Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hochselektive Adsorbentien für die Festphasenextraktion von Edelmetallen aus Prozess- und Recyclingwässern

Die selektive Abtrennung von Platingruppenmetallen (PGM) aus Sekundärrohstoffquellen gewinnt aufgrund der stetig steigenden Rohstoffpreise und der hohen Wertschöpfung zunehmend an Interesse.

Ziel des Projektes ist die Herstellung geträgerter hochselektiver Materialien für die Abtrennung von PGM. Die Trägermaterialien sollen poröse Glasformkörper mit hierarchischem Porensystem sein. Sie verfügen über große Transportporen im nm-mm Bereich sowie über kleinere Poren, an deren Oberfläche hochselektive Ankergruppen fixiert werden. Die ausgewählten Ankergruppen wurden bereits auf ihre selektiven Eigenschaften der Abtrennung von Pt, Pd und Ru in der Flüssig-Flüssig-Extraktion sowie der Festphasenextraktion an anderen Trägermaterialien (PS/DVB) untersucht. Die im Rahmen dieses Projektes hergestellten neuartigen Festphasenextraktionsmaterialien sollen folgende Eigenschaften besitzen:

• Hohe Aufnahme-Kapazität bzgl. des betrachteten PGM

• Schnelle Aufnahme-Geschwindigkeit bedingt durch ein hierarchisches Porensystem

• Hohe Selektivität bzgl. des betrachteten PGM - auch gegenüber Mischungen von PGM

• Regenerierbarkeit u. Wiederverwendbarkeit

• Hohe thermische, mechanische u. chemische Stabilität

Die Materialien sollen außerdem in einer Festphasenextraktionsapparatur im bench-scale-Maßstab mit Hilfe von Reallösungen getestet werden. Aus den so gewonnenen Erkenntnissen kann anschließend die Eignung des zu entwickelnden Verfahrens für den Einsatz im Recycling von PGM eingeschätzt werden.

Durch die Umsetzung dieses Projektes kann die zukünftige Versorgung der Industrie mit Edelmetallen in den Bereichen der Katalyse, des Automobilbaus und der elektronischen Bauteilfertigung durch die Rückgewinnung aus Sekundärrohstoffen gesichert werden. Die Möglichkeit geschlossene Stoffkreisläufe zu generieren ist dabei für alle interessierten Unternehmen ein entscheidender Vorteil. Die Rohstoffversorgung wird planbarer, da die Edelmetalle nicht mehr ausschließlich der Spekulation unterliegen.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens wurden neue Materialien zur selektiven Entfernung von Edelmetallen aus wässrigen Lösungen entwickelt. Im Unterschied zum primären Konzept wurden jedoch Ankergruppen geringerer Größe an den anorganischen Träger fixiert, die jedoch auch die angestrebten Eigenschaften bezüglich Selektivität, Kapazität und vor allem gegenüber der Regenerierbarkeit zeigen.

Die Arbeiten wurden im Projektbegleitenden Ausschuss (PA) intensiv diskutiert. Dabei wurden die folgenden Verwertungsmöglichkeiten herausgearbeitet. Die Synthesekonzepte für die Anbindung von organischen Ankergruppen an anorganische Träger können in abgewandelter Form von ChiroBlock (Mitglied des PA) genutzt werden.

Die Anwendung der neuen Materialien bleibt nicht nur auf die Isolierung von Edelmetallen in der Metallurgie, z. B. der Wiedergewinnung von Metallen aus Altkatalysatoren durch SAXONIA oder GMR (beide im PA) beschränkt, sondern könnte auch zur Anreicherung dieser aus Bergbauwässern eingesetzt werden. Die Selektivität verspricht auch die Gewinnung der Metalle aus gering konzentrierten Wässern, die im Bergbau bei der Wasserhaltung unter Tage oder bei Spülprozessen anfallen. Der hohe Anreicherungsgrad ermöglicht die Isolierung der Edelmetalle auch aus Wässern mit geringen Konzentrationen. Hierzu sind jedoch weitere Arbeiten zur Optimierung und Weiterentwicklung der Materialien notwendig.

Eine weitere Anwendung wird in der Isolierung von Metallen aus organischen Phasen, z. B. Rohöl, durch die neu entwickelten Materialien gesehen. Hier kann sowohl die Gewinnung der Metalle als Wertstoff als auch die Entfernung die Zielrichtung sein (Interesse von EDL als Mitglied des PA). Beispielsweise wäre zur Verbesserung der Weiterverarbeitbarkeit von Vakuumrückständen aus der Erdölproduktion die Entfernung der Metalle vor der Destillation interessant, weil dann die Rückstände nach Extraktion mit Flüssiggasen durch katalytische Verfahren weiterverarbeitet werden könnten.