Oczyszczanie selenu o wysokiej czystości (≥99,999%) obejmuje kombinację metod fizycznych i chemicznych w celu usunięcia zanieczyszczeń, takich jak Te, Pb, Fe i As. Poniżej przedstawiono kluczowe procesy i parametry:
1. Destylacja próżniowa
Przebieg procesu:
1. Umieścić surowy selen (≥99,9%) w tyglu kwarcowym w piecu do destylacji próżniowej.
2. Podgrzewać do temperatury 300–500°C w próżni (1–100 Pa) przez 60–180 minut.
3. Para selenu skrapla się w dwustopniowym kondensatorze (dolny stopień z cząsteczkami Pb/Cu, górny stopień służący do gromadzenia selenu).
4. Zbierz selen z górnego skraplacza; 碲(Te) i inne zanieczyszczenia o wysokiej temperaturze wrzenia pozostają w dolnym etapie.
Parametry:
- Temperatura: 300-500°C
- Ciśnienie: 1-100 Pa
- Materiał skraplacza: Kwarc lub stal nierdzewna.
2. Oczyszczanie chemiczne + destylacja próżniowa
Przebieg procesu:
1. Spalanie utleniające: reakcja surowego selenu (99,9%) z O₂ w temperaturze 500°C w celu wytworzenia gazów SeO₂ i TeO₂.
2. Ekstrakcja rozpuszczalnikowa: rozpuścić SeO₂ w roztworze etanolu i wody, odfiltrować osad TeO₂.
3. Redukcja: Użyj hydrazyny (N₂H₄), aby zredukować SeO₂ do pierwiastkowego selenu.
4. Głębokie usuwanie Te: Ponowne utlenienie selenu do SeO₄²⁻, następnie ekstrakcja Te przy użyciu rozpuszczalnika.
5. Końcowa destylacja próżniowa: Oczyszczanie selenu w temperaturze 300–500°C i ciśnieniu 1–100 Pa w celu uzyskania czystości 6N (99,9999%).
Parametry:
- Temperatura utleniania: 500°C
- Dawkowanie hydrazyny: Nadmiar w celu zapewnienia całkowitej redukcji.
3. Oczyszczanie elektrolityczne
Przebieg procesu:
1. Użyj elektrolitu (np. kwasu selenowego) o gęstości prądu 5-10 A/dm².
2. Selen osadza się na katodzie, natomiast tlenki selenu ulatniają się na anodzie.
Parametry:
- Gęstość prądu: 5-10 A/dm²
- Elektrolit: Kwas selenowy lub roztwór selenianu.
4. Ekstrakcja rozpuszczalnikiem
Przebieg procesu:
1. Ekstrahować Se⁴⁺ z roztworu za pomocą TBP (fosforanu tributylu) lub TOA (trioktyloaminy) w środowisku kwasu solnego lub siarkowego.
2. Oddzielić i wytrącić selen, a następnie przekrystalizować.
Parametry:
- Ekstrahent: TBP (środek HCl) lub TOA (środek H₂SO₄)
- Ilość etapów: 2-3.
5. Strefowe topienie
Przebieg procesu:
1. Wielokrotne przetapianie strefowe sztabek selenu w celu usunięcia śladowych zanieczyszczeń.
2. Nadaje się do uzyskania czystości >5N z materiałów wyjściowych o wysokiej czystości.
Uwaga: Wymaga specjalistycznego sprzętu i jest energochłonne.
Propozycja figury
W celach wizualnych należy zapoznać się z poniższymi rysunkami z literatury:
- Instalacja destylacji próżniowej: Schemat dwustopniowego układu skraplacza.
- Diagram fazowy Se-Te: Ilustruje problemy z separacją wynikające z bliskich temperatur wrzenia.
Odniesienia
- Destylacja próżniowa i metody chemiczne:
- Ekstrakcja elektrolityczna i rozpuszczalnikowa:
- Zaawansowane techniki i wyzwania:
Czas publikacji: 21-03-2025