活性炭從酸性氯化物中吸附金。近年來(lái)，廢棄電子電器中有價(jià)金屬的回收利用已成為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)角度出現(xiàn)的重要研究課題。這是由于這些金屬的回收降低了與采礦活動(dòng)有關(guān)的冶金處理成本，并大大降低了對(duì)環(huán)境的破壞性影響。使用活性炭吸附技術(shù)已經(jīng)在它們的回收發(fā)揮了重要作用。近年來(lái)，生物廢物已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它們的用途為有毒和貴金屬離子的從工業(yè)解決方案分離和回收。

　　活性炭或碳化材料是由疏水石墨烯層表面和親水表面官能團(tuán)組成的具有發(fā)達(dá)的多孔結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料。激活的主要應(yīng)用貴金屬的回收涉及的金銀從氰化介質(zhì)中的所謂的碳漿法(CIP)處理在黃金行業(yè)吸附回收。已經(jīng)有大量的研究工作已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域。由于活性炭具有擴(kuò)大的表面積，多孔結(jié)構(gòu)，高吸附容量和一定程度的表面反應(yīng)性，因此是一種很好的吸附劑。這些性質(zhì)是由原材料的性質(zhì)和用于生產(chǎn)活性炭的工藝兩者所導(dǎo)出的。

　　在目前的工作中，作者試圖通過(guò)碳化方法以低成本制備替代上述凝膠的新型吸附凝膠。這次選的原材料含有蛋白質(zhì)和碳水化合物作為其主要成分。碳化會(huì)將這些組分轉(zhuǎn)化為無(wú)組織的活性炭的材料。在中等溫度下的生物質(zhì)廢物的碳化沒(méi)有先前的化學(xué)活化是有吸引力的，因?yàn)楦弑缺砻娣e被保留并且可以避免化學(xué)品的使用。而且，由于其高表面積和多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)于貴金屬的回收也期望高吸附容量。本工作的目的是從根本上調(diào)查所制備的碳材料從酸性氯化物介質(zhì)中回收金的吸附行為，因?yàn)樵谫F金屬的濕法冶金工藝中，原料在酸性氯化物介質(zhì)如王水或鹽酸含有氯氣。

　　碳化吸附凝膠的制備

　　用作吸附凝膠的活性炭原料。該原材料通過(guò)碳化，如下。將5克干燥的樣品放入氧化鋁坩堝中，然后將其放入更大的坩堝中并用石墨粉覆蓋，并用氧化鋁蓋覆蓋以避免氧化。將該坩堝置于馬弗爐中，以5℃/分鐘的升溫速度進(jìn)行碳化。溫度在800℃保持恒定1小時(shí)進(jìn)行碳化。然后，溫度緩慢降低到環(huán)境溫度。用蒸餾水洗滌產(chǎn)物，然后用熱水洗滌，直至濾液的pH值達(dá)到中性，在70℃的對(duì)流烘箱中干燥2天。在吸附測(cè)試之前，將獲得的活性炭材料研磨并篩分成均勻的粒度。

　　圖1：活性炭的SEM圖像。

　　間歇式吸附測(cè)試

　　所有的吸附試驗(yàn)都是分批進(jìn)行的，以觀察不同濃度的各種金屬離子在各種金屬溶液中對(duì)吸附劑的吸附行為。在樣品瓶中制備20mg吸附劑和15mL 0.2mM金屬溶液的混合物，然后在30℃下在恒溫培養(yǎng)箱中振蕩24小時(shí)以達(dá)到平衡。然后，立即過(guò)濾樣品，測(cè)量濾液中的金屬離子濃度。根據(jù)以下等式計(jì)算吸附百分比。

　　吸附(%)= [(C i -C e)/ C i ]×100(1)

　　其中C i和C e分別是被測(cè)金屬離子的初始濃度和平衡濃度(mM)。根據(jù)下式計(jì)算吸附劑(q)上吸附的金屬量。

　　q = [(C i -C e)/ M]×V(2)

　　其中V是測(cè)試溶液的體積(L)，M是吸附劑的干重(g)。

　　吸附等溫線試驗(yàn)是通過(guò)將10mg吸附劑與10mL在0.1M HCl中的含有不同濃度的Au(III)的試驗(yàn)溶液一起在30℃的恒溫培養(yǎng)箱中振蕩100小時(shí)以達(dá)到平衡而進(jìn)行的。

　　在含有0.6mM Au(III)的0.1M HCl中，在30,40和50℃以不同時(shí)間間隔測(cè)量活性炭對(duì)Au(III)的吸附速率。

　　圖2：(a)放大2000倍的活性炭在其表面上沉積金屬Au的光學(xué)顯微照片的圖像。(b)具有沉積的金屬Au的活性炭的SEM圖像。

　　鹽酸濃度對(duì)金屬離子吸附的影響

　　在酸性氯化物介質(zhì)中，Au(III)，Pd(II)和Pt(IV)分別生成穩(wěn)定的陰離子氯化物配合物，如AuCl 4 -，PdCl 4 2-和PtCl 6 2-，而大部分堿Ni(II)，Zn(II)和Cu(II)等金屬離子以陽(yáng)離子或中性形式存在，陰離子氯絡(luò)合物的濃度只有在Fe(III)情況下氯離子濃度較高時(shí)才有意義。圖3a-3d顯示了在不同的HCl濃度下，一些貴金屬和堿金屬離子在微藻殘余物，活性炭上的吸附%。

　　圖3： HCl濃度對(duì)(a)微藻殘留物，(b)CMR，(c)汽車橙化廢物和(d)活性炭上的各種金屬離子的吸附的影響。條件：金屬濃度= 0.2mM，吸附劑干重= 20mg，試驗(yàn)溶液體積= 15mL，搖動(dòng)時(shí)間= 24小時(shí)，溫度= 30℃。

　　圖3a和圖3b比較可以看出，Au(III)的吸附通過(guò)碳化大大增強(qiáng)。此外，活性炭對(duì)Au(III)表現(xiàn)出高選擇性，而在整個(gè)HCl濃度范圍內(nèi)Pd(II)和Pt(IV)的吸附比Au(III)的吸附要低得多。在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，Ni(II)，F(xiàn)e(III)，Zn(II)和Cu(II)等賤金屬離子對(duì)CMR具有吸附惰性，表明該吸附劑具有較高的親和力和選擇性對(duì)貴金屬離子。

　　眾所周知，活性炭的碳表面由石墨烯層表面和邊緣上的官能團(tuán)組成。活性炭上的官能團(tuán)大部分是氧官能團(tuán)，即羧酸，內(nèi)酯，酚，羰基和醚基團(tuán)。盡管有機(jī)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，大多數(shù)離子物質(zhì)如金屬離子的吸附被認(rèn)為是由表面官能團(tuán)如羥基和羧基控制的。活性炭對(duì)貴金屬離子的高選擇性歸因于其帶正電荷的表面，其上帶負(fù)電的物質(zhì)被靜電相互作用吸附。

　　可以得出結(jié)論，在本工作中制備的活性炭對(duì)于從酸性氯化物介質(zhì)中選擇性回收Au(III)是有效的。Au(III)的吸附幾乎與HCl濃度無(wú)關(guān)，這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用是有利的。Au(Ⅲ)還原為金屬Au(0)被發(fā)現(xiàn)與Au(Ⅲ)在活性炭表面上的吸附有關(guān)。這項(xiàng)工作的結(jié)果表明，一個(gè)簡(jiǎn)單的吸附選擇性和有效的回收Au(III)的活性炭是個(gè)有前途的應(yīng)用。