Очистка высокочистого селена (≥99,999%) включает комбинацию физических и химических методов для удаления примесей, таких как Te, Pb, Fe и As. Ниже приведены ключевые процессы и параметры:
1. Вакуумная перегонка
Поток процесса:
1. Поместите сырой селен (≥99,9%) в кварцевый тигель в вакуумной дистилляционной печи.
2. Нагреть до 300–500 °C под вакуумом (1–100 Па) в течение 60–180 минут.
3. Пары селена конденсируются в двухступенчатом конденсаторе (нижняя ступень с частицами Pb/Cu, верхняя ступень для сбора селена).
4. Соберите селен из верхнего конденсатора; Te и другие высококипящие примеси остаются в нижней ступени.
Параметры:
- Температура: 300-500°С
- Давление: 1-100 Па
- Материал конденсатора: кварц или нержавеющая сталь.
2. Химическая очистка + вакуумная перегонка
Поток процесса:
1. Окислительное горение: реакция сырого селена (99,9%) с O₂ при 500°C с образованием газов SeO₂ и TeO₂.
2. Экстракция растворителем: растворите SeO₂ в растворе этанола и воды, отфильтруйте осадок TeO₂.
3. Восстановление: используйте гидразин (N₂H₄) для восстановления SeO₂ до элементарного селена.
4. Глубокое удаление Te: повторное окисление селена до SeO₄²⁻, затем извлечение Te с помощью экстракции растворителем.
5. Окончательная вакуумная дистилляция: очистка селена при температуре 300–500 °C и давлении 1–100 Па для достижения чистоты 6N (99,9999%).
Параметры:
- Температура окисления: 500°C
- Дозировка гидразина: Избыточная для обеспечения полного восстановления.
3. Электролитическая очистка
Поток процесса:
1. Используйте электролит (например, селенистую кислоту) с плотностью тока 5-10 А/дм².
2. Селен осаждается на катоде, а оксиды селена улетучиваются на аноде.
Параметры:
- Плотность тока: 5-10 А/дм²
- Электролит: селенистая кислота или раствор селената.
4. Экстракция растворителем
Поток процесса:
1. Извлеките Se⁴⁺ из раствора с помощью ТБФ (трибутилфосфата) или ТОА (триоктиламина) в среде соляной или серной кислоты.
2. Отделите и осадите селен, затем перекристаллизуйте.
Параметры:
- Экстрагент: ТБФ (среда HCl) или ТОА (среда H₂SO₄)
- Количество ступеней: 2-3.
5. Зонная плавка
Поток процесса:
1. Повторная зонная плавка слитков селена для удаления следов примесей.
2. Подходит для достижения чистоты >5N из высокочистых исходных материалов.
Примечание: требуется специализированное оборудование и большие затраты энергии.
Предложение рисунка
Для наглядности воспользуйтесь следующими рисунками из литературы:
- Установка вакуумной дистилляции: схема двухступенчатой конденсаторной системы.
- Фазовая диаграмма Se-Te: иллюстрирует проблемы разделения из-за близких температур кипения.
Ссылки
- Вакуумная перегонка и химические методы:
- Электролитическая и растворяющая экстракция:
- Продвинутые техники и задачи:
Время публикации: 21-мар-2025