绿色高效电解法从废催化剂中回收高纯度钯的工艺开发与经济环境效益分析

针对废氢化催化剂中钯(Pd)回收的高能耗、高成本及环境污染问题，研究人员开发了一种四电极电解系统，在-0.20 V vs. Ag/AgCl电位下实现99.9%回收率和>97%纯度，成本较传统沉淀法降低37%，且无CO2 排放。该工艺为铂族金属(PGMs)循环利用提供了工业化可行方案。

　　

随着全球对铂族金属(PGMs)需求激增，钯(Pd)作为氢化反应核心催化剂面临供应短缺与价格波动双重压力。传统火法冶金虽产量高但能耗惊人，湿法冶金又常伴随有毒试剂使用，而选择性沉淀法每克钯成本高达0.30美元。更棘手的是，现有技术普遍存在CO₂
排放高、纯度受限等问题，制约着废催化剂中钯的循环利用。

针对这一挑战，巴西联邦巴拉那大学的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表创新成果，开发出兼具环境友好与经济效益的电解纯化工艺。该研究通过四电极石墨电解池设计，在室温、-0.20 V vs. Ag/AgCl（3.0 mol L^-1
KCl参比电极）条件下，仅用240分钟即实现废催化剂中钯的定向回收。经两种工业废催化剂验证，该技术不仅将成本压缩至0.19美元/克，更突破性消除CO₂
排放，再生钯合成的催化剂性能与商业产品相当。

研究团队采用三大关键技术：1）针对催化剂A/B差异设计定制化浸出策略（HCl/H₂
O₂
或NaOH体系）；2）通过循环伏安法(CV)精确测定-0.23~-0.27 V（催化剂A）和-0.15~-0.20 V（催化剂B）的钯还原窗口；3）创新采用316/904L不锈钢与石墨电极组合，在剧烈搅拌下优化传质效率。

【材料与试剂】
工业提供的废催化剂A/B经煅烧去除有机物后，采用酸碱分级浸出获得含钯电解液。

【小型初始测试】
CV分析揭示两类催化剂浸出液的钯还原电位差异，为后续恒电位电解提供关键参数。

【结论】
该电解系统实现>99.9%回收率与>97%纯度，再生钯催化剂活性与新鲜钯相当。相比传统方法，资本支出(CapEx)和运营支出(OpEx)显著降低，且全过程无有害气体排放。

【讨论】
研究突破在于将冶金、电化学与催化应用闭环整合：煅烧-浸出-电解三步法不仅解决废催化剂基质复杂性难题，更通过电位精准调控避免杂质共沉积。石墨电极抗腐蚀特性与不锈钢的导电优势互补，使系统在强搅拌下保持稳定。该技术为PGMs回收树立新标杆，其模块化设计尤其适合处理成分多变的工业废料，推动贵金属循环经济迈向新阶段。