Εκλεκτική ανάκτηση κρίσιμων πρώτων υλών (Au, Pt, Ir, Ta) από απορριπτόμενο ιατρικό υλικό
Creators: name: Λάμπου, Αγγελική Άγγελου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Απορριπτόμενο Ιατρικό Υλικό
Εκχύλιση
Πολύτιμα Μέταλλα
Medical waste
Solvent Extraction
`Precious Metals

description: Ευρέως χρησιμοποιούμενο ιατρικό υλικό/συσκευές περιέχουν σημαντικές ποσότητες πολύτιμων μετάλλων, όπως Au, Pt, Ir και Ta λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών που αυτά παρουσιάζουν, όταν εισέλθουν στον ανθρώπινο οργανισμό. Συμβατικά, για λόγους υγειονομικής ασφαλείας, τα ιατρικά απόβλητα απολυμαίνονται, αποτεφρώνονται και αποτίθενται σε χώρους υγειονομικής ταφής. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η ανάπτυξη μιας υδρομεταλλουργικής μεθόδου διαχωρισμού και ανάκτησης πολύτιμων μετάλλων, όπως χρυσός, λευκόχρυσος, ιρίδιο και ταντάλιο, από μεταλλικά τμήματα απορριπτόμενου ιατρικού υλικού. Επιπλέον, στόχος της παρούσας εργασίας είναι η δημιουργία διαγράμματος ροής της προτεινόμενης μεθοδολογίας με διακριτά στάδια διαχωρισμού, ώστε να προκύψουν διαφορετικά ρεύματα των εν λόγω μετάλλων. Προς την κατεύθυνση αυτή, μελετήθηκε η διαλυτοποίηση των πλούσιων σε πολύτιμα μέταλλα τμημάτων καθετήρα, καλωδίου οδηγού και στεντ, με κατάλληλα αντιδραστήρια. Στη συνέχεια, εξετάστηκε ο διαχωρισμός των μετάλλων με την διεργασία των εκχυλίσεων. Έπειτα ερευνήθηκαν αντιδραστήρια και συνθήκες ιζηματοποίησης των μετάλλων. Η αξιολόγηση των αντιδραστηρίων και των συνθηκών που εξετάσθηκαν έγινε με βάση την αποτελεσματικότητα, την εκλεκτικότητα αλλά και τις τυχόν παρεμποδίσεις. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι για την ικανοποιητική διαλυτοποίηση του χρυσού μπορεί να γίνει χρήση υδροχλωρικού οξέος με προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου. Για την διαλυτοποίηση του κράματος πλατίνας-ιριδίου γίνεται χρήση βασιλικού ύδατος, ενώ για το ταντάλιο γίνεται χρήση μίγματος υδροφθορικού οξέος και θειικού οξέος. Για τον διαχωρισμό των πολύτιμων μετάλλων από τυχόν προσμίξεις χρησιμοποιήθηκαν οργανικά εκχυλιστικά μέσα, συγκεκριμένα έγινε χρήση των αντιδραστηρίων Aliquat 336 για τον χρυσό, την πλατίνα και το ιρίδιο και Alamine 336 σε τολουόλιο για το ταντάλιο. Ο διαχωρισμός του ιριδίου και της πλατίνας είναι δύσκολος λόγω των παρόμοιων ιδιοτήτων των μετάλλων, μπορεί όμως να επιτευχθεί κατά την ιζηματοποίσή τους με χρήση βρωμικού νατρίου για την ιζηματοποίηση της πλατίνας και στη συνέχεια θέρμανση του διαλύματος και ρύθμιση του pH στο 7 - 8 για την ιζηματοποίηση του ιριδίου. Ο χρυσός εκχυλίζεται στην υδατική φάση με χρήση όξινου διαλύματος θειουρίας, και η καταβύθιση του επιτυγχάνεται με την προσθήκη θειικού σιδήρου (ΙΙ) στο διάλυμα και την ρύθμιση του pH στο 7-8. Η εκχύλιση του τανταλίου στην υδατική φάση επιτυγχάνεται με χρήση διαλύματος χλωριούχου νατρίου. Η ιζηματοποίηση του τανταλίου μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση διαλύματος αμμωνίας, χλωριούχου καλίου ή φθοριούχου καλίου με ρύθμιση του pH στο 8,5 – 9.
description: Widely used medical material/devices contain significant amounts of precious metals such as Au, Pt, Ir and Ta, due to the special characteristics they exhibit when they enter the human body. Conventionally, for health safety reasons, medical waste is decontaminated, incinerated, and landfilled. The purpose of this work was to develop a hydrometallurgical method for the separation and recovery of precious metals, such as gold, platinum, iridium, and tantalum, from metal parts of discarded medical material. In addition, the aim of this work is to create a flowchart of the proposed methodology with distinct separation stages to produce different streams of the metals in question. In this direction, the dissolution of the catheter, guidewire, and stent sections rich in precious metals, with appropriate reagents, was studied. The separation of metals via solvent extraction was examined. Then reagents and precipitation conditions of the metals were investigated. The evaluation of the reagents and conditions examined was based on efficiency, selectivity, and possible interferences. The experimental results showed that for the satisfactory dissolution of gold, hydrochloric acid can be used with the addition of nitric acid or hydrogen peroxide as an oxidizing agent. Aqua regia is used to dissolve the platinum-iridium alloy, with the addition of extra nitric acid, if deemed necessary, due to the time required to complete the dissolution. Whereas a mixture of hydrofluoric acid and sulfuric acid is used to dissolve the tantalum. To separate the precious metals, organic extractants with amines were used, specifically for platinum, gold, and iridium Aliquat 336 in toluene was used, while for tantalum, Alamine 336 in toluene was used. Separation of iridium and platinum is difficult due to the similar properties of the metals and can be achieved either during the precipitation step using sodium bromate to precipitate the platinum and then heating the solution and adjusting the pH to 7-8 to precipitate the iridium. The extraction of gold in the aqueous phase was achieved with the use of an acidic thiourea solution. Sedimentation of gold is achieved with the addition of iron sulphate (II) to the solution and the adjustment of the pH to 7 – 8. The extraction of tantalum in the aqueous phase is achieved using a sodium chloride solution. Precipitation of tantalum can be achieved using a solution of ammonia, potassium chloride or potassium fluoride with pH adjusted to 8.5 – 9.