Rensing av høyrent selen (≥99,999 %) innebærer en kombinasjon av fysiske og kjemiske metoder for å fjerne urenheter som Te, Pb, Fe og As. Følgende er viktige prosesser og parametere:
1. Vakuumdestillasjon
Prosessflyt:
1. Plasser råselen (≥99,9 %) i en kvartsdigel i en vakuumdestillasjonsovn.
2. Varm opp til 300–500 °C under vakuum (1–100 Pa) i 60–180 minutter.
3. Selendamp kondenserer i en totrinns kondensator (nedre trinn med Pb/Cu-partikler, øvre trinn for selenoppsamling).
4. Samle selen fra den øvre kondensatoren; 碲(Te) og andre høytkokende urenheter forblir i det nedre trinnet.
Parametere:
- Temperatur: 300–500 °C
- Trykk: 1–100 Pa
- Kondensatormateriale: Kvarts eller rustfritt stål.
2. Kjemisk rensing + vakuumdestillasjon
Prosessflyt:
1. Oksidasjonsforbrenning: Reager råselen (99,9 %) med O₂ ved 500 °C for å danne SeO₂- og TeO₂-gasser.
2. Løsemiddelekstraksjon: Løs opp SeO₂ i en etanol-vannløsning, filtrer ut TeO₂-bunnfallet.
3. Reduksjon: Bruk hydrazin (N₂H₄) for å redusere SeO₂ til elementært selen.
4. Dyp de-Te: Oksider selen igjen til SeO₄²⁻, og ekstraher deretter Te ved hjelp av løsemiddelekstraksjon.
5. Endelig vakuumdestillasjon: Rens selen ved 300–500 °C og 1–100 Pa for å oppnå 6 N (99,9999 %) renhet.
Parametere:
- Oksidasjonstemperatur: 500 °C
- Hydrazindosering: Overdosering for å sikre fullstendig reduksjon.
3. Elektrolytisk rensing
Prosessflyt:
1. Bruk en elektrolytt (f.eks. selensyre) med en strømtetthet på 5–10 A/dm².
2. Selen avsettes på katoden, mens selenoksider fordamper ved anoden.
Parametere:
- Strømtetthet: 5–10 A/dm²
- Elektrolytt: Selensyre eller selenatløsning.
4. Løsemiddelekstraksjon
Prosessflyt:
1. Ekstraher Se⁴⁺ fra løsningen ved bruk av TBP (tributylfosfat) eller TOA (trioktylamin) i saltsyre- eller svovelsyremedium.
2. Avstripp og utfell selen, og omkrystalliser deretter.
Parametere:
- Ekstraksjonsmiddel: TBP (HCl-medium) eller TOA (H₂SO₄-medium)
- Antall etapper: 2–3.
5. Sonesmelting
Prosessflyt:
1. Sonesmelt selenbarrer gjentatte ganger for å fjerne spor av urenheter.
2. Egnet for å oppnå >5N renhet fra høyrene utgangsmaterialer.
Merk: Krever spesialutstyr og er energikrevende.
Figurforslag
For visuell referanse, se følgende figurer fra litteraturen:
- Oppsett for vakuumdestillasjon: Skjematisk fremstilling av et totrinns kondensatorsystem.
- Se-Te fasediagram: Illustrerer separasjonsutfordringer på grunn av tette kokepunkter.
Referanser
- Vakuumdestillasjon og kjemiske metoder:
- Elektrolytisk og løsemiddelekstraksjon:
- Avanserte teknikker og utfordringer:
Publisert: 21. mars 2025