace particularmente adecuadas para recuperar bajo -} concentración metales preciosos.

Operación fácil: el método de intercambio de iones tiene un proceso operativo relativamente simple y puede automatizarse, lo que lo hace adecuado para un gran procesamiento de escala -.

Aplicación amplia: este método es adecuado para tratar varios tipos de aguas residuales de metales preciosos, desde aguas residuales electrónicas hasta aguas residuales mineras hasta aguas residuales de reciclaje de catalizador automotriz. El intercambio de iones puede separar efectivamente y recuperar metales preciosos.

2.3.3 Desventajas

Regeneración de resina: las resinas de intercambio iónico pierden gradualmente su capacidad de adsorción durante el uso y generalmente requieren una regeneración regular. Durante la regeneración, la capacidad de selectividad y adsorción de la resina puede disminuir, lo que puede afectar la preciosa eficiencia de recuperación de metales.

Alto costo de resina: las resinas de intercambio de iones de rendimiento alto - son generalmente costosos, y el costo operativo general también es alto debido al reemplazo y la regeneración de la resina. El uso y el reemplazo de la resina frecuente pueden aumentar los costos, especialmente para grandes aplicaciones de escala -.

Sensibilidad a las condiciones de funcionamiento: la eficiencia de recuperación del intercambio de iones se ve afectada por múltiples factores, incluidos el pH de la solución, la temperatura y la velocidad de flujo. Para garantizar una recuperación eficiente, las condiciones de funcionamiento deben controlarse con precisión, y la condición de la resina debe verificarse regularmente.

2.3.4 Factores de influencia
Solución PH: la solución El pH tiene un impacto significativo en las reacciones de intercambio iónico. En particular, los cambios en el pH pueden afectar la especiación de iones metálicos y la tasa de intercambio de iones. Por ejemplo, algunos iones metálicos preciosos son relativamente estables en ambientes ácidos, pero pueden formar precipitados insolubles en entornos alcalinos, evitando un intercambio efectivo.

Selectividad de resina: las diferentes resinas tienen diferentes afinidades para diferentes iones metálicos, lo que hace que sea crucial seleccionar la resina apropiada. Cuanto mayor sea la selectividad de la resina, mayor será la eficiencia de recuperación de metales preciosos. Algunas resinas especializadas pueden incluso distinguir entre iones metálicos con propiedades similares, como los iones de paladio (Pd) y platino (PT).

Concentración de iones metálicos: la concentración de metales preciosos en la solución afecta directamente el tipo de cambio de iones y la eficiencia de recuperación. La eficiencia del intercambio iónico es particularmente baja en soluciones con bajas concentraciones de metales preciosos, lo que requiere más resina o tiempos de contacto más largos para garantizar una recuperación efectiva.

Temperatura y velocidad de flujo: tanto la temperatura como la velocidad de flujo afectan la velocidad del proceso de intercambio de iones. Las temperaturas más altas generalmente aceleran la reacción de intercambio de iones, pero las temperaturas excesivamente altas pueden degradar el rendimiento de la resina. Las tasas de flujo excesivamente altas pueden dar lugar a un tiempo de contacto insuficiente entre los iones metálicos y la resina, lo que reduce la eficiencia de recuperación.

2.4 extracción con solvente
2.4.1 Principio
La extracción de solventes es una técnica para separar y extraer metales preciosos de soluciones explotando la diferencia en los coeficientes de partición entre el disolvente y los iones metálicos en solución. Este método se basa en la diferente solubilidad de los iones metálicos en solventes orgánicos y fases acuosas, y utiliza la solubilidad selectiva del solvente para recuperar metales preciosos.

Durante el proceso de extracción de solvente, los iones metálicos preciosos (como el oro, la plata y el paladio) forman complejos o compuestos de coordinación con el extractante en el disolvente orgánico, que se dividen en la fase orgánica a medida que el disolvente se separa. Los metales preciosos se separan de la fase acuosa a través de una operación de separación de fases simple. El proceso de extracción generalmente implica dos etapas: extracción de los iones metálicos (transferencia de la fase acuosa a la fase orgánica) y la extracción posterior (transferencia de los metales preciosos de la fase orgánica a la fase acuosa).

Pasos clave en la extracción de solventes

Seleccionando el disolvente orgánico y el extractor apropiados: según las propiedades químicas del metal precioso, seleccione un disolvente orgánico apropiado (como diclorometano, octano, ciclohexano, etc.) y extractante (como trioctillamina, ésteres fosfatos, éteres, etc.).

Etapa de extracción: los iones metálicos nobles reaccionan con el extractante para formar un complejo, que luego ingresa a la fase orgánica. Después de separar las fases acuosas y orgánicas, el extractante lleva los iones metálicos.

Desmontaje: los metales preciosos en el extractante se transfieren nuevamente a la fase acuosa cambiando el pH, agregando agentes de extracción u otros reactivos químicos, separando así los metales.

La extracción de solventes es generalmente adecuada para recuperar metales de las aguas residuales de concentración - bajas y puede separar eficientemente y recuperar una variedad de metales preciosos.

2.4.2 Ventajas
Alta selectividad: la extracción de solventes puede extraer selectivamente metales preciosos en función de las diferencias en los coeficientes de distribución de diferentes iones metálicos entre las fases orgánicas y acuosas. La extracción con solventes es particularmente efectiva para separar y recuperar metales preciosos objetivo en aguas residuales que contienen múltiples metales.

Alta eficiencia: la extracción de solventes generalmente proporciona altas tasas de recuperación para las aguas residuales que contienen bajas concentraciones de metales preciosos. La eficiencia de recuperación puede mejorarse significativamente optimizando el disolvente y las condiciones de reacción.

Fácil de operar: la extracción de solvente es relativamente simple de operar y adecuada para una gran aplicación de escala -. Debido a su alta eficiencia de separación, se usa ampliamente en la recuperación y la refinación de metales preciosos.

Aplicación amplia: este método no solo es adecuado para la recuperación de metales preciosos, sino que también puede usarse para separar y recuperar otros metales (como cobre, zinc y níquel). Por lo tanto, la extracción con solventes tiene amplias perspectivas de aplicación en las industrias metalúrgicas, ambientales y químicas.

2.4.3 Desventajas
Contaminación del solvente: el uso de solventes orgánicos puede causar contaminación ambiental, especialmente durante el uso y el manejo repetidos, donde la volatilización y las fugas del disolvente pueden causar contaminación del aire y el agua.

Pobre selectividad del extractante: aunque la extracción con solventes ofrece una alta selectividad, aún puede presentar desafíos para separar ciertos iones metálicos similares. Esto es especialmente cierto cuando las concentraciones de metales preciosos y otros iones metálicos están cerca, donde la selectividad del solvente puede ser insuficiente.

Alto costo: la extracción de solvente requiere el uso de solventes orgánicos y extractores orgánicos -} de pureza., Lo que aumenta los costos operativos. Además, los procesos de recuperación y regeneración de solventes también pueden aumentar los costos de procesamiento.

Regeneración de solventes: los solventes pierden parte de su capacidad de extracción con uso repetido y, por lo tanto, requieren reemplazo o regeneración regular. La regeneración de solventes puede requerir equipos adicionales y reactivos químicos, aumentando la complejidad operativa y el costo.

2.4.4 Factores influyentes
Solución PH: El pH tiene un impacto significativo en el proceso de extracción de los iones metálicos. Diferentes complejos de metales preciosos tienen diferentes estabilidad en diferentes condiciones de pH, y los cambios en el pH pueden alterar la eficiencia de extracción. La eficiencia de extracción de iones metálicos preciosos se optimiza típicamente ajustando el pH.

Concentración y propiedades del extractante: la concentración del extractante afecta directamente la eficiencia de extracción. Una concentración demasiado baja puede provocar una extracción incompleta de iones metálicos preciosos, mientras que una concentración demasiado alta puede causar la extracción de CO - del extractante con otras impurezas, reduciendo la selectividad.

Tiempo de extracción y temperatura: la velocidad de la reacción de extracción está estrechamente relacionada con la temperatura y el tiempo de contacto. Aumentar adecuadamente la temperatura y extender el tiempo de extracción puede mejorar la eficiencia de extracción de los iones metálicos, pero las temperaturas excesivamente altas pueden causar volatilización o descomposición del solvente del extractante.

Coeficiente de partición entre el disolvente y la fase acuosa: la diferencia en los coeficientes de partición de diferentes iones metálicos entre el disolvente y la fase acuosa es crucial para el éxito de la extracción con solvente. Los iones metálicos con coeficientes de partición más grandes pueden transferir más fácilmente a la fase orgánica, mientras que los iones metálicos con coeficientes de partición más pequeños pueden ser difíciles de extraer de manera efectiva.

2.5 Método de separación de membrana
2.5.1 Principio
La separación de la membrana es una técnica que utiliza la permeabilidad selectiva de los materiales de membrana para separar los iones metálicos preciosos de otras sustancias en solución. Al utilizar la estructura de poros y las propiedades fisicoquímicas de las membranas, la separación de la membrana puede separar sustancias en soluciones basadas en su tamaño molecular, morfología, carga y otras características. Los métodos de separación de la membrana incluyen microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa. Estos principios de separación varían, pero todos dependen de la permeabilidad selectiva de las sustancias a través de la membrana.

La separación de la membrana se usa comúnmente para tratar las aguas residuales que contienen iones metálicos preciosos. Es particularmente efectivo para separar metales preciosos de las aguas residuales que contienen componentes complejos, especialmente cuando la concentración de iones metálicos es baja. Dependiendo del tamaño de poro de la membrana, la separación de la membrana puede separar y concentrar partículas, moléculas o iones de diferentes tamaños.

Microfiltración (MF): adecuado para separar macromoléculas, típicamente filtrando partículas más grandes y sólidos suspendidos. Los tamaños de poros varían de 0.1 a 10 micras.

Ultrafiltración (UF): adecuado para separar pequeños solutos de macromoléculas. Por lo general, puede separar macromoléculas, proteínas, coloides y otras sustancias en solución. Los tamaños de poros varían de 1 a 100 nanómetros.

Nanofiltración (NF): adecuado para separar las pequeñas moléculas de iones y algunas sustancias disueltas, con tamaños de poros que varían de 1 a 10 nanómetros.

Osmosis inversa (RO): las membranas de RO tienen tamaños de poros muy pequeños y generalmente pueden separar de manera efectiva los iones, solutos e impurezas en el agua, incluso eliminando pequeñas moléculas disueltas. Los tamaños de poros varían desde menos de 1 nanómetro.

La recuperación de metales preciosos generalmente se basa en la nanofiltración y las membranas de ósmosis inversa porque sus tamaños de poro retienen efectivamente iones metálicos preciosos al tiempo que permiten que las moléculas de agua y otras impurezas pasen a través de la capa de membrana.

2.5.2 Ventajas
Alta selectividad: la separación de membrana puede separar selectivamente los iones metálicos preciosos de otras impurezas basadas en el tamaño de poro y las características de carga de la membrana. Esta selectividad permite la separación de la membrana para aislar iones metálicos preciosos objetivo en procesos de tratamiento de aguas residuales complejas.

Bajo consumo de energía: en comparación con otras tecnologías de separación (como la precipitación química y la extracción de solventes), la separación de la membrana consume energía relativamente baja, especialmente a bajas presiones, donde la eficiencia de operación es alta.

Operación simple: la separación de membrana es relativamente simple de operar y puede operarse continuamente, lo que lo hace adecuado para grandes aplicaciones industriales de escala -. La separación se puede lograr simplemente ajustando los parámetros, como la velocidad de flujo y la temperatura.

Adaptabilidad: la separación de membrana se puede aplicar ampliamente a varios tipos de tratamiento de aguas residuales, como aguas residuales electrónicas, aguas residuales mineras y aguas residuales químicas. Es particularmente adecuado para aguas residuales con concentraciones de metales preciosos bajos o que contienen múltiples metales.

No hay consumo de reactivos químicos: a diferencia de los métodos químicos tradicionales (como la precipitación y la extracción), la separación de la membrana no requiere la adición de reactivos químicos, eliminando el uso de reactivos y la contaminación ambiental resultante.

2.5.3 Desventajas
Eniscación de la membrana: uno de los mayores desafíos de la separación de la membrana es el ensuciamiento de la membrana, especialmente cuando se trata las aguas residuales con alta salinidad o solutos complejos. La superficie de la membrana se contamina fácilmente por la materia orgánica, inorgánica o de partículas. El ensuciamiento de la membrana reduce el flujo de membrana y la eficiencia de separación, e incluso puede causar daño por membrana, aumentando los costos de mantenimiento.

Alto costo: las membranas de rendimiento de alto - de rendimiento, especialmente la ósmosis inversa y las membranas de nanofiltración, son generalmente caras. Si bien la separación de la membrana tiene bajos costos operativos, la inversión inicial es alta, lo que puede limitar su gran aplicación de escala - en ciertas aplicaciones.

VIDA DE MEMBRANA: las membranas son propensas al envejecimiento y la permeabilidad reducida durante largos períodos de uso, lo que requiere un reemplazo regular. Esto aumenta los costos operativos y la frecuencia de mantenimiento.

Capacidad de recuperación de membrana limitada: si bien la separación de la membrana puede separar eficientemente y recuperar metales preciosos, las membranas tienen poca selectividad para ciertas moléculas pequeñas o iones cargados. En las aguas residuales que contienen alta salinidad o materia orgánica, las membranas pueden no recuperar efectivamente iones metálicos preciosos.

2.5.4 Factores influyentes
Tamaño y propiedades de poro de membrana: los diferentes tipos de membrana tienen diferentes permeabilidades con las sustancias, y seleccionar la membrana apropiada es clave para garantizar una recuperación de metales preciosas eficientes. Las membranas con tamaños de poro más pequeños pueden filtrar efectivamente moléculas pequeñas o iones metálicos, mientras que los tamaños de poros más grandes son adecuados para filtrar partículas más grandes.

Presión de funcionamiento y caudal: la separación de la membrana generalmente requiere una cierta presión. La presión excesivamente baja puede dar como resultado resultados de separación subóptima, mientras que la presión excesivamente alta puede aumentar el consumo de energía y acelerar el envejecimiento de la membrana. Ajustar el caudal también afecta la eficiencia de separación, y los parámetros operativos deben optimizarse en función de las características de las aguas residuales.

Composición química de aguas residuales: el tipo y la concentración de materia disuelta en las aguas residuales influyen significativamente en el proceso de separación de la membrana. Las altas concentraciones de sales, materia orgánica disuelta o coloides pueden causar un ensuciamiento de membrana, lo que afectan la eficiencia de recuperación.

PH y temperatura: el pH y la temperatura de la solución también afectan el rendimiento de la membrana. Algunos materiales de membrana pueden ser sensibles a los ambientes ácidos o alcalinos, por lo que las condiciones de funcionamiento deben ajustarse adecuadamente para evitar la degradación o la pérdida de rendimiento.

2.6 Método electroquímico
2.6.1 Principio
El método electroquímico utiliza la diferencia de corriente o potencial para inducir reacciones redox a los electrodos, recuperando así y separando iones metálicos preciosos. El principio básico es que la aplicación de un voltaje a una célula electrolítica induce una reacción de reducción de iones metálicos preciosos en la solución en la superficie del electrodo, donde se depositan, recuperando así los metales preciosos. Los métodos electroquímicos generalmente incluyen electrólisis, disolución anódica y deposición electroquímica.

Durante el proceso de recuperación electroquímica, la corriente en la célula electrolítica reduce los iones metálicos en el electrolito a su forma metálica, que luego se deposita en el cátodo a través de los electrodos. La eficiencia de recuperación de metales preciosos está estrechamente relacionada con factores como la densidad de corriente, la composición de electrolitos, la temperatura y el pH.

Proceso básico de procesamiento electroquímico:

Electrólisis: la acción de una corriente eléctrica reduce los iones metálicos preciosos en solución al metal. Por ejemplo, los iones de oro (AU³⁺) se reducen a oro (AU) en el cátodo, y los iones de paladio (PD²⁺) se reducen al paladio (PD) en el cátodo.

Reacción del electrodo: las reacciones en el ánodo y el cátodo implican la reducción y oxidación de metales preciosos. La disolución del metal ocurre en el ánodo, mientras que la deposición del metal ocurre en el cátodo.

Proceso de separación: durante la electrólisis, los iones metálicos preciosos se reducen y se depositan en el cátodo, mientras que los metales de impureza permanecen en solución o depósito en el ánodo. Al controlar las condiciones de electrólisis, los metales preciosos específicos se pueden recuperar selectivamente.

Las ventajas clave de los métodos electroquímicos son su recuperación eficiente de metales preciosos y su capacidad para lograr separaciones de metales relativamente precisas. Este método se usa ampliamente en la refinación de metales preciosos, el tratamiento de aguas residuales y la recuperación de metales.

2.6.2 ventajas
Alta selectividad: los métodos electroquímicos pueden separar eficientemente y recuperar metales preciosos en un corto período de tiempo. Esto es particularmente cierto cuando las aguas residuales contienen múltiples iones metálicos. Al ajustar las condiciones de electrólisis, el metal precioso objetivo se puede recuperar selectivamente.

Alta eficiencia de recuperación: en condiciones de electrólisis apropiadas, las tasas de recuperación de metales preciosos generalmente son altas, alcanzando casi el 100%. La eficiencia de recuperación se puede mejorar aún más optimizando los parámetros, como la densidad de corriente y el pH.

Contaminación - libre: en comparación con algunos métodos químicos tradicionales (como la precipitación y la extracción), los métodos electroquímicos no requieren el uso de reactivos químicos, evitando así la posible contaminación secundaria causada por reactivos químicos.

Ahorro de energía: en comparación con otras tecnologías de recuperación intensiva de energía - (como High - temperatura de la temperatura), los métodos electroquímicos consumen menos energía, especialmente cuando se operan a bajo voltaje, reduciendo efectivamente el consumo de energía.

Operación simple: el equipo electroquímico es relativamente simple y se puede automatizar, lo que lo hace adecuado para una gran recuperación de metales preciosos de escala -. Además, la célula electrolítica puede diseñarse de manera flexible para cumplir con diferentes requisitos de capacidad de procesamiento.

2.6.3 Desventajas
Proceso de electrólisis limitada: la eficiencia de recuperación de los métodos electroquímicos se ve afectada por condiciones como la composición de electrolitos, la temperatura, el pH y la densidad de corriente. Los parámetros operativos requieren un control cuidadoso, de lo contrario, puede producirse una baja eficiencia de recuperación.

Mala selectividad: aunque los métodos electroquímicos pueden recuperar eficientemente metales preciosos, para ciertas aguas residuales complejas, si los potenciales de reducción de metales preciosos y otros metales son similares, puede ocurrir la codeposición, reduciendo la selectividad de separación.

Corrosión del electrodo: sobre el uso extendido, los electrodos pueden corroerse o contaminarse, afectando su rendimiento. La estabilidad del material del electrodo puede ser particularmente pobre en condiciones de alta acidez o alta temperatura.

Alta inversión de equipos: aunque los métodos electroquímicos tienen bajos costos operativos, la inversión inicial del equipo es relativamente alta, particularmente debido a la necesidad de altas células electrolíticas de calidad - y materiales de electrodos.

2.6.4 Factores influyentes
Composición de electrolitos: la composición del electrolito es crucial para la eficiencia de la recuperación de metales preciosos. La acidez, otros iones disueltos y la concentración de iones metálicos preciosos en el electrolito afectan la efectividad del proceso de electrólisis. Ajustar el valor de pH del electrolito puede optimizar la reacción de reducción de los iones metálicos. Densidad de corriente: la densidad de corriente afecta directamente la velocidad y la eficiencia de la reducción de iones metálicos. Una densidad de corriente demasiado baja puede conducir a una tasa de deposición demasiado lenta de metales preciosos, mientras que una densidad de corriente demasiado alta puede conducir a la aparición de reacciones laterales, como la evolución del hidrógeno, lo que afecta la eficiencia de recuperación. Temperatura: la temperatura tiene una influencia importante en la velocidad de las reacciones electroquímicas. Las temperaturas más altas generalmente pueden acelerar la reacción de reducción de los iones metálicos, pero una temperatura demasiado alta puede hacer que el electrolito en la solución se descomponga o el material del electrodo se degrade. Material de electrodos: la elección del material del electrodo afectará el efecto del método electroquímico. La conductividad, la resistencia a la corrosión, la actividad superficial y otras propiedades del electrodo determinan directamente el efecto de deposición del metal. Los materiales de electrodo de uso común incluyen grafito, platino electroplacado, electrodos de titanio, etc.

(1) La industria de fabricación de productos electrónicos y semiconductores metales preciosos se utilizan ampliamente en la industria electrónica para electroplacas, envases de cables, interconexión de chips y otros procesos. Los metales comunes incluyen oro (AU), plata (Ag), paladio (PD) y platino (PT). Las principales fuentes de aguas residuales incluyen la línea de agua de la línea de electroplation aguas residuales, aguas residuales de grabado, líquido de limpieza, etc.

(2) Industria de electroplacas y tratamiento de superficie

La industria de la electroplatación es una de las principales fuentes de emisiones de contaminantes de metales preciosos. El oro, la plata, el paladio, etc. se usan ampliamente para el tratamiento de superficie de partes finales o joyas altas -}. Los metales preciosos existen principalmente en forma de complejos o iones en el agua de enjuague y las aguas residuales del tanque.

(3) Industria farmacéutica y de imágenes

Algunas preparaciones médicas, X - desarrolladores de películas de rayos y agentes de contraste de resonancia magnética nuclear contienen metales preciosos como la plata y el platino. El tratamiento de tales aguas residuales no solo implica recuperación de recursos, sino que también necesita evitar que las sustancias tóxicas causen daños al medio ambiente.

(4) Industria de metalurgia y minería

Algunos metales preciosos se pierden en forma de solución durante la hidrometalurgia o el pretratamiento del mineral. La separación de la membrana, la electroquímica y otros métodos pueden usarse para recuperar eficientemente metales preciosos raros como oro, platino y paladio de lixiviados o relaves.

(5) Catalizador automotriz y regeneración de materiales de desecho

Los catalizadores automotrices de desechos, los componentes electrónicos, las aguas residuales de pulido de joyas, etc. son fuentes importantes de recuperación de metales preciosos. Aunque el contenido de metales preciosos en estas aguas residuales es bajo, los tipos son complejos y los formularios son diversos, lo que requiere un tratamiento integral de paso múltiple -}.

(1) Investigación y desarrollo de una alta eficiencia - y tecnologías de consumo de energía bajo -

La tecnología de recuperación de metales preciosos de aguas residuales se centrará en mejorar la eficiencia de recuperación y reducir el consumo de energía, especialmente en la separación de la membrana y los métodos electroquímicos, optimizar los materiales de membrana, mejorar los materiales de electrodos y las condiciones de electrólisis, y mejorar la economía y la sostenibilidad de la tecnología. En particular, el consumo de energía bajo - y las tecnologías de costo -- se convertirán en el foco de la investigación y el desarrollo de la tecnología.

(2) Multi - Integración tecnológica

Con las ventajas y limitaciones de varios métodos de recuperación, la tecnología de recuperación de metales preciosos logrará cada vez más una combinación de múltiples tecnologías en el futuro. Por ejemplo, el uso combinado de separación de membrana y extracción de solventes puede maximizar las ventajas de ambos y lograr una recuperación más eficiente. Al mismo tiempo, la combinación de precipitación química y métodos electroquímicos también puede permitir que el metal se extraiga directamente por electrólisis después de la reacción, logrando una mayor recuperación de pureza.

(3) Aplicación de nuevos materiales y catalizadores

La aplicación de nuevos materiales traerá más posibilidades para la mejora de la tecnología de recuperación de metales preciosos. Por ejemplo, los nanomateriales, los materiales de adsorción magnética, las resinas funcionales, los líquidos iónicos y otros materiales han mostrado una fuerte selectividad y alta eficiencia en la recuperación de metales preciosos. En el futuro, la investigación se centrará aún más en cómo mejorar la reproducibilidad, la durabilidad y la economía de estos nuevos materiales para reducir el largo costo de término - de la recuperación de metales preciosos.

(4) Tecnología ecológica
En el proceso de recuperación de metales preciosos, los problemas de protección del medio ambiente son particularmente importantes. La tecnología de reciclaje prestará más y más atención a la reducción de la contaminación secundaria, reduciendo la emisión de sustancias dañinas y mejorar la protección del medio ambiente mediante el uso de materiales biodegradables o solventes verdes. Por ejemplo, el uso de solventes verdes