Noble Metal Analysis of Catalysis

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2007
Major/Subject
Epäorgaaninen kemia
Mcode
Kem-35
Degree programme
Language
fi
Pages
85
Series
Abstract
Jalometallikatalyyttejä käytetään kemianteollisuudessa muun muassa lisäämään reaktionopeutta sekä parantamaan reaktioiden selektiivisyyttä. Jalometallikatalyyttien lisääntyvän käytön sekä jalometallien korkean hinnan vuoksi on katalyyttien talteenotosta sekä kierrätyksestä tullut tarpeellista toimintaa. Erityisesti katalyyttien valmistusprosessien optimoimisen kannalta on tarkan jalometallipitoisuuden määrittäminen tärkeää. Suurimpana ongelmana jalometallipitoisuuksien määrityksessä on näytteenkäsittely pitoisuuksien mittausta varten. Kirjallisuusosassa esitellään yleisimmin käytettyjen näytteenkäsittelymenetelmien lisäksi lyhyesti jalometallipitoisuuksien määrityksissä käytetyt analyysimenetelmät sekä niissä esiintyvät häiriöt. Analyysimenetelmästä riippuen voidaan jalometallipitoisuudet määrittää joko kiinteästä tai liuosnäytteestä. Yleisimmin jalometallipitoisuudet on määritetty liuosnäytteestä ICP-MS-, ICP-AES- tai AAS-menetelmällä. Liuosnäyte valmistetaan liuottamalla katalyytti mineraalihappoihin Carius-putki-, sulate-, refluksointi-, mikroaaltouuni- tai lämpölevymenetelmällä. Kokeellisen osan tavoitteena oli löytää mahdollisimman yksinkertainen liuotusmenetelmä, jonka sisäinen uusittavuus on hyvä ja joka soveltuu usealle erityyppiselle katalyytille jalometallista, jalometallipitoisuudesta sekä kantajasta riippumatta. Tutkittavat tuoreet ja käytetyt katalyytit sisälsivät eri kantajilla (mm. AISiO" alumina, zeoliitti) palladiumia, platinaa tai iridiumia. Katalyyttien jalometallipitoisuudet vaihtelivat välillä 0,3 - 4 m-%. Kirjallisuuden perusteella liuotusmenetelmäksi valittiin mikroaaltouunimenetelmä ja analyysimenetelmäksi ICP-AES. Mikroaaltoavusteisen liuotuksen lisäksi kokeiltiin ultraääniavusteista liuotusta, jolla pyrittiin helpottamaan ja nopeuttamaan liuotusprosessia. Katalyytit liuotettiin pääasiassa kuningasveteen tai kuningasvesi - HF-happoseokseen. Eri tekijöiden, kuten katalyytin jauhamisen ja kuivauksen, happoseoksen valinnan, liuotusajan sekä näyteliuoksen säilytyksen vaikutusta havaittuihin jalometallipitoisuuksiin tutkittiin. Myös menetelmän sisäistä uusittavuutta tarkasteltiin. Koska katalyyttien todellisia jalometallipitoisuuksia ei tiedetty, määritettiin osa katalyyteistä vertailun vuoksi myös INAA-menetelmällä. Katalyyttien lisäksi Pd- ja Pt-pitoisuudet määritettiin NIST:n varmennetusta vertailumateriaalista SRM 2556. Tutkimuksissa havaittiin, että palladium ja platina liukenevat selektiivisesti kuningasveteen mikroaaltouunimenetelmällä. Vetyfluoridihapon lisäys paransi katalyytin kantajan liukoisuutta, mutta jalometallien liukoisuuteen sen ei havaittu vaikuttavan. Ultraäänimenetelmällä selektiivisesti typpihappoon ja/tai kuningasveteen liukeni jalometalleista ainoastaan palladium. Iridium ei liuennut täydellisesti mihinkään kokeilluista happoseoksista. Molempien liuotusmenetelmien todettiin olevan erittäin uusittavia. Katalyytin jauhamisella, kuivauksella, käytetyllä happoseoksella, liuotusajalla sekä näyteliuoksen säilytyksellä ei havaittu olevan merkittävää vaikutusta havaittuihin jalometallipitoisuuksiin. Kun happoliuotuksilla saatuja Pd- ja Pt-pitoisuuksia verrattiin INAA:IIa saatuihin pitoisuuksiin, todettiin niiden olevan hyvin lähellä toisiaan. Kuitenkin SRM 2556:n Pd- ja Pt-saannot jäivät vain 82,1 - 92,6 %:iin.
Description
Supervisor
Karppinen, Maarit
Thesis advisor
Nieminen, Minna
Revitzer, Hannu
Österholm, Heidi
Keywords
Other note
Citation