Oprensningen af højrent selen (≥99,999%) involverer en kombination af fysiske og kemiske metoder til at fjerne urenheder såsom Te, Pb, Fe og As. Følgende er nøgleprocesser og parametre:
1. Vakuumdestillation
Procesflow:
1. Anbring rå selen (≥99,9%) i en kvartsdigel i en vakuumdestillationsovn.
2. Opvarm til 300-500°C under vakuum (1-100 Pa) i 60-180 minutter.
3. Selendamp kondenserer i en to-trins kondensator (nedre trin med Pb/Cu-partikler, øverste trin til selenopsamling).
4. Saml selen fra den øvre kondensator; 碲(Te) og andre højtkogende urenheder forbliver i det nederste trin.
Parametre:
- Temperatur: 300-500°C
- Tryk: 1-100 Pa
- Kondensatormateriale: Kvarts eller rustfrit stål.
2. Kemisk rensning + Vakuumdestillation
Procesflow:
1. Oxidation Forbrænding: Reager råselen (99,9%) med O₂ ved 500°C for at danne SeO₂- og TeO₂-gasser.
2. Opløsningsmiddelekstraktion: Opløs SeO2 i en ethanol-vand-opløsning, filtrer TeO2-præcipitatet fra.
3. Reduktion: Brug hydrazin (N₂H₄) til at reducere SeO₂ til elementært selen.
4. Deep De-Te: Oxider selen igen til SeO₄²⁻, ekstraher derefter Te ved hjælp af opløsningsmiddelekstraktion.
5. Slutvakuumdestillation: Rens selen ved 300-500°C og 1-100 Pa for at opnå 6N (99,9999%) renhed.
Parametre:
- Oxidationstemperatur: 500°C
- Hydrazindosering: Overskud for at sikre fuldstændig reduktion.
3. Elektrolytisk rensning
Procesflow:
1. Brug en elektrolyt (f.eks. selensyre) med en strømtæthed på 5-10 A/dm².
2. Selen aflejres på katoden, mens selenoxider fordamper ved anoden.
Parametre:
- Strømtæthed: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Selensyre eller selenatopløsning.
4. Opløsningsmiddelekstraktion
Procesflow:
1. Ekstraher Se⁴⁺ fra opløsningen ved at bruge TBP (tributylphosphat) eller TOA (trioctylamin) i salt- eller svovlsyremedier.
2. Strip og udfælde selen, og omkrystalliser derefter.
Parametre:
- Ekstraktionsmiddel: TBP (HCl-medium) eller TOA (H₂SO₄-medium)
- Antal etaper: 2-3 .
5. Zonesmeltning
Procesflow:
1. Zone-smelt selenbarrer gentagne gange for at fjerne spor af urenheder.
2. Velegnet til at opnå >5N renhed fra udgangsmaterialer med høj renhed.
Bemærk: Kræver specialudstyr og er energikrævende.
Figurforslag
For visuel reference henvises til følgende figurer fra litteraturen:
- Opsætning af vakuumdestillation: Skematisk over et to-trins kondensatorsystem.
- Se-Te fasediagram: Illustrerer adskillelsesudfordringer på grund af tætte kogepunkter.
Referencer
- Vakuumdestillation og kemiske metoder:
- Elektrolytisk og opløsningsmiddelekstraktion:
- Avancerede teknikker og udfordringer:
Indlægstid: 21. marts 2025