废旧汽车三元催化器中铂钯和铑元素检测方案(能散型XRF)

元素分析 样品制备 引言 与以往任何时候相比，近年来三元催化器中的铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)等铂族金属(PGM)的成分和价格的大幅波动，对购买、交易和回收废旧三元催化器的影响越来越大。2020年，铂、钯和铑的需求分别为215吨、308吨和31.2吨，其中汽车催化剂行业的占比分别达到了约32%、85%和90%；同年，从废旧催化转化器中回收了33.7吨铂、41.2吨钯和7.3吨铑，依据2020年精细金属累计平均价格，这些回收元素的价值约为120亿美元。 铂、钯和铑的价格在过去15年内波动很大(见图1)，主要原因在于供需关系和投机买卖。另外，这些元素的价格波动和严格的排放法规直接影响了催化剂的成分，从而极大的影响了需求关系。因为供应不足，钯和铑元素的价格在2020-2021年间出现了飙升现象。 在单个催化转化器内，铂族金属成分的价格可低于100美元，也可高于1000美元。这些材料通常磨成粉末，然后混合起来用于交易。因此，商家和回收商需能够： 拆掉套管或外壳，取出催化转化器内部的蜂窝状材料，进行物理回收。 ●识别铂族金属含量高的催化转化器或混合物； ●以合理的价格交易； 。识别混合物内是否含有造假的材料或劣质材料。 实时准确地测定废旧汽车催化转化器内铂、钯和铑元素的含量是至关重要的，己可实现利润最大化和避免相当大的经济损失。 ( · N i t on X L3 t 501 析 8 0 1分析 仪是 我们 的 中 端 产品 ，配 备50k V 光管和 滤光 片转换 器 ，具有最 佳光束 状 态 ，可获得更精确的 铂 族金属测定结 果 。 ) · Niton XL3t 951 和981 GOLDD+分析仪是我们的高端产品，配备 50kV光管和大型硅漂移检测器，还可检测镁、铝或硅等轻元素，对低含量铂族金属也具有很高的灵敏度。 ·Niton XL5 Plus 分析仪是该系列产品中的顶端产品，配备先进的硬件(包括超大型硅漂移检测器和5W光管)，灵敏度极高。缩短了测量时间，进一步地提高了生产效率。 图1：2006-2021年铂、钯和铑价格(数据来自) Thermo ScientificTM NitonTM 手持式 XRF 分析仪 预校准的三元催化器测量模式使用基本参数法(FP)，这是一种算法，采用理论常数来校正样品内所有元素的影响，适用于分析废弃材料的成分是否出现前所未有的变化，检测废旧催化器是否存在含量较高的稀土、锆、铅等元素，这对获得准确的铂、钯和铑结果是至关重要的。 我们可提供一整套手持式 XRF分析仪，可精准地定量分析汽车催化转化器内的铂、钯和铑元素： · Niton XL2501分析仪不仅保持测量铂族金属的性能，而且还提供了物有所值的服务。 1.功率提高时，测量精度和灵敏度会更高，并在恒定精度下测量时间会更短。.2.电压升高时，钯、铑和稀土等元素的测量精度和准确度会更高。3.硅漂移检测器(SDD)技术提高了计数率、测量精度和灵敏度，与硅-正-本征-负(Si-PIN)技术相比，可检测轻元素。4.配有不同滤光片的更多光束状态，意味着谱线能量不同，精度和灵敏度更高。5.检测极限取决于测试时间、干扰/基体、统计置信度。6.可显示与真实值的接近程度。7.可显示测量值的可重复性和再现性。8.可表示少量铂族金属的检测能力。9.经济生产率：铂、钯和铑的样品产量和经济回收率 首先拆除三元催化器的陶瓷载体，然后从金属外壳内取出蜂窝状的陶瓷，最后收集催化剂。车用催化剂材料是由陶瓷机体制成的，大部分是堇青石，外面涂有含铂族金属的外皮涂层，因此，整个陶瓷需进行分选，粉碎，研磨，并且经常与其他催化剂混合。与此相反，金属载体的转化器首先进行粉碎或研磨，然后使用磁铁和簸扬的方式来分离金属部件和含有贵金属的外皮涂层粉末。由于富集作用，在金属催化转化器内，外皮涂层的铂族金属含量多数高于陶瓷转化器的铂族金属含量。在这两种情况下，材料均粉碎至小于250um的粒度，然后装入 XRF样品杯中，放置到测试台上进行分析。 材料粉碎至最大250um 的粒度，装入 XRF样品杯或样品袋内进行分析。 表1：通过认证的商用汽车催化剂参考材料的典型分析结果 材料/元素 BAM ERM-504a Pt 1495±41(2o) 1414±15 Pd 1583±19(2o) 1596±6 Rh 210±8(2o) 210±4 结果 表1给出了一种商用参考材料的分析结果。用 Niton XL5 Plus 分析仪测出的铂、钯和铑值与鉴定值非常吻合。 图2~图4给出了实验室结果(火试金法+ICP(电感耦合等离子体))与 Niton XL5 Plus 分析仪测出的结果之间的相关曲线。对于120个试样所测定的所有元素，在实验室数值和测量值之间具有极好的线性相关性，覆盖的浓度范围宽：斜率和测定R2系数都接近1。关于试验室数值和测量值之间的相对平均差，铂为5.0%，钯为3.9%，铑为2.9%。这些结果证明了该分析能力对基体巨大变化的稳健性，并且在120个试样内，发现含量非常高的伴生元素如咋、镧、锆、铅、铁或铬。 图2：铂的相关曲线 图3：钯的相关曲线 图4：铑的相关曲线 能力试验 赛默飞世尔科技参加了由知名 XRF公司 Fluxana [3]组织的实验室能力试验，分析两种试样 FLX-CRM 132 和 FLX-CRM 133， 实验室代码为#9；试验结果，见表2和 Fluxana 发布的报告，再次证明了使用 Thermo FisherTM NitonTM XL3t 980分析仪(与XL3t 951/981 相同的分析仪)可以获得精准分分析结果。 表2：能力试验的结果 Niton XL3t 980 的平均值±sd 鉴定值±不确定度(ppm) (ppm) FLX-CRM 132 Pd 1668±18 1673±27 Pt 1758±16 1770±73 Rh 284±6 295±12 FLX-CRM 133 Pd 1062±10 1075±40 Pt 460±4 465±28 Rh 232±4 242±18 热线：800 810 5118 电话：4006505118 www.thermofisher.com 结论： 汽油发动机或柴油发动机的陶瓷三元催化器、金属转化器的外皮涂层以及材料混合物都可以使用 Niton 手持式 XRF分析仪，进行精确分析。在交易和回收废旧汽车三元催化器时， Niton XRF分析仪是个人和公司进行可靠分析的理想工具。 ·使用 Niton XRF 分析仪的主要优势： ·多年的运行经验可以证明该分析仪具有很高的测量精度； ·实时分析能力； ·易用性与需要专门技术的实验室分析； ·投资回报快，拥有成本低； 参考资料 1. Johnson Matthey， Pgm market report February 2021http：//www.platinum.matthey.com/ 2. http：//www.platinum.matthey.com/ ( 3. h t tps： //f l ux a na . com/pr o du c ts/re f er ence - ma t eri al s/profic i ency - tes t s ) ( 4. h ttps ： //flux a na. c o m / i mages/pro d ucts/R i ngv er s uc h /FINAL _ R e p ort _ RV _ 2 017 _ 0 1 .pd f ) thermo scientific 详情，请登录 thermofisher.com/portableid 实现精准定量分析的强大“武器” Thermo Scientific™ Niton™ 手持式 XRF 分析仪整套手持式 XRF 分析仪，精准定量分析汽车催化转化器内的铂、钯和铑元素