活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介紹了活性(xing)(xing)炭上氯(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)復(fu)合離子的(de)吸附(fu)過程。隨著(zhu)溫度的(de)升高，發現活性(xing)(xing)炭可以(yi)增強吸附(fu)效(xiao)果。結果表明，鈀(ba)(ba)復(fu)合物可以(yi)與存(cun)在(zai)于活性(xing)(xing)炭表面(mian)的(de)官能(neng)團發生反應。推平衡常數、熱(re)量和吸附(fu)熵等熱(re)力(li)學參數。活性(xing)(xing)炭吸附(fu)氯(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)(II)二(er)氯(lv)氧化(hua)鈀(ba)(ba)或(huo)二(er)氯(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)在(zai)活性(xing)(xing)炭表面(mian)形成(cheng)。

　　經過(guo)(guo)(guo)大量的(de)(de)(de)實例測試，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)從水溶(rong)液中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)收重金(jin)屬。例如(ru)，從廢水中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)去除鎘(II)，汞(II)，和(he)鉛(II)可以(yi)給離子。然(ran)而，即使溶(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)濃度很低，鉑、鈀、金(jin)等貴(gui)金(jin)屬也(ye)可以(yi)這(zhe)樣提取(qu)。因此(ci)，這(zhe)些金(jin)屬可以(yi)從通常(chang)在再循環過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)產生的(de)(de)(de)稀釋水溶(rong)液中(zhong)(zhong)回(hui)收。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)機理(li)取(qu)決(jue)于溶(rong)液等初始條(tiao)件(jian)pH，金(jin)屬離子的(de)(de)(de)溫度和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)形(xing)式。例如(ru)，在氰(qing)化物(wu)溶(rong)液中(zhong)(zhong)，鈀有2 它非常(chang)穩定(ding)，很容易(yi)被活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。很明顯，與氰(qing)化物(wu)配(pei)合(he)物(wu)相比(bi)，Pd(II)氯化物(wu)配(pei)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)較(jiao)差。幾份(fen)報告顯示，鈀在活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(II)還原成金(jin)屬形(xing)式。因此(ci)，我們研(yan)究了恢復反(fan)應的(de)(de)(de)可能條(tiao)件(jian)。本(ben)工作(zuo)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)研(yan)究和(he)描述使用活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)作(zuo)為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑Pd(II)離子回(hui)收條(tiao)件(jian)，找出這(zhe)種活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是(shi)否也(ye)是(shi)Pd(II)復合(he)還原劑。

　　還(huan)應(ying)該(gai)提到(dao)的(de)(de)(de)是(shi)，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)比離(li)子(zi)交換劑便宜得多，因為這個事實，它可能(neng)對回收過程更(geng)有吸引力(li)。溫度(du)(du)和(he)鈀(II)初始濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)響。為此(ci)，利(li)用我們(men)新開發的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)，這種活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)可以形式，使其(qi)更(geng)容(rong)易從溶液中分離(li)出來。這種活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)通常由椰子(zi)殼制成。此(ci)外，顆粒(li)具有較(jiao)高的(de)(de)(de)機械強度(du)(du)和(he)較(jiao)大的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面積。*后，由于制造過程中的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)處理（蒸汽和(he)正(zheng)磷酸(suan)活(huo)(huo)化(hua)），該(gai)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)具有明(ming)顯的(de)(de)(de)官能(neng)團表(biao)(biao)面濃(nong)度(du)(du)（約18m mol·g-一(yi)、能(neng)起到(dao)還(huan)原(yuan)劑或離(li)子(zi)的(de)(de)(de)作用。

　　氯化鈀(ba)復(fu)合離子初始(shi)濃度對活(huo)性炭吸附的(de)影(ying)響。試驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始(shi)濃度對活性(xing)炭吸附的影響(xiang)

　　活性炭的(de)(de)吸附能力(li)與其(qi)表面(mian)及其(qi)孔隙(xi)率有關(guan)。其(qi)次，研(yan)究了(le)氯化鈀離子初(chu)始濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)對活(huo)性炭(tan)添加后溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)平(ping)衡濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)影響。根據(ju)Lambert-Beer在(zai)這(zhe)(zhe)些波長下(xia)，溶(rong)液(ye)(ye)吸光度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)降(jiang)低和溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)定律Pd(II)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)降(jiang)低成正(zheng)比。假設這(zhe)(zhe)種減少對應于活(huo)性炭(tan)表面(mian)吸附的(de)(de)鈀的(de)(de)量。根據(ju)計(ji)算的(de)(de)Pd(II)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)隨時(shi)間變化，導致(zhi)沉積(ji)過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)動力(li)曲(qu)線。注冊動力(li)學(xue)曲(qu)線，[PdCl 4 圖1顯(xian)示(shi)兩對時(shi)間。溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)觀(guan)察到PdCl 4 2-濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)(du)接近恒定值(zhi)，不(bu)等(deng)于零。在(zai)這(zhe)(zhe)種情(qing)況下(xia)，這(zhe)(zhe)種觀(guan)察是*重(zhong)要的(de)(de)，因為(wei)它表明間的(de)(de)氯化鈀(II)絡合物的(de)(de)平(ping)衡分(fen)布。該(gai)平(ping)衡存在(zai)于系統中(zhong)(zhong)，可(ke)以(yi)提供吸附過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)熱力(li)學(xue)信(xin)息。

　　吸附鈀(II)活性炭光譜前后(hou)，[PdCl 4 2-]0=5×10-4mol·kg-1，[C]=1.67g·dm-3，pH1，T=60℃。

　　X射光電子能譜分(fen)析(xi)研究

　　材料(liao)在吸附過程前后的完整性XPS光譜如圖2所示。考慮到觀察到的溶液(ye)Pd(II)估(gu)計鈀(ba)負荷等于(yu)0.7%(m/m)。從鈀(ba)峰可以看出。對這(zhe)一峰值(zhi)進(jin)行更深入的分(fen)析，可以為(wei)我們提(ti)供鈀(ba)電子結構(gou)的信息。

　　(A)活性(xing)炭(tan)的SEM分析(xi)，(B)選擇區域放(fang)大(da)率，(C和D)吸(xi)附氯(lv)化鈀(II)復合(he)離子(zi)后EDS截面分析(xi)。

　　用掃描(miao)顯微(wei)鏡(jing)分(fen)析樣品(pin)。吸(xi)附試驗后的(de)(de)活(huo)性炭樣品(pin)為60℃干燥。然后將顆粒分(fen)成(cheng)兩部分(fen)，用砂紙(造(zao)粒1000)拋(pao)光獲得的(de)(de)表面，直到表面平(ping)整(zheng)。EDS分(fen)析。加速(su)電壓等于(yu)20kV。獲得的(de)(de)結果如圖(tu)3所示。

　　活性炭(tan)解吸(xi)過程的效率。

　　鈀在活性炭表(biao)面剝離

　　當活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)有二氯(lv)(lv)化鈀(ba)時(shi)(shi)，應按方程(cheng)解(jie)吸(xi)。因(yin)此，解(jie)吸(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)在(zai)(zai)室溫(20℃)使用(yong)100cm3鹽(yan)酸(suan)(suan)(濃(nong)度(du)為(wei)1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)(de)高氯(lv)(lv)酸(suan)(suan)鹽(yan)(濃(nong)度(du)1mol.kg-1)。必須提到(dao)的(de)(de)(de)是，吸(xi)附實驗(yan)(yan)正在(zai)(zai)進(jin)行(xing)中pH等于(yu)1下，汽(qi)提過(guo)程(cheng)在(zai)(zai)pH等于(yu)0下。由鈀(ba)(II)負荷活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)品取(qu)自以(yi)(yi)往(wang)的(de)(de)(de)吸(xi)附試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。預(yu)加(jia)載的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)通過(guo)過(guo)濾(lv)與(yu)溶(rong)液分離(li)，然后(hou)在(zai)(zai)60℃下干燥。然后(hou)將干燥的(de)(de)(de)預(yu)加(jia)載活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)與(yu)鹽(yan)酸(suan)(suan)溶(rong)液混(hun)合(he)。大約10個(ge)(ge)月的(de)(de)(de)解(jie)吸(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。前兩天，我在(zai)(zai)溶(rong)液中觀(guan)察到(dao)鈀(ba)(II)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)快速增加(jia)*終(zhong)在(zai)(zai)12天后(hou)獲(huo)得恒定值(zhi)。這(zhe)些結果(guo)如(ru)(ru)圖4所示作(zuo)為(wei)黑色方塊(kuai)。樣(yang)品在(zai)(zai)接(jie)下來(lai)的(de)(de)(de)10個(ge)(ge)月里留在(zai)(zai)溶(rong)液中，以(yi)(yi)確保這(zhe)確實是*終(zhong)的(de)(de)(de)平衡(heng)。此時(shi)(shi)后(hou)獲(huo)得的(de)(de)(de)值(zhi)顯(xian)示為(wei)紅點。過(guo)量的(de)(de)(de)鹽(yan)酸(suan)(suan)是顯(xian)而易見的(de)(de)(de)，它應該足(zu)以(yi)(yi)溶(rong)解(jie)二氯(lv)(lv)化鈀(ba)。結果(guo)表(biao)明，平衡(heng)狀(zhuang)態不(bu)受時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)影響，表(biao)明觀(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)狀(zhuang)態是*終(zhong)狀(zhuang)態。實驗(yan)(yan)期間(jian)似乎只有約50-65%的(de)(de)(de)鈀(ba)(II)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)可以(yi)(yi)洗(xi)脫物質(zhi)。如(ru)(ru)上所述，施用(yong)過(guo)量鹽(yan)酸(suan)(suan)。因(yin)此，一(yi)方面(mian)，不(bu)完(wan)全洗(xi)脫是可以(yi)(yi)的(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)形成解(jie)釋或活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)另一(yi)種鈀(ba)(II)化合(he)物。另一(yi)方面(mian)，它可能只與(yu)不(bu)同(tong)于(yu)初始(shi)狀(zhuang)態的(de)(de)(de)新平衡(heng)狀(zhuang)態有關。用(yong)于(yu)**次(ci)解(jie)吸(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)進(jin)行(xing)簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)第二次(ci)解(jie)吸(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。實驗(yan)(yan)條件和程(cheng)序(xu)與(yu)**次(ci)解(jie)吸(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)相同(tong)。觀(guan)察到(dao)鈀(ba)(II)洗(xi)脫又發生了。*初的(de)(de)(de)24小時(shi)(shi)后(hou)，剩余鈀(ba)高達17%(II)2個(ge)(ge)月后(hou)，總解(jie)吸(xi)效率達到(dao)98.4%的(de)(de)(de)水平。

　　結果(guo)表(biao)明，氯(lv)化(hua)(hua)鈀(ba)(ba)被活(huo)性炭(tan)(tan)化(hua)(hua)學吸附(II)二氯(lv)化(hua)(hua)二鈀(ba)(ba)或二氯(lv)化(hua)(hua)鈀(ba)(ba)在(zai)活(huo)性炭(tan)(tan)表(biao)面形成，活(huo)性炭(tan)(tan)表(biao)面無金屬鈀(ba)(ba)。活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)容量(liang)取決于(yu)取決于(yu)實驗條(tiao)件℃溫度(du)(du)可(ke)達(da)42mg·g-1的(de)水平。在(zai)60℃在(zai)溫度(du)(du)下，負載隨溫度(du)(du)升高至67mg·g-而(er)略有增加。鈀(ba)(ba)的(de)吸附過程應在(zai)盡可(ke)能低(di)的(de)溫度(du)(du)下進(jin)行。