首先，我們有必要先簡(jiǎn)要介紹一下汽車催化轉(zhuǎn)化器（Car Catalyst或Car Cat）的功能。這些轉(zhuǎn)化器的目的是減少汽車尾氣排放到大氣中的污染物。

汽車催化轉(zhuǎn)化器是一個(gè)蜂窩狀圓柱體，有一層鉑（Pt）、鈀（Pd）和銠（Rh），也稱為鉑族金屬（PGMs），以不同的含量附著在其表面。汽車尾氣中未燃燒的殘留物，如一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮–H）或氮氧化物（NO）等，經(jīng)過附有鉑族金屬的蜂窩狀圓柱體，被尾氣中的氧氣氧化并被中和。

近50年來，汽車催化劑已經(jīng)成為內(nèi)燃機(jī)汽車不可缺少的一部分。汽車催化劑的平均壽命取決于幾個(gè)因素，如燃料的質(zhì)量和發(fā)動(dòng)機(jī)的體積，但它通?？梢跃S持100,000公里（約62,000英里）。通過對(duì)汽車催化劑的合理處理，我們可以為其中的鉑族金屬提供第二次生命。通過分類和適當(dāng)處理廢棄的催化劑，鉑族金屬可以被回收并在未來的生產(chǎn)中重復(fù)使用。

目前，這些再加工鉑族金屬占催化劑總產(chǎn)量的40%左右，但仍不能滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。目前，汽車催化劑回收不僅在經(jīng)濟(jì)上有利可圖，也是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)所預(yù)測(cè)的必然。

鉑和鈀是中和有害排放物最有效的兩種元素。雖然除了汽車制造外，鉑、鈀還被用于許多行業(yè)——比如珠寶生產(chǎn)——但如今生產(chǎn)的90%的鉑、鈀都用于汽車催化劑的生產(chǎn)。隨著新燃料標(biāo)準(zhǔn)（China VI， Tier 3， Euro 6d， Bharat 6）的采用，可以肯定地說，在未來幾年，鉑族金屬的需求將會(huì)增長(zhǎng)。因此，汽車催化劑回收有很大的市場(chǎng)前景。

另外一個(gè)重要的事實(shí)是，從環(huán)境的角度來看，回收用過的汽車催化劑比通過采礦提取鉑族金屬的危害要小得多。更不用說，鈀在一般是礦物加工廠的副產(chǎn)品，其提取效率很低。

Vanta如何協(xié)助回收汽車催化劑?

從采礦和廢料加工行業(yè)引進(jìn)的X射線熒光（XRF）測(cè)試方法已被證明可以完全勝任汽車催化劑的回收工作。如果不使用特殊設(shè)備，是不可能快速確定汽車催化劑中鉑族金屬的含量的，這為回收過程帶來麻煩。而奧林巴斯便攜式XRF分析儀Vanta可以在幾秒內(nèi)為用戶提供待回收催化劑中的鉑、銠和鈀的含量。

使用Vanta分析儀，可以對(duì)汽車催化劑進(jìn)行分類，從而以最佳方式提取鉑族金屬并為回收確定一個(gè)合理的價(jià)格。Vanta分析儀可以與研磨機(jī)、攪拌機(jī)和秤等一起使用，是汽車催化劑回收必備的工具。

Vanta分析儀可以分析的元素范圍是從鎂（Mg）到鈾（U）（元素周期表的順序），同時(shí)顯示多達(dá)45個(gè)元素。當(dāng)然，對(duì)于汽車催化劑回收來說，感興趣的元素種類要少得多：鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）、鉭（Ta）、鈰（Ce）、硒（Se）、鎢（W）、硅（Si）、鉛（Pb）、鋯（Zr）、釕（Ru）、鑭（La）、鎳（Ni）和硫（S）。所有這些元素都是優(yōu)先考慮的，并包含在Vanta為該應(yīng)用定制的Car Catalyst方法中。然而，你仍然可以分析從鎂（Mg）到鈾（U）范圍內(nèi)的其他元素。

隨著汽車催化劑回收業(yè)務(wù)的持續(xù)增長(zhǎng)，試圖以盡可能高的價(jià)格出售廢舊汽車催化劑的詐騙者數(shù)量也在增加。提高汽車催化劑價(jià)值最常見的方法是增加含鉛（Pb）的添加劑。還有更復(fù)雜的欺騙方法，比如在混合物中加入鉭（Ta）或硒（Se）來模擬XRF光譜上的鉑（Pt）峰。錯(cuò)誤也可能在沒有惡意的情況下發(fā)生——例如，帶有非專業(yè)校準(zhǔn)的pXRF很容易將柴油微粒過濾器（DPF）中的鎢（W）誤認(rèn)為鉑（Pt）——這種情況非常常見。Vanta分析儀可以幫助避免這種混淆，它獨(dú)特的校準(zhǔn)有助于防止此類欺詐或錯(cuò)誤的發(fā)生。

如何從催化轉(zhuǎn)化器中制備樣品，以獲得準(zhǔn)確和有代表性的結(jié)果?

樣品制備是XRF分析的重要組成部分。90%的XRF誤差與樣品制備有關(guān)。在汽車催化劑回收領(lǐng)域，通常需要處理兩種類型的樣品：塊狀蜂窩狀樣品（整體或分體）和粉末樣品。蜂窩結(jié)構(gòu)表面上涂附的鉑族金屬常常不均勻（圖2），所以這樣的樣本只能提供一個(gè)初步測(cè)試結(jié)果，可以利用該結(jié)果對(duì)汽車催化劑進(jìn)行簡(jiǎn)單分類或者識(shí)別那些鉑族金屬已經(jīng)被移除的“空汽車催化劑”，特別是當(dāng)回收小批量汽車催化劑的時(shí)候。

為了對(duì)汽車催化劑進(jìn)行分類以供后續(xù)提純或大批量生產(chǎn)，需要額外的樣品制備步驟以獲得有代表性的結(jié)果。一般來說，我們建議以下方法：

1) 按類型進(jìn)行粗分類

2) 每一類分別粉碎（重要的是要使顆粒大小分布盡可能均勻）

3) 均質(zhì)化

4) 取樣（如果需要，可以使用壓機(jī)）

另外，必要時(shí)也需要密切監(jiān)測(cè)濕度。超過10%的濕度波動(dòng)會(huì)極大地影響分析的準(zhǔn)確性。樣品獲得后，要做3-5次測(cè)試，然后取平均值。如果在樣品制備階段沒有發(fā)生錯(cuò)誤，則應(yīng)該有一個(gè)4ppm-31ppm左右的絕對(duì)平均誤差。

不同的Vanta型號(hào)有什么區(qū)別？

奧林巴斯為汽車催化劑回收提供了多種Vanta型號(hào)。它們之間的主要區(qū)別是分析速度、靈敏度和輕元素（鎂（Mg）、鋁（Al）、硅（Si）、磷（P）和硫（S）的檢測(cè)能力。

Vanta L分析儀是一種經(jīng)濟(jì)型催化劑分類設(shè)備。該設(shè)備配備了PIN探測(cè)器，所以它無法探測(cè)到比鈦輕的元素。Vanta L分析儀的平均分析時(shí)間約為40-60秒。Vanta C和M分析儀是采用硅漂移探測(cè)器（SDD）技術(shù)的器件，能夠檢測(cè)輕元素，這將有助于確定碳化硅（SiC）的含量以及控制其含硫（S）量。在這些設(shè)備上的平均測(cè)試時(shí)間約為15-20秒，工作效率是配置PIN檢測(cè)器設(shè)備的3倍。

表中Pd（單位為ppm）的結(jié)果和誤差顯示了這種差異。Vanta M分析儀5秒測(cè)試的測(cè)量結(jié)果與Vanta L分析儀60秒測(cè)試的結(jié)果接近。

Vanta有哪些特性適合汽車催化劑回收?

首先值得一提的是校準(zhǔn)的穩(wěn)定性和結(jié)果的重復(fù)性。很難相信這些結(jié)果來自便攜式XRF。此外，基于Axon專利技術(shù)，每一臺(tái)Vanta分析儀之間都能保證較高的重復(fù)性。這對(duì)市場(chǎng)的大型參與者來說尤其有利。此外，它還提供了使用“用戶因子”來調(diào)整設(shè)備以適應(yīng)不同催化劑基質(zhì)，就像你去另一個(gè)時(shí)區(qū)旅行時(shí)，只要改變時(shí)鐘就可以了。

鎢靶材和銀靶材X射線管都是汽車催化劑分析的首選。因?yàn)槭褂勉櫚胁腦射線管時(shí)，光譜上會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的特征峰。另外，Vanta分析儀測(cè)量窗口的大小是很重要的。大窗口能夠分析一個(gè)大的表面積，從而提高準(zhǔn)確性。

回收催化劑是一個(gè)粉塵非常大的過程，因此IP55防塵防潮是明顯有利的。Vanta系列主線的2年保修期也是一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)。

Vanta工作站

對(duì)于生產(chǎn)過程，客戶可以使用奧林巴斯XRF工作站（圖3），這將Vanta變成一個(gè)成熟的臺(tái)式XRF，便于固定使用。Vanta也符合工業(yè)4.0，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和并打印報(bào)告，可以將數(shù)據(jù)直接從設(shè)備發(fā)送到ERP系統(tǒng)，而無需用戶干預(yù)。此功能有助于讓工作更加可控。

隨著汽車催化劑回收市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，提純工廠將收緊對(duì)來料的要求。在計(jì)算來料成本時(shí)，碳化硅（SiC）和硫（S）的含量將會(huì)越來越重要。因此，帶有硅漂移探測(cè)器（SDD）和X射線粉末衍射儀（XRD）將越來越受歡迎。例如奧林巴斯Terra Ⅱ X射線衍射分析儀，不僅可以定量估計(jì)碳化硅（SiC）含量，還可以確定其特定相。

在未來，隨著奧林巴斯科學(xué)云3.0（Olympus Scientific Cloud 3.0）的開放和優(yōu)化，我們能夠?yàn)槠嚧呋瘎┗厥照咛峁┑牟粌H僅是一個(gè)測(cè)量工具，更是一個(gè)基于云進(jìn)行計(jì)算和測(cè)試的生態(tài)系統(tǒng)，這對(duì)許多小型參與者來說可能是成功的關(guān)鍵。