La purification du sélénium de haute pureté (≥ 99,999 %) implique une combinaison de méthodes physiques et chimiques pour éliminer les impuretés telles que le tétrachlorure de titane, le plomb, le fer et l'arsenic. Les principaux processus et paramètres sont les suivants :
1. Distillation sous vide
Déroulement du processus :
1. Placer le sélénium brut (≥ 99,9 %) dans un creuset en quartz à l’intérieur d’un four de distillation sous vide.
2. Chauffer à 300-500°C sous vide (1-100 Pa) pendant 60-180 minutes.
3. La vapeur de sélénium se condense dans un condenseur à deux étages (étage inférieur avec des particules de Pb/Cu, étage supérieur pour la collecte du sélénium).
4. Récupérez le sélénium du condenseur supérieur ; le sélénium (Te) et d'autres impuretés à point d'ébullition élevé restent dans l'étage inférieur.
Paramètres:
- Température : 300-500°C
- Pression : 1-100 Pa
- Matériau du condenseur : Quartz ou acier inoxydable.
2. Purification chimique + distillation sous vide
Déroulement du processus :
1. Combustion par oxydation : faire réagir le sélénium brut (99,9 %) avec O₂ à 500 °C pour former des gaz SeO₂ et TeO₂.
2. Extraction par solvant : dissoudre le SeO₂ dans une solution éthanol-eau, filtrer le précipité de TeO₂.
3. Réduction : utilisez de l'hydrazine (N₂H₄) pour réduire SeO₂ en sélénium élémentaire.
4. Deep De-Te : oxydez à nouveau le sélénium en SeO₄²⁻, puis extrayez le Te à l'aide d'une extraction par solvant.
5. Distillation sous vide finale : purifiez le sélénium à 300-500 °C et 1-100 Pa pour atteindre une pureté de 6 N (99,9999 %).
Paramètres:
- Température d'oxydation : 500°C
- Dosage de l'hydrazine : Excès pour assurer une réduction complète.
3. Purification électrolytique
Déroulement du processus :
1. Utiliser un électrolyte (par exemple, de l'acide séléneux) avec une densité de courant de 5 à 10 A/dm².
2. Le sélénium se dépose sur la cathode, tandis que les oxydes de sélénium se volatilisent à l'anode.
Paramètres:
- Densité de courant : 5-10 A/dm²
- Électrolyte : Solution d'acide séléneux ou de sélénate.
4. Extraction par solvant
Déroulement du processus :
1. Extraire le Se⁴⁺ de la solution à l'aide de TBP (phosphate de tributyle) ou de TOA (trioctylamine) dans des milieux d'acide chlorhydrique ou sulfurique.
2. Décaper et précipiter le sélénium, puis recristalliser.
Paramètres:
- Extractant : TBP (milieu HCl) ou TOA (milieu H₂SO₄)
- Nombre d'étapes : 2-3 .
5. Fusion de zone
Déroulement du processus :
1. Faire fondre les lingots de sélénium par zones à plusieurs reprises pour éliminer les traces d’impuretés.
2. Convient pour obtenir une pureté > 5N à partir de matières premières de haute pureté.
Remarque : Nécessite un équipement spécialisé et consomme beaucoup d’énergie.
Suggestion de figure
Pour référence visuelle, reportez-vous aux figures suivantes tirées de la littérature :
- Configuration de distillation sous vide : Schéma d'un système de condenseur à deux étages.
- Diagramme de phase Se-Te : illustre les défis de séparation dus aux points d'ébullition proches.
Références
- Distillation sous vide et méthodes chimiques :
- Extraction électrolytique et par solvant :
- Techniques avancées et défis :
Date de publication : 21 mars 2025