Čištění vysoce čistého selenu (≥99,999 %) zahrnuje kombinaci fyzikálních a chemických metod k odstranění nečistot, jako jsou Te, Pb, Fe a As. Klíčové procesy a parametry jsou následující:
1. Vakuová destilace
Tok procesu:
1. Vložte surový selen (≥99,9 %) do křemenného kelímku ve vakuové destilační peci.
2. Zahřívejte na 300–500 °C ve vakuu (1–100 Pa) po dobu 60–180 minut.
3. Páry selenu kondenzují ve dvoustupňovém kondenzátoru (spodní stupeň s částicemi Pb/Cu, horní stupeň pro sběr selenu).
4. Selen se odebírá z horního kondenzátoru; 碲(Te)₂ a další vysokovroucí nečistoty zůstávají ve spodním stupni.
Parametry:
- Teplota: 300–500 °C
- Tlak: 1–100 Pa
- Materiál kondenzátoru: Křemen nebo nerezová ocel.
2. Chemické čištění + vakuová destilace
Tok procesu:
1. Oxidační spalování: Reakce surového selenu (99,9 %) s O₂ při 500 °C za vzniku plynů SeO₂ a TeO₂.
2. Extrakce rozpouštědlem: Rozpusťte SeO₂ v roztoku ethanolu a vody, sraženinu TeO₂ odfiltrujte.
3. Redukce: Použijte hydrazin (N₂H₄) k redukci SeO₂ na elementární selen.
4. Hluboká de-Te: Selen znovu oxidujte na SeO₄²⁻ a poté extrahujte Te extrakcí rozpouštědlem.
5. Závěrečná vakuová destilace: Selen se čistí při teplotě 300–500 °C a tlaku 1–100 Pa, aby se dosáhlo čistoty 6N (99,9999 %).
Parametry:
- Oxidační teplota: 500 °C
- Dávkování hydrazinu: Nadbytek pro zajištění úplné redukce.
3. Elektrolytické čištění
Tok procesu:
1. Použijte elektrolyt (např. kyselinu selenovou) s proudovou hustotou 5–10 A/dm².
2. Selen se usazuje na katodě, zatímco oxidy selenu se odpařují na anodě.
Parametry:
- Proudová hustota: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Kyselina seleničitá nebo roztok seleničitanu.
4. Extrakce rozpouštědlem
Tok procesu:
1. Extrahujte Se⁴⁺ z roztoku pomocí TBP (tributylfosfátu) nebo TOA (trioktylaminu) v prostředí kyseliny chlorovodíkové nebo sírové.
2. Odstraňte a vysrážte selen a poté rekrystalizujte.
Parametry:
- Extrakční činidlo: TBP (médium HCl) nebo TOA (médium H₂SO₄)
- Počet stupňů: 2-3.
5. Zónové tavení
Tok procesu:
1. Opakovaně tavte selenové ingoty zónovou metodou za účelem odstranění stopových nečistot.
2. Vhodné pro dosažení čistoty > 5N z vysoce čistých výchozích materiálů.
Poznámka: Vyžaduje specializované vybavení a je energeticky náročné.
Návrh obrázku
Pro vizuální referenci se podívejte na následující obrázky z literatury:
- Nastavení vakuové destilace: Schéma dvoustupňového kondenzačního systému.
- Fázový diagram Se-Te: Znázorňuje separační problémy v důsledku blízkých bodů varu.
Reference
- Vakuová destilace a chemické metody:
- Elektrolytická a rozpouštědlová extrakce:
- Pokročilé techniky a výzvy:
Čas zveřejnění: 21. března 2025