Čistenie vysoko čistého selénu (≥99,999 %) zahŕňa kombináciu fyzikálnych a chemických metód na odstránenie nečistôt, ako sú Te, Pb, Fe a As. Nasledujú kľúčové procesy a parametre:
1. Vákuová destilácia
Priebeh procesu:
1. Vložte surový selén (≥99,9 %) do kremenného téglika vo vákuovej destilačnej peci.
2. Zahrievajte na 300 – 500 °C vo vákuu (1 – 100 Pa) počas 60 – 180 minút.
3. Para selénu kondenzuje v dvojstupňovom kondenzátore (spodný stupeň s časticami Pb/Cu, horný stupeň pre zhromažďovanie selénu).
4. Selén zachytávame z horného kondenzátora; 碲(Te) a ďalšie vysokovriace nečistoty zostávajú v spodnom stupni.
Parametre:
- Teplota: 300 – 500 °C
- Tlak: 1-100 Pa
- Materiál kondenzátora: Kremeň alebo nehrdzavejúca oceľ.
2. Chemické čistenie + vákuová destilácia
Priebeh procesu:
1. Oxidačné spaľovanie: Reakcia surového selénu (99,9 %) s O₂ pri 500 °C za vzniku plynov SeO₂ a TeO₂.
2. Extrakcia rozpúšťadlom: Rozpustite SeO₂ v roztoku etanolu a vody, odfiltrujte zrazeninu TeO₂.
3. Redukcia: Na redukciu SeO₂ na elementárny selén použite hydrazín (N₂H₄).
4. Hlboká de-Te: Selén opäť oxidujte na SeO₄²⁻ a potom extrahujte Te extrakciou rozpúšťadlom.
5. Záverečná vákuová destilácia: Selén sa čistí pri teplote 300 – 500 °C a tlaku 1 – 100 Pa, aby sa dosiahla čistota 6N (99,9999 %).
Parametre:
- Oxidačná teplota: 500 °C
- Dávkovanie hydrazínu: Nadmerné dávkovanie na zabezpečenie úplnej redukcie.
3. Elektrolytické čistenie
Priebeh procesu:
1. Použite elektrolyt (napr. kyselinu selénistú) s prúdovou hustotou 5 – 10 A/dm².
2. Selén sa usadzuje na katóde, zatiaľ čo oxidy selénu sa odparujú na anóde.
Parametre:
- Hustota prúdu: 5-10 A/dm²
- Elektrolyt: Kyselina seléničitá alebo roztok selénanu.
4. Extrakcia rozpúšťadlom
Priebeh procesu:
1. Extrahujte Se⁴⁺ z roztoku pomocou TBP (tributylfosfátu) alebo TOA (trioktylamínu) v médiu kyseliny chlorovodíkovej alebo sírovej.
2. Odstráňte a vyzrážajte selén, potom ho rekryštalizujte.
Parametre:
- Extrakčné činidlo: TBP (médium HCl) alebo TOA (médium H₂SO₄)
- Počet stupňov: 2-3.
5. Zónové topenie
Priebeh procesu:
1. Opakovane tavte selénové ingoty zónovým spôsobom, aby ste odstránili stopové nečistoty.
2. Vhodné na dosiahnutie čistoty > 5N z vysoko čistých východiskových materiálov.
Poznámka: Vyžaduje si špecializované vybavenie a je energeticky náročné.
Návrh obrázku
Pre vizuálnu orientáciu si pozrite nasledujúce obrázky z literatúry:
- Zariadenie na vákuovú destiláciu: Schéma dvojstupňového kondenzačného systému.
- Fázový diagram Se-Te: Znázorňuje problémy so separáciou v dôsledku blízkych bodov varu.
Referencie
- Vákuová destilácia a chemické metódy:
- Elektrolytická a rozpúšťadlová extrakcia:
- Pokročilé techniky a výzvy:
Čas uverejnenia: 21. marca 2025