活性炭從酸性氯化物中吸附金。近年來，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，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℃的對流烘箱中干燥2天。在吸附測試之前，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，立即過濾樣品，測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)間間隔測量活性炭對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(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)的吸附通過碳化大大增強(qiáng)。此外，活性炭對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濃度無關(guān)，這對于實(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。