Die Reinigung von hochreinem Selen (≥99,999 %) umfasst eine Kombination physikalischer und chemischer Methoden zur Entfernung von Verunreinigungen wie Te, Pb, Fe und As. Die folgenden Prozesse und Parameter sind entscheidend:
1. Vakuumdestillation
Prozessablauf:
1. Geben Sie Rohselen (≥99,9 %) in einen Quarztiegel in einem Vakuumdestillationsofen.
2. Unter Vakuum (1–100 Pa) 60–180 Minuten lang auf 300–500 °C erhitzen.
3. Selendampf kondensiert in einem zweistufigen Kondensator (untere Stufe mit Pb/Cu-Partikeln, obere Stufe zur Selensammlung).
4. Sammeln Sie Selen aus dem oberen Kondensator; Te und andere hochsiedende Verunreinigungen verbleiben in der unteren Stufe.
Parameter:
- Temperatur: 300-500°C
Druck: 1 100 Pa
- Kondensatormaterial: Quarz oder Edelstahl.
2. Chemische Reinigung + Vakuumdestillation
Prozessablauf:
1. Oxidationsverbrennung: Rohselen (99,9 %) lässt bei 500 °C mit O₂ reagieren, um SeO₂- und TeO₂-Gase zu bilden.
2. Lösungsmittelextraktion: SeO₂ in einer Ethanol-Wasser-Lösung lösen, TeO₂-Niederschlag herausfiltern.
3. Reduktion: Verwenden Sie Hydrazin (N₂H₄), um SeO₂ zu elementarem Selen zu reduzieren.
4. Deep De-Te: Selen erneut zu SeO₄²⁻ oxidieren, dann Te mittels Lösungsmittelextraktion extrahieren.
5. Abschließende Vakuumdestillation: Reinigen Sie Selen bei 300–500 °C und 1–100 Pa, um eine Reinheit von 6 N (99,9999 %) zu erreichen.
Parameter:
- Oxidationstemperatur: 500°C
- Hydrazindosierung: Überdosierung, um eine vollständige Reduktion zu gewährleisten.
3. Elektrolytische Reinigung
Prozessablauf:
1. Verwenden Sie einen Elektrolyten (z. B. Selensäure) mit einer Stromdichte von 5-10 A/dm².
2. An der Kathode lagert sich Selen ab, während an der Anode Selenoxide verflüchtigen.
Parameter:
- Stromdichte: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Selenige Säure oder Selenatlösung.
4. Lösungsmittelextraktion
Prozessablauf:
1. Extrahieren Sie Se⁴⁺ aus der Lösung unter Verwendung von TBP (Tributylphosphat) oder TOA (Trioctylamin) in Salzsäure- oder Schwefelsäuremedien.
2. Selen abziehen und ausfällen, dann umkristallisieren.
Parameter:
- Extraktionsmittel: TBP (HCl-Medium) oder TOA (H₂SO₄-Medium)
- Anzahl der Stufen: 2-3.
5. Zonenschmelzen
Prozessablauf:
1. Selenbarren wiederholt in Zonen schmelzen, um Spuren von Verunreinigungen zu entfernen.
2. Geeignet zum Erreichen einer Reinheit von >5N aus hochreinen Ausgangsmaterialien.
Hinweis: Erfordert spezielle Ausrüstung und ist energieintensiv.
Abbildungsvorschlag
Als visuelle Referenz dienen die folgenden Abbildungen aus der Literatur:
- Vakuumdestillationsaufbau: Schema eines zweistufigen Kondensatorsystems.
- Se-Te-Phasendiagramm: Veranschaulicht die Trennungsprobleme aufgrund der nahe beieinander liegenden Siedepunkte.
Verweise
- Vakuumdestillation und chemische Methoden:
- Elektrolytische und Lösungsmittelextraktion:
- Fortgeschrittene Techniken und Herausforderungen:
Veröffentlichungszeit: 21. März 2025