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活性炭从酸性氯化物中吸附金

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 31次

  活性炭从酸性氯化物中吸附金。近年来,废弃电子电器中有价金属的回收利用已成为环境和经济两个角度出现的重要研究课题。这是由于这些金属的回收降低了与采矿活动有关的冶金处理成本,并大大降低了对环境的破坏性影响。使用活性炭吸附技术已经在它们的回收发挥了重要作用。近年来,生物废物已经发现它们的用途为有毒和贵金属离子的从工业解决方案分离和回收。

  活性炭或碳化材料是由疏水石墨烯层表面和亲水表面官能团组成的具有发达的多孔结构的碳质材料。激活的主要应用贵金属的回收涉及的金银从氰化介质中的所谓的碳浆法(CIP)处理在黄金行业吸附回收。已经有大量的研究工作已经在这个领域。由于活性炭具有扩大的表面积,多孔结构,高吸附容量和一定程度的表面反应性,因此是一种很好的吸附剂。这些性质是由原材料的性质和用于生产活性炭的工艺两者所导出的。

  在目前的工作中,作者试图通过碳化方法以低成本制备替代上述凝胶的新型吸附凝胶。这次选的原材料含有蛋白质和碳水化合物作为其主要成分。碳化会将这些组分转化为无组织的活性炭的材料。在中等温度下的生物质废物的碳化没有先前的化学活化是有吸引力的,因为高比表面积被保留并且可以避免化学品的使用。而且,由于其高表面积和多孔结构,对于贵金属的回收也期望高吸附容量。本工作的目的是从根本上调查所制备的碳材料从酸性氯化物介质中回收金的吸附行为,因为在贵金属的湿法冶金工艺中,原料在酸性氯化物介质如王水或盐酸含有氯气。

  碳化吸附凝胶的制备

  用作吸附凝胶的活性炭原料。该原材料通过碳化,如下。将5克干燥的样品放入氧化铝坩埚中,然后将其放入更大的坩埚中并用石墨粉覆盖,并用氧化铝盖覆盖以避免氧化。将该坩埚置于马弗炉中,以5℃/分钟的升温速度进行碳化。温度在800℃保持恒定1小时进行碳化。然后,温度缓慢降低到环境温度。用蒸馏水洗涤产物,然后用热水洗涤,直至滤液的pH值达到中性,在70℃的对流烘箱中干燥2天。在吸附测试之前,将获得的活性炭材料研磨并筛分成均匀的粒度。

  图1:活性炭的SEM图像。

  间歇式吸附测试

  所有的吸附试验都是分批进行的,以观察不同浓度的各种金属离子在各种金属溶液中对吸附剂的吸附行为。在样品瓶中制备20mg吸附剂和15mL 0.2mM金属溶液的混合物,然后在30℃下在恒温培养箱中振荡24小时以达到平衡。然后,立即过滤样品,测量滤液中的金属离子浓度。根据以下等式计算吸附百分比。

  吸附(%)= [(C i -C e)/ C i ]×100(1)

  其中C i和C e分别是被测金属离子的初始浓度和平衡浓度(mM)。根据下式计算吸附剂(q)上吸附的金属量。

  q = [(C i -C e)/ M]×V(2)

  其中V是测试溶液的体积(L),M是吸附剂的干重(g)。

  吸附等温线试验是通过将10mg吸附剂与10mL在0.1M HCl中的含有不同浓度的Au(III)的试验溶液一起在30℃的恒温培养箱中振荡100小时以达到平衡而进行的。

  在含有0.6mM Au(III)的0.1M HCl中,在30,40和50℃以不同时间间隔测量活性炭对Au(III)的吸附速率。

  图2:(a)放大2000倍的活性炭在其表面上沉积金属Au的光学显微照片的图像。(b)具有沉积的金属Au的活性炭的SEM图像。

  盐酸浓度对金属离子吸附的影响

  在酸性氯化物介质中,Au(III),Pd(II)和Pt(IV)分别生成稳定的阴离子氯化物配合物,如AuCl 4 -,PdCl 4 2-和PtCl 6 2-,而大部分碱Ni(II),Zn(II)和Cu(II)等金属离子以阳离子或中性形式存在,阴离子氯络合物的浓度只有在Fe(III)情况下氯离子浓度较高时才有意义。图3a-3d显示了在不同的HCl浓度下,一些贵金属和碱金属离子在微藻残余物,活性炭上的吸附%。

  图3: HCl浓度对(a)微藻残留物,(b)CMR,(c)汽车橙化废物和(d)活性炭上的各种金属离子的吸附的影响。条件:金属浓度= 0.2mM,吸附剂干重= 20mg,试验溶液体积= 15mL,摇动时间= 24小时,温度= 30℃。

  图3a和图3b比较可以看出,Au(III)的吸附通过碳化大大增强。此外,活性炭对Au(III)表现出高选择性,而在整个HCl浓度范围内Pd(II)和Pt(IV)的吸附比Au(III)的吸附要低得多。在相同的实验条件下,Ni(II),Fe(III),Zn(II)和Cu(II)等金属离子对CMR具有吸附惰性,表明该吸附剂具有较高的亲和力和选择性对贵金属离子。

  ,活性炭的碳表面由石墨烯层表面和边缘上的官能团组成。活性炭上的官能团大部分是氧官能团,即羧酸,内酯,酚,羰基和醚基团。尽管有机化合物在活性炭上的吸附主要是由物理吸附控制的,但由于它的多孔特性,大多数离子物质如金属离子的吸附被认为是由表面官能团如羟基和羧基控制的。活性炭对贵金属离子的高选择性归因于其带正电荷的表面,其上带负电的物质被静电相互作用吸附。

  可以得出结论,在本工作中制备的活性炭对于从酸性氯化物介质中选择性回收Au(III)是有效的。Au(III)的吸附几乎与HCl浓度无关,这对于实际应用是有利的。Au(Ⅲ)还原为金属Au(0)被发现与Au(Ⅲ)在活性炭表面上的吸附有关。这项工作的结果表明,一个简单的吸附选择性和有效的回收Au(III)的活性炭是个有前途的应用。

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