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摘要：贵金属是指包括Au、Ag和铂族金属( Pt、Pd、Ph、Ir、O s、Ru)等的8种金属元素。贵金属具有优良的抗腐蚀性、稳定的热电性、优异的感光性、高温抗氧化性及良好的催化性能等特点，并且它们一般拥有美丽的色泽。因其具有独特的优良特点，在石油、冶金、航空航天、地球化学、环境科学、电子电气、生物医药等领域中应用极为广泛。由于贵金属的需求量逐年剧增以及天然储量稀少，分离和分析技术不断得到充分应用。文章结合最新的研究成果，简述几种贵金属的分离富集方法。
关键词：贵金属；分离富集；现代方法
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、贵金属分离和富集现代方法
1．共沉淀法
共沉淀法就是利用共沉淀剂以及还原剂，使用金属还原后和沉淀剂一起沉淀，从而与基体元素分离的方法。共沉淀分离法是富集痕量贵金属组分的有效方法之一。共沉淀法制备ATO粉体具有以下优点：制备工艺过程简单、成本低廉、制备条件易于控制、合成周期短等。但是其也有缺点，共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中，使溶液中沉淀下两种或两种以上的阳离子，生成沉淀混合物或固溶体前驱体，通过过滤、洗涤、热分解，最后得到复合氧化物的方法。沉淀剂的加入可能会使溶液局部浓度过高，产生团聚或组成不够均匀的现象。共沉淀法不仅可以使原料细化和混合均匀，且具有工艺简单、煅烧温度低和时间短、产品性能良好等优点。
2.萃取法
萃取法是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。该法具有选择性好、回收率高、设备简单、操作简便快捷、易于实现自动化等特点。萃取法又可以分为溶剂萃取法、析相萃取法、液膜萃取法等。溶剂萃取法是用于贵金属萃取的一种常用方法,其基本原理是使被萃取物质与萃取剂结合成不带电荷的、难溶于水而易溶于有机溶剂的螯合物,同时用有机溶剂进行萃取,实现金属的浓度富集,提高金属离子的选择性。溶剂萃取法具有分离效果好,便于快速连续操作等优点。萃取法的研究通常集中于萃取剂的选择和萃取条件的优化方面。析相萃取法是在盐析或加热的条件下,使贵金属离子在不同溶剂中发生溶剂化作用和成络作用,使均相溶液分成两相,欲分离的贵金属离子转入其中的一相,从而达到分离富集的目的。析相萃取法具有平衡时间短,两相界面清晰,无毒,对环境污染小,操作便捷等优点,符合当代绿色要求,因此运用广泛并得到较快的发展。但现有的盐析萃取分离贵金属的方法还缺乏选择性和特效性,尚且需要深入研究。液膜萃取法结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的优点,具有连续化以及自动化的优点。
3．离子交换法
离子交换法是利用液相中的离子和固相中离子间所进行的可逆性化学反应提纯或分离物质的方法，应用的关键在于树脂的选择上。离子交换与吸附分离技术由于分离效率高、设备与操作简单、树脂与吸附剂可再生和反复使用，且环境污染少，是一种“绿色提取”技术，因此它是一种应用广泛和重要的分离富集方法，在贵金属分离中的应用越来越受到人们的重视离子交换树脂最早应用于水的纯化和废水处理,由于其吸附选择性好,物理化学稳定性高,易再生,可重复使用等特点,逐渐被应用于湿法冶金提取贵金属。离子交换法可以分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂。阳离子交换树脂对贵金属离子的吸附是通过树脂上的可活动阳离子(如H+)与溶液中的贵金属离子发生离子交换反应来实现的。阳离子交换树脂对贵金属离子的选择性较差,近年来对其研究关注较少。阴离子交换树脂吸附贵金属通过静电引力实现,先将树脂置于在酸性介质中进行质子化,形成阳离子基团,其与贵金属的络阴离子以离子对之间的静电引力相结合,达到吸附目的。
4.吸附剂分离法
吸附分离法是利用某些多孔固体有选择地吸附流体中的一个组份或几个组分,从而使组分从混合物中分离出来的方法。吸附剂主要有硅胶、活性炭和生物吸附剂3种其作用为吸附分离。其中硅胶具有多孔结构,比表面积大,吸附性强等特点,但是其选择性较差。为了解决这个问题,可以通过将螯合基团键合在硅胶上，来使原硅胶改性,这样不仅提高了硅胶的选择性,也达到了使其再生能力增强的目的，可以说是一个一举两得的方法。生物吸附剂，它的主要来源是纤维素、木质素、海藻等植物体和真菌、细菌等微生物。这些植物或者微生物经过处理后，使其再负载上螯合基团,就可以使它成为具有有选择性吸附金属离子的生物吸附剂。生物吸附剂也因原材料丰富、价格低廉并且合成简便等特点,未来必然会受到更多科研工作者的青睐。
5.液膜分离法
液膜分离法是一种以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作方法。液膜概念是1968年美国埃克森研究工程公司黎念之博士首先提出的，液膜法是20世纪70年代以来迅速发展起来的一种分离技术。液膜分离的主要特点是将萃取和反萃取过程相结合，一步完成选择性渗透、膜相萃取和膜内相反萃取三个传质环节，它综合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点，是一种新型的膜分离方法。液膜法属于非平衡态的动力学传质过程，可以逆浓度梯度迁移溶质, 特别适宜于贵金属的提取和富集。
6.火试金法
火试金法对于贵金属元素的分离富集来说，是一种具有悠久历史的分离方法。这种方法的原理是将样品与某些溶剂共熔，贵金属则因富集在金属扣中而实现与样本基体的分离，这样以后再用湿法或者干法把试金扣中的贵金属进行进一步的富集。目前常用的火试金法主要有铅试金法、锑试金法及硫化镍试金法等几种方法，但这些不同的方法，其应用的范围也不相同。灰吹的过程中，由于Ru、Ir、Os容易遗失，因此铅试金法更适合用于Pt、Pd、Rh这三种金属元素的分离。硫化镍试金法与铅试金法的不相同之处是，它对于所有的鉑族元素的分离效果都差不多。但由于硫化镍试金法使用了大量的溶剂和镍捕集剂，因此造成了试金过程中的空白值相对过大，抗干扰性也较差的现象。李晓林等人在前人已研究和使用的方法的基础上，经过创新研究建立了微型的镍硫试金流程，不仅降低了试剂用量，还研究出了适用于微小样品的铂族元素中子的活化分析，并且实现了可以直接分析酸溶镍硫扣后铂族元素的硫化物残渣。此外，使用高纯捕集剂还可以有效减少甚至消除试剂空白。例如，可以通过纯化氧化镍，使整个流程的回收率均达到94.0%以上。
7.其他分离富集方法
近年来，由于新材料，新技术，新仪器分析方法的迅速发展，涌现出了大量的分离富集新方法。但由于新技术仍然存在各自的局限性，并不能广泛用于实际应用中。但一些通过不断完善经典分离富集方法，并且发展新的联用技术得到的新技术的局限性可能会更小一些，未来可能会更早进入实际应用中。
二、总结
随着现代工业的迅速发展,贵金属的应用范围也越来越广泛,但由于贵金属资源稀少,不能满足工业发展的需要。因此,提高原有工艺的提金效率和加大对新的分离富集技术的探索力度等对于贵金属的开发与回收具有更加深远的积极意义。另外，利用微生物吸附金属的特性来回收贵金属可收获到更高的经济价值,深入研究其吸附机理,开发浸取速率快,平衡时间短的生物吸附剂,发挥其原料优势,对于回收贵金属的富集有重要的经济和社会意义。
参考文献
【1】林玉南,胡金星,沈振兴.锑试金富集痕量金的研究-地质样品中ng/g级金的测定[J].分析化学,1988,16(1):1-4.
【2】JuvonenM R, BarthaA, LakomaaTM, eta.l Comparison of recoveries by lead fire assay and nickel sulfide fire assayin the determination of gold platinum, palladium and rhen-ium in sulfide ore samples[J]. Geostandards andGeoanaly-ticalResearch,2004,28(1):123-130.
【3】赵玉娥,杨丙雨.析相萃取(浮选)在贵金属分离富集中的应用[J].黄金,2005,26(7):42-46.
【4】胡洪波,梁洁,刘月英,等.微生物吸附贵金属的研究与应用[J].微生物通报,2002,29(3):94.
关键词：贵金属；分离富集；现代方法
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、贵金属分离和富集现代方法
1．共沉淀法
共沉淀法就是利用共沉淀剂以及还原剂，使用金属还原后和沉淀剂一起沉淀，从而与基体元素分离的方法。共沉淀分离法是富集痕量贵金属组分的有效方法之一。共沉淀法制备ATO粉体具有以下优点：制备工艺过程简单、成本低廉、制备条件易于控制、合成周期短等。但是其也有缺点，共沉淀法是把沉淀剂加入混合后的金属盐溶液中，使溶液中沉淀下两种或两种以上的阳离子，生成沉淀混合物或固溶体前驱体，通过过滤、洗涤、热分解，最后得到复合氧化物的方法。沉淀剂的加入可能会使溶液局部浓度过高，产生团聚或组成不够均匀的现象。共沉淀法不仅可以使原料细化和混合均匀，且具有工艺简单、煅烧温度低和时间短、产品性能良好等优点。
2.萃取法
萃取法是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从另一溶剂所组成的溶液里提取出来的操作方法。该法具有选择性好、回收率高、设备简单、操作简便快捷、易于实现自动化等特点。萃取法又可以分为溶剂萃取法、析相萃取法、液膜萃取法等。溶剂萃取法是用于贵金属萃取的一种常用方法,其基本原理是使被萃取物质与萃取剂结合成不带电荷的、难溶于水而易溶于有机溶剂的螯合物,同时用有机溶剂进行萃取,实现金属的浓度富集,提高金属离子的选择性。溶剂萃取法具有分离效果好,便于快速连续操作等优点。萃取法的研究通常集中于萃取剂的选择和萃取条件的优化方面。析相萃取法是在盐析或加热的条件下,使贵金属离子在不同溶剂中发生溶剂化作用和成络作用,使均相溶液分成两相,欲分离的贵金属离子转入其中的一相,从而达到分离富集的目的。析相萃取法具有平衡时间短,两相界面清晰,无毒,对环境污染小,操作便捷等优点,符合当代绿色要求,因此运用广泛并得到较快的发展。但现有的盐析萃取分离贵金属的方法还缺乏选择性和特效性,尚且需要深入研究。液膜萃取法结合了固体膜分离法和溶剂萃取法的优点,具有连续化以及自动化的优点。
3．离子交换法
离子交换法是利用液相中的离子和固相中离子间所进行的可逆性化学反应提纯或分离物质的方法，应用的关键在于树脂的选择上。离子交换与吸附分离技术由于分离效率高、设备与操作简单、树脂与吸附剂可再生和反复使用，且环境污染少，是一种“绿色提取”技术，因此它是一种应用广泛和重要的分离富集方法，在贵金属分离中的应用越来越受到人们的重视离子交换树脂最早应用于水的纯化和废水处理,由于其吸附选择性好,物理化学稳定性高,易再生,可重复使用等特点,逐渐被应用于湿法冶金提取贵金属。离子交换法可以分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂。阳离子交换树脂对贵金属离子的吸附是通过树脂上的可活动阳离子(如H+)与溶液中的贵金属离子发生离子交换反应来实现的。阳离子交换树脂对贵金属离子的选择性较差,近年来对其研究关注较少。阴离子交换树脂吸附贵金属通过静电引力实现,先将树脂置于在酸性介质中进行质子化,形成阳离子基团,其与贵金属的络阴离子以离子对之间的静电引力相结合,达到吸附目的。
4.吸附剂分离法
吸附分离法是利用某些多孔固体有选择地吸附流体中的一个组份或几个组分,从而使组分从混合物中分离出来的方法。吸附剂主要有硅胶、活性炭和生物吸附剂3种其作用为吸附分离。其中硅胶具有多孔结构,比表面积大,吸附性强等特点,但是其选择性较差。为了解决这个问题,可以通过将螯合基团键合在硅胶上，来使原硅胶改性,这样不仅提高了硅胶的选择性,也达到了使其再生能力增强的目的，可以说是一个一举两得的方法。生物吸附剂，它的主要来源是纤维素、木质素、海藻等植物体和真菌、细菌等微生物。这些植物或者微生物经过处理后，使其再负载上螯合基团,就可以使它成为具有有选择性吸附金属离子的生物吸附剂。生物吸附剂也因原材料丰富、价格低廉并且合成简便等特点,未来必然会受到更多科研工作者的青睐。
5.液膜分离法
液膜分离法是一种以液膜为分离介质、以浓度差为推动力的膜分离操作方法。液膜概念是1968年美国埃克森研究工程公司黎念之博士首先提出的，液膜法是20世纪70年代以来迅速发展起来的一种分离技术。液膜分离的主要特点是将萃取和反萃取过程相结合，一步完成选择性渗透、膜相萃取和膜内相反萃取三个传质环节，它综合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点，是一种新型的膜分离方法。液膜法属于非平衡态的动力学传质过程，可以逆浓度梯度迁移溶质, 特别适宜于贵金属的提取和富集。
6.火试金法
火试金法对于贵金属元素的分离富集来说，是一种具有悠久历史的分离方法。这种方法的原理是将样品与某些溶剂共熔，贵金属则因富集在金属扣中而实现与样本基体的分离，这样以后再用湿法或者干法把试金扣中的贵金属进行进一步的富集。目前常用的火试金法主要有铅试金法、锑试金法及硫化镍试金法等几种方法，但这些不同的方法，其应用的范围也不相同。灰吹的过程中，由于Ru、Ir、Os容易遗失，因此铅试金法更适合用于Pt、Pd、Rh这三种金属元素的分离。硫化镍试金法与铅试金法的不相同之处是，它对于所有的鉑族元素的分离效果都差不多。但由于硫化镍试金法使用了大量的溶剂和镍捕集剂，因此造成了试金过程中的空白值相对过大，抗干扰性也较差的现象。李晓林等人在前人已研究和使用的方法的基础上，经过创新研究建立了微型的镍硫试金流程，不仅降低了试剂用量，还研究出了适用于微小样品的铂族元素中子的活化分析，并且实现了可以直接分析酸溶镍硫扣后铂族元素的硫化物残渣。此外，使用高纯捕集剂还可以有效减少甚至消除试剂空白。例如，可以通过纯化氧化镍，使整个流程的回收率均达到94.0%以上。
7.其他分离富集方法
近年来，由于新材料，新技术，新仪器分析方法的迅速发展，涌现出了大量的分离富集新方法。但由于新技术仍然存在各自的局限性，并不能广泛用于实际应用中。但一些通过不断完善经典分离富集方法，并且发展新的联用技术得到的新技术的局限性可能会更小一些，未来可能会更早进入实际应用中。
二、总结
随着现代工业的迅速发展,贵金属的应用范围也越来越广泛,但由于贵金属资源稀少,不能满足工业发展的需要。因此,提高原有工艺的提金效率和加大对新的分离富集技术的探索力度等对于贵金属的开发与回收具有更加深远的积极意义。另外，利用微生物吸附金属的特性来回收贵金属可收获到更高的经济价值,深入研究其吸附机理,开发浸取速率快,平衡时间短的生物吸附剂,发挥其原料优势,对于回收贵金属的富集有重要的经济和社会意义。
参考文献
【1】林玉南,胡金星,沈振兴.锑试金富集痕量金的研究-地质样品中ng/g级金的测定[J].分析化学,1988,16(1):1-4.
【2】JuvonenM R, BarthaA, LakomaaTM, eta.l Comparison of recoveries by lead fire assay and nickel sulfide fire assayin the determination of gold platinum, palladium and rhen-ium in sulfide ore samples[J]. Geostandards andGeoanaly-ticalResearch,2004,28(1):123-130.
【3】赵玉娥,杨丙雨.析相萃取(浮选)在贵金属分离富集中的应用[J].黄金,2005,26(7):42-46.
【4】胡洪波,梁洁,刘月英,等.微生物吸附贵金属的研究与应用[J].微生物通报,2002,29(3):94.