De zuivering van zeer zuiver selenium (≥99,999%) omvat een combinatie van fysische en chemische methoden om onzuiverheden zoals Te, Pb, Fe en As te verwijderen. De volgende processen en parameters zijn hierbij van belang:
1. Vacuümdestillatie
Processtroom:
1. Plaats ruw selenium (≥99,9%) in een kwartskroes in een vacuümdestillatieoven.
2. Verwarm tot 300-500 °C onder vacuüm (1-100 Pa) gedurende 60-180 minuten.
3. Seleniumdamp condenseert in een tweetrapscondensor (onderste trap met Pb/Cu-deeltjes, bovenste trap voor de opvang van selenium).
4. Verzamel selenium uit de bovenste condensor; 碲(Te) en andere hoogkokende onzuiverheden blijven achter in de onderste trap.
Parameters:
- Temperatuur: 300-500°C
- Druk: 1-100 Pa
- Condensormateriaal: kwarts of roestvrij staal.
2. Chemische zuivering + vacuümdestillatie
Processtroom:
1. Oxidatieverbranding: Reageer ruw selenium (99,9%) met O₂ bij 500 °C om SeO₂- en TeO₂-gassen te vormen.
2. Oplosmiddelextractie: Los SeO₂ op in een ethanol-wateroplossing en filtreer het TeO₂-precipitaat eruit.
3. Reductie: Gebruik hydrazine (N₂H₄) om SeO₂ te reduceren tot elementair selenium.
4. Diepe De-Te: Oxideer selenium opnieuw tot SeO₄²⁻ en extraheer vervolgens Te met behulp van oplosmiddelextractie.
5. Eindvacuümdestillatie: Zuiver selenium bij 300-500 °C en 1-100 Pa om een zuiverheid van 6N (99,9999%) te bereiken.
Parameters:
- Oxidatietemperatuur: 500 °C
- Hydrazine dosering: Een overdosis om volledige reductie te garanderen.
3. Elektrolytische zuivering
Processtroom:
1. Gebruik een elektrolyt (bijv. seleenzuur) met een stroomdichtheid van 5-10 A/dm².
2. Selenium zet zich af op de kathode, terwijl seleniumoxiden vervluchtigen aan de anode.
Parameters:
- Stroomdichtheid: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Selenigzuur- of selenaatoplossing.
4. Oplosmiddelextractie
Processtroom:
1. Extraheer Se⁴⁺ uit de oplossing met behulp van TBP (tributylfosfaat) of TOA (trioctylamine) in een medium van zoutzuur of zwavelzuur.
2. Verwijder en precipiteer het selenium, en herkristalliseer het vervolgens.
Parameters:
- Extractiemiddel: TBP (HCl-medium) of TOA (H₂SO₄-medium)
- Aantal fasen: 2-3.
5. Zonesmelting
Processtroom:
1. Smelt seleniumstaven herhaaldelijk in een smeltbad om sporen van onzuiverheden te verwijderen.
2. Geschikt voor het bereiken van een zuiverheid van >5N uit zeer zuivere uitgangsmaterialen.
Let op: vereist gespecialiseerde apparatuur en is energie-intensief.
Afbeelding suggestie
Raadpleeg voor visuele referentie de volgende afbeeldingen uit de literatuur:
- Vacuümdestillatie-opstelling: Schematische weergave van een tweetraps condensorsysteem.
- Se-Te-fasediagram: illustreert de scheidingsuitdagingen als gevolg van de dicht bij elkaar liggende kookpunten.
Referenties
- Vacuümdestillatie en chemische methoden:
- Elektrolytische en oplosmiddelextractie:
- Geavanceerde technieken en uitdagingen:
Geplaatst op: 21 maart 2025