Палладий под контролем: ученые разработали инновационный способ обнаружения и извлечения металла
Сибирский федеральный университет (СФУ) продолжает привносить инновации в область науки и технологии. Исследователи этого университета успешно синтезировали уникальные сорбенты, способные высокоизбирательно извлекать палладий из кислых сред, предоставляя перспективы для эффективного обнаружения и определения этого драгоценного металла. Журналисты портала pronedra.ru выясняли возможности открытия сибирских учёных.
Какую задачу решали учёные
Известно, что палладий, часто используемый в промышленности и технологии, редко встречается в чистом виде. Вместо того чтобы извлекать его из редких природных источников, в основном медно-никелевых руд, ученые СФУ представили инновационный способ синтеза сорбентов, обладающих высокой селективностью к палладию.
Ученым предстояло решить сложную задачу — определения низкого содержания палладия на фоне высокого содержания других сопутствующих элементов. Ведь содержание этого металла в рудах составляет всего лишь 10-4%. Постановка такой задачи требовала разработки новых методов и техник, которые смогли бы обеспечить высокую чувствительность и точность определения палладия. Исследование проводились с использованием проб руд и продуктов их технологической переработки ГМК «Норильский никель», расположенной на севере Красноярского края.
Современные спектроскопические методы не обладают достаточной чувствительностью для прямого определения палладия в таких образцах. Кроме того, матричные компоненты руды, особенно железо, оказывают сильное влияние, поскольку их содержание в образцах превышает содержание палладия в тысячи раз.
«Мы растворяем руду и концентраты в смесях кислот и затем при помощи нашего сорбента выделяем из раствора только палладий. Таким образом мы его концентрируем и устраняем мешающее влияние основных компонентов, исследуемых образцов», — рассказала соавтор исследования, старший научный сотрудник научно-исследовательского инженерного центра«Кристалл» СФУ Елена Бородина.
Новая экспресс-технология: сорбент, раскрывающий цветовую шкалу палладия
Основой сорбента является оксид кремния, который по своей природе не является высокоэффективным сорбентом. Однако ученые умело модифицировали его, добавив на поверхность зерен специальные химические группы. Эти группы взаимодействуют исключительно с палладием и золотом в кислых средах, придавая сорбенту уникальную селективность.
Исследователи Сибирского федерального университета добились не только высокой селективности своего сорбента, но и добавили в него удивительное свойство – цветовую индикацию. Белый цвет сорбента становится ключом к экспресс-тестам для определения содержания палладия в растворе.
Оранжевая Окраска:
Источник: news.sfu-kras.ru
Сорбент приобретает интенсивную оранжевую окраску при взаимодействии с соединением палладия. Это свойство позволяет создавать цветовую шкалу, где степень окраски сорбента напрямую связана с количеством палладия в растворе. Просто «посадив» несколько порций сорбента на разное количество палладия, исследователи создают удобную шкалу для предварительной оценки содержания металла.
Сорбенты, разработанные исследователями, на основе оксида кремния (кремнезема), имеют высокую степень экономичности и низкую стоимость. Это открывает новые перспективы для применения разработки в различных сферах, включая промышленные лаборатории ведущих предприятий, таких как ГМК «Норильский никель» и Красноярский завод цветных металлов и золота.
Палладий и золото извлекаются вместе, но в норильских рудах содержится незначительное количество золота, что не влияет на сорбцию и определение палладия. Возможно разработать методику выделения и определения золота с использованием того же сорбента, однако это требует отдельного исследования», — пояснила Елена Бородина. Ученый отметила, что серосодержащие группы способствуют приданию узкой «специализации» кремнезему, закрепляя их на его поверхности с помощью химической реакции.
В чём уникальность сорбента
Экологичный сорбент, разработанный учеными, становится незаменимым инструментом в промышленных лабораториях. Он обеспечивает высокую точность при анализе содержания палладия в сырье, полупродуктах и конечной продукции. Процесс обработки сорбента и дальнейший анализ с использованием атомно-эмиссионного спектрометра делают его не только эффективным, но и экологически безопасным.
- Экологическая безопасность:
Сравнение с классическими методами, в которых используются органические растворители, подчеркивает экологическую привлекательность нового сорбента. Требуется всего 0,1 г сорбента для анализа одной пробы раствора, что значительно снижает экологический след и обеспечивает безопасные условия труда.
2. Лаборатории СФУ на Вершине Инноваций:
Научно-исследовательский инженерный центр СФУ уже способен производить экологичный сорбент лабораторными партиями. Это открывает новые горизонты для экспресс-анализа палладия в промышленности и подчеркивает роль университета в развитии инновационных технологий.*
Перспективы разработки
Первые успешные тесты проведены на образцах руд и продуктов технологической переработки ГМК «Норильский никель». Предполагается, что новый сорбент будут использовать в лабораториях предприятий ГМК «Норильский никель», Красноярского завода цветных металлов и золота и других предприятиях отрасли. Ученые подчеркивают, что сорбент может стать ценным инструментом для контролирующих организаций, таких как таможня, при анализе сырья, ввозимого или вывозимого в Российскую Федерацию.
Инновации СФУ в области синтеза сорбентов для обнаружения палладия предоставляют новые возможности для промышленных предприятий и контролирующих организаций. Эффективность, низкая стоимость и высокая селективность делают эту разработку перспективной для широкого применения в различных отраслях. Сибирский федеральный университет продолжает играть ключевую роль в развитии технологического потенциала России, предлагая инновационные решения для отечественной промышленности и науки.
Палладий: невероятное разнообразие вариантов применения в промышленности
Палладий (Pd) — это мягкий серебристо-белый металл, который принадлежит к группе платины в периодической таблице элементов. Этот драгоценный металл, считающийся одним из самых ценных на планете, не только радует глаз своим блеском в ювелирных украшениях, но и находит широкое применение в различных отраслях промышленности.
- Катализаторы:
Палладий, благодаря своим выдающимся каталитическим свойствам, является неотъемлемой частью многих промышленных процессов. Он используется в производстве пластмасс, лекарственных препаратов, синтезе органических соединений и, что особенно важно для экологии, в очистке автомобильных выхлопных газов.
- Электроника:
В эпоху передовых технологий палладий находит свое место в электронике. Благодаря отличной электропроводности и устойчивости к окислению, он используется при создании контактов, электродов и проводников для различных электронных устройств.
- Автомобильная промышленность:
Сердцем современных автомобильных технологий стали катализаторы, в которых неотъемлемую роль играет палладий. Он активно применяется в катализаторах сажевых фильтров, обеспечивая чистоту выхлопных газов и снижая уровень токсичных выбросов.
- Ювелирное дело:
Палладий не только технологичен, но и красив. В ювелирном искусстве он находит свое применение при создании белых золотых сплавов, которые не только блестят в украшениях, но также обладают высокой стойкостью к коррозии, делая украшения долговечными и безопасными для носителя.
- Медицина и протезирование:
Устойчивость к окислению делает палладий идеальным материалом для изготовления инструментов и протезов в медицинской сфере. Его используют при создании зубных коронок, хирургических инструментов и других медицинских устройств.
- Энергетика будущего:
Палладий внедряется в сферу водородной энергетики, где его уникальное свойство поглощать водород становится ключевым. Широкое применение находит для хранения водорода, который является перспективным источником чистой энергии.
Все эти аспекты делают палладий неотъемлемым игроком в современной промышленности. Его уникальные свойства и разнообразие применений гарантируют, что этот металл будет оставаться в центре внимания научных и промышленных исследований в ближайшем будущем.
