用黄金取代汞:有利的催化剂

黄金投资者2018年7月

2018年07月04日

用黄金取代汞:有利的催化剂

引言:汞对成千上万人造成了毁灭性影响。但汞依然被用于主要工业领域,这可能会产生严重后果。专用化学品和技术集团庄信万丰(Johnson Matthey)正率先在关键工业流程中使用黄金来代替汞。业务经理Sebastiaan van Haandel解释了具体做法和原因。

Sebastiaan Van Haandel
Business Manager
Johnson Matthey

汞是一种臭名昭著、毒性极大的危险化学元素。

这种金属是全球有史以来最严重的工业灾难之一,是一场几乎横跨整个20世纪的悲剧。

1908年,化工集团智索株式会社(Chisso Corporation)在日本水俣开设了一座工厂。该公司大量使用汞催化剂,向水俣湾排放了数十年受到污染的废品。到20世纪中期,医生开始发现了一些症状令人不安的患者,而最终发现了水俣病。这是一种严重的中枢神经系统疾病,病因是食用被汞污染的贝类后中毒。

于是在70年代末日本政府开始清理水俣湾,但清理过程持续了20年,耗资超过3.5亿美元,摧毁了成千上万的生命。该地区的灾难性事件使日本成为第一个禁止将汞用于工业用途的国家。

汞还与多起其他工业灾难有关。然而,这种金属的年消耗量依然有4,000吨左右,虽然汞的处理方式已经大有改进,但每年依然有数百吨汞被排放到环境中。

汞用途广泛,所以对汞的持续使用也许情有可原。但对水俣的记忆给人们留下了漫长的阴影,促使联合国环境规划署在2017年8月订立了《关于汞的水俣公约》。

公约的缔约国超过150个,包括美国、俄罗斯、27个欧盟成员国以及中国,旨在保护人类健康和环境不受一系列产品、工艺和行业的人为汞和汞化合物排放的损害。

受该公约影响最大的行业是聚氯乙烯(PVC)工业。中国的PVC行业实际上是全球最大的用汞行业,占全球汞使用量的四分之一左右。在生产PVC的中间化学品氯乙烯单体(VCM)的过程中,需要使用一种含有高浓度汞的催化剂。无论是在VCM生产过程中还是在使用过的催化剂的再加工过程中,催化剂中相当大比例的汞会通过蒸发损失掉。而这种损失会导致汞被排放到空气和水中。

汞的年消耗量为4,000吨左右,每年有数百吨的汞被排放到环境中。

人们认为,这些长期持续的汞排放造成了中国以及其他地区的健康问题,因为挥发性强的汞化合物可以传播到很远的地方。例如,自中国上世纪80年代开始快速工业化以来,美国西海岸淡水鱼的汞含量就一直在上升。

包括庄信万丰在内的多家公司都致力于解决中国PVC行业的汞问题。作为一家专注于可持续发展的化工企业,庄信万丰为汽车行业生产基于铂和钯的排放控制催化剂,且已经是这个领域的全球领导者。但在这方面,我们还能使用另一种贵金属:黄金。这种催化剂的制作方法是,使用一种专有的制造工艺,将黄金微粒均匀散布在活性炭颗粒上。

自上世纪70年代以来,黄金一直被视为一种适用于此工艺的优良催化剂。但黄金较高的成本和这种催化剂复杂的化学制作方式妨碍了其走向商业化。

近年来,庄信万丰专注于解决这个问题,从英国的研发工作到在工业规模上对中国生产商进行的验证。如今,我们已经研发出一种高效的催化剂并使之商业化,其黄金含量有所降低,因而适合大规模生产。因此,我们投资了上海工厂的一条商业生产线。

以黄金完全取代汞需要大量黄金。

这些突破使黄金在PVC生产过程中成为了一种技术和经济上都可行的汞替代材料。黄金也可以全部回收利用。如果无法再用作催化剂,黄金将被送到大量回收这种金属的黄金精炼厂。此举对终端用户而言至关重要:首次购买黄金后,每次后续收费只需交一小笔钱。

但由于该行业规模庞大,需要大量黄金才能将中国所有反应器改造成无汞反应器。例如,2017年的生产商超过80家,其PVC年产量总计超过1,700万吨。

GI July 2018 Replacing mercury with gold: a catalyst for good - ZH - Chart 4: Global VCM production growth

数据截至

以黄金完全取代汞需要大量黄金,这是黄金投资者的一个极佳机会。PVC行业的汞排放应该成为历史——并且可以成为历史。庄信万丰希望能与具有前瞻思维、想要支持中国可持续解决方案开发的机构进行交流。

“什么是催化剂?”

几乎所有工业化学品的生产都依赖催化剂,“绿色化学”(即可以减少或消除危险品的使用或影响的化学品和工艺)的很多方面也离不开催化剂。简而言之,为了让21世纪的世界更安全、更清洁,催化剂至关重要。

金属是优良的催化剂,因为它们具有化学“柔韧性”。金属可以在一次反应中与原始材料和溶剂发生相互作用,并在面临高温和高压时保持相对稳定。这些特性使得金属经久耐用,这是高效催化剂的一个基本特点。贵金属在高温中的稳定性尤为突出,关键是还可以回收和重复使用。

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