Rening av högrent selen (≥99,999 %) innebär en kombination av fysikaliska och kemiska metoder för att avlägsna föroreningar som Te, Pb, Fe och As. Följande är viktiga processer och parametrar:
1. Vakuumdestillation
Processflöde:
1. Placera råselen (≥99,9 %) i en kvartsdegel i en vakuumdestillationsugn.
2. Värm till 300–500 °C under vakuum (1–100 Pa) i 60–180 minuter.
3. Selenånga kondenserar i en tvåstegskondensor (nedre steg med Pb/Cu-partiklar, övre steg för selenuppsamling).
4. Samla upp selen från den övre kondensorn; 碲(Te) och andra högkokande föroreningar stannar kvar i det nedre steget.
Parametrar:
- Temperatur: 300-500°C
- Tryck: 1–100 Pa
- Kondensormaterial: Kvarts eller rostfritt stål.
2. Kemisk rening + vakuumdestillation
Processflöde:
1. Oxidationsförbränning: Reagera råselen (99,9 %) med O₂ vid 500 °C för att bilda SeO₂- och TeO₂-gaser.
2. Lösningsmedelsextraktion: Lös upp SeO₂ i en etanol-vattenlösning, filtrera bort TeO₂-fällningen.
3. Reduktion: Använd hydrazin (N₂H₄) för att reducera SeO₂ till elementärt selen.
4. Djup De-Te: Oxidera selen igen till SeO₄²⁻, extrahera sedan Te med lösningsmedelsextraktion.
5. Slutlig vakuumdestillation: Rena selen vid 300–500 °C och 1–100 Pa för att uppnå 6 N (99,9999 %) renhet.
Parametrar:
- Oxidationstemperatur: 500°C
- Hydrazindosering: Överskott för att säkerställa fullständig reduktion.
3. Elektrolytisk rening
Processflöde:
1. Använd en elektrolyt (t.ex. selensyra) med en strömtäthet på 5–10 A/dm².
2. Selen avsätts på katoden, medan selenoxider förångas vid anoden.
Parametrar:
- Strömtäthet: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Selensyra eller selenatlösning.
4. Lösningsmedelsextraktion
Processflöde:
1. Extrahera Se⁴⁺ från lösningen med TBP (tributylfosfat) eller TOA (trioktylamin) i saltsyra eller svavelsyra.
2. Avdriv och fäll ut selen, och omkristallisera sedan.
Parametrar:
- Extraktionsmedel: TBP (HCl-medium) eller TOA (H₂SO₄-medium)
- Antal etapper: 2-3.
5. Zonsmältning
Processflöde:
1. Zonsmält selentackorna upprepade gånger för att avlägsna spår av föroreningar.
2. Lämplig för att uppnå en renhet på >5N från utgångsmaterial med hög renhet.
Obs: Kräver specialutrustning och är energikrävande.
Figurförslag
För visuell referens, se följande figurer från litteraturen:
- Vakuumdestillationsuppställning: Schematisk bild av ett tvåstegs kondensorsystem.
- Se-Te-fasdiagram: Illustrerar separationsutmaningar på grund av nära kokpunkter.
Referenser
- Vakuumdestillation och kemiska metoder:
- Elektrolytisk och lösningsmedelsextraktion:
- Avancerade tekniker och utmaningar:
Publiceringstid: 21 mars 2025