活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介紹了活(huo)性(xing)(xing)炭上氯化鈀(ba)復合(he)(he)離(li)子的吸(xi)附(fu)(fu)過程。隨著溫度的升高，發現活(huo)性(xing)(xing)炭可以增強吸(xi)附(fu)(fu)效果。結果表明，鈀(ba)復合(he)(he)物可以與(yu)存在于活(huo)性(xing)(xing)炭表面的官能團發生反應。推平衡(heng)常數、熱量和吸(xi)附(fu)(fu)熵等熱力學參數。活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)氯化鈀(ba)(II)二氯氧化鈀(ba)或(huo)二氯化鈀(ba)在活(huo)性(xing)(xing)炭表面形成。

　　經過(guo)(guo)大(da)量的(de)(de)實例測試，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)可以從(cong)水溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)重金(jin)(jin)屬。例如(ru)，從(cong)廢水中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)去除(chu)鎘(ge)(II)，汞(II)，和(he)鉛(II)可以給(gei)離(li)(li)子(zi)。然(ran)而，即使溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)濃度(du)很(hen)低，鉑(bo)、鈀、金(jin)(jin)等貴金(jin)(jin)屬也(ye)(ye)可以這(zhe)樣提取(qu)。因(yin)此(ci)(ci)，這(zhe)些(xie)金(jin)(jin)屬可以從(cong)通常在(zai)再循環過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)產(chan)生的(de)(de)稀釋(shi)水溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)回(hui)收(shou)(shou)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)機(ji)理(li)取(qu)決于溶(rong)液(ye)等初始條(tiao)件(jian)(jian)pH，金(jin)(jin)屬離(li)(li)子(zi)的(de)(de)溫度(du)和(he)吸(xi)(xi)(xi)附形式。例如(ru)，在(zai)氰(qing)化物(wu)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，鈀有2 它非常穩定，很(hen)容(rong)易(yi)被活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附。很(hen)明顯，與(yu)氰(qing)化物(wu)配合物(wu)相比，Pd(II)氯化物(wu)配合物(wu)的(de)(de)穩定性(xing)較差。幾(ji)份報(bao)告顯示，鈀在(zai)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(II)還原(yuan)成金(jin)(jin)屬形式。因(yin)此(ci)(ci)，我們研(yan)究了恢復反應的(de)(de)可能條(tiao)件(jian)(jian)。本工(gong)作(zuo)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)研(yan)究和(he)描述使用(yong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附作(zuo)為吸(xi)(xi)(xi)附劑Pd(II)離(li)(li)子(zi)回(hui)收(shou)(shou)條(tiao)件(jian)(jian)，找(zhao)出這(zhe)種活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)否也(ye)(ye)是(shi)Pd(II)復合還原(yuan)劑。

　　還應(ying)該提到的是，活性(xing)炭(tan)比(bi)離(li)子交換劑(ji)便宜得(de)多，因(yin)為(wei)這個事實，它可能(neng)對回收過(guo)(guo)程更(geng)有吸(xi)引力。溫度(du)和(he)鈀(II)初始(shi)濃度(du)的影響。為(wei)此，利用我們新開發的活性(xing)炭(tan)，這種活性(xing)炭(tan)可以形(xing)式，使其更(geng)容易從溶液中分離(li)出來。這種活性(xing)炭(tan)通常由椰(ye)子殼制成。此外，顆粒(li)具(ju)有較高(gao)的機械強(qiang)度(du)和(he)較大的表(biao)面積。*后，由于制造(zao)過(guo)(guo)程中的化(hua)學處(chu)理（蒸汽(qi)和(he)正(zheng)磷(lin)酸活化(hua)），該活性(xing)炭(tan)具(ju)有明顯的官能(neng)團(tuan)表(biao)面濃度(du)（約18m mol·g-一、能(neng)起到還原(yuan)劑(ji)或離(li)子的作用。

　　氯(lv)化鈀(ba)復合離子初(chu)始(shi)濃度對(dui)活性炭吸附(fu)的影(ying)響。試驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初(chu)始濃度對活性炭(tan)吸(xi)附的(de)影(ying)響

　　活性炭的(de)(de)吸附能(neng)力(li)(li)與其(qi)表面(mian)及其(qi)孔隙率(lv)有關。其(qi)次，研究了氯化(hua)鈀離(li)子初始濃(nong)(nong)度(du)對活性炭(tan)添加后溶(rong)(rong)液(ye)中平(ping)衡(heng)濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)影響。根據(ju)Lambert-Beer在這(zhe)些波長下，溶(rong)(rong)液(ye)吸光度(du)的(de)(de)降低和溶(rong)(rong)液(ye)中的(de)(de)定(ding)(ding)律Pd(II)濃(nong)(nong)度(du)降低成正比。假設這(zhe)種減少對應于活性炭(tan)表面(mian)吸附的(de)(de)鈀的(de)(de)量(liang)。根據(ju)計(ji)算的(de)(de)Pd(II)濃(nong)(nong)度(du)隨時間(jian)變化(hua)，導致沉(chen)積過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)動(dong)力(li)(li)曲線。注冊動(dong)力(li)(li)學曲線，[PdCl 4 圖1顯示兩(liang)對時間(jian)。溶(rong)(rong)液(ye)中可(ke)以觀察到PdCl 4 2-濃(nong)(nong)度(du)接近(jin)恒定(ding)(ding)值，不(bu)等于零。在這(zhe)種情況下，這(zhe)種觀察是*重要的(de)(de)，因為它表明間(jian)的(de)(de)氯化(hua)鈀(II)絡合物的(de)(de)平(ping)衡(heng)分布。該平(ping)衡(heng)存在于系統(tong)中，可(ke)以提(ti)供吸附過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)熱力(li)(li)學信息。

　　吸附(fu)鈀(II)活性炭光譜前后，[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)析研究

　　材(cai)料在(zai)吸附過程前(qian)后的(de)完(wan)整性XPS光譜(pu)如圖2所示。考慮到觀(guan)察到的(de)溶液Pd(II)估計鈀(ba)(ba)負荷等于0.7%(m/m)。從(cong)鈀(ba)(ba)峰(feng)可以(yi)看出。對(dui)這(zhe)一峰(feng)值進行(xing)更深入的(de)分析(xi)，可以(yi)為我們提(ti)供鈀(ba)(ba)電子(zi)結構的(de)信息。

　　(A)活性炭的(de)SEM分析(xi)，(B)選擇區域放大率，(C和D)吸附(fu)氯化鈀(II)復(fu)合(he)離子(zi)后EDS截面分析(xi)。

　　用(yong)掃描顯微鏡分(fen)(fen)析樣品。吸附試驗(yan)后的(de)活性(xing)炭樣品為60℃干燥(zao)。然后將顆(ke)粒分(fen)(fen)成兩部分(fen)(fen)，用(yong)砂(sha)紙(造(zao)粒1000)拋光獲得(de)的(de)表面，直到表面平整。EDS分(fen)(fen)析。加速電(dian)壓等于20kV。獲得(de)的(de)結果如圖3所(suo)示。

　　活性炭解吸過程的效率。

　　鈀在活性(xing)炭表面剝離

　　當活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)有二氯化鈀時，應按方(fang)程解(jie)(jie)吸(xi)(xi)。因此，解(jie)(jie)吸(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)在(zai)(zai)室溫(20℃)使用100cm3鹽酸(suan)(濃(nong)度(du)為(wei)1mol·kg-1)或(huo)100cm3的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高氯酸(suan)鹽(濃(nong)度(du)1mol.kg-1)。必須提到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)，吸(xi)(xi)附實驗(yan)(yan)正(zheng)在(zai)(zai)進行中(zhong)pH等(deng)于(yu)1下，汽提過(guo)程在(zai)(zai)pH等(deng)于(yu)0下。由鈀(II)負荷活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)取自以往的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。預加載的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)通過(guo)過(guo)濾與溶(rong)(rong)液(ye)分離(li)，然后(hou)在(zai)(zai)60℃下干燥(zao)。然后(hou)將干燥(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)預加載活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)與鹽酸(suan)溶(rong)(rong)液(ye)混(hun)合。大(da)約(yue)10個月(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)(jie)吸(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。前兩天(tian)，我在(zai)(zai)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)觀(guan)察(cha)到鈀(II)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速增(zeng)加*終在(zai)(zai)12天(tian)后(hou)獲(huo)得恒定值。這些(xie)結(jie)(jie)果如圖4所示(shi)作為(wei)黑色方(fang)塊。樣品(pin)在(zai)(zai)接下來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)10個月(yue)里(li)留在(zai)(zai)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)，以確保這確實是(shi)(shi)*終的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)衡。此時后(hou)獲(huo)得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值顯示(shi)為(wei)紅(hong)點(dian)。過(guo)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鹽酸(suan)是(shi)(shi)顯而易見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，它(ta)應該足以溶(rong)(rong)解(jie)(jie)二氯化鈀。結(jie)(jie)果表(biao)明(ming)，平(ping)衡狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)不受時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響，表(biao)明(ming)觀(guan)察(cha)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)是(shi)(shi)*終狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)。實驗(yan)(yan)期間似乎只有約(yue)50-65%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈀(II)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)可以洗(xi)脫物(wu)質。如上所述，施用過(guo)量鹽酸(suan)。因此，一方(fang)面(mian)，不完全(quan)洗(xi)脫是(shi)(shi)可以的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成解(jie)(jie)釋或(huo)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一種鈀(II)化合物(wu)。另一方(fang)面(mian)，它(ta)可能只與不同于(yu)初(chu)(chu)始狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新平(ping)衡狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)有關。用于(yu)**次解(jie)(jie)吸(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)進行簡單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)第二次解(jie)(jie)吸(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。實驗(yan)(yan)條件和程序與**次解(jie)(jie)吸(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)相同。觀(guan)察(cha)到鈀(II)洗(xi)脫又發(fa)生了(le)。*初(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)24小(xiao)時后(hou)，剩余鈀高達17%(II)2個月(yue)后(hou)，總(zong)解(jie)(jie)吸(xi)(xi)效率(lv)達到98.4%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)平(ping)。

　　結果表明，氯(lv)化(hua)鈀被活性(xing)炭(tan)(tan)化(hua)學吸附(II)二(er)(er)氯(lv)化(hua)二(er)(er)鈀或(huo)二(er)(er)氯(lv)化(hua)鈀在(zai)活性(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)形(xing)成，活性(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)無(wu)金屬(shu)鈀。活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)容量取決于(yu)(yu)取決于(yu)(yu)實驗(yan)條(tiao)件℃溫(wen)度可(ke)達42mg·g-1的(de)水平(ping)。在(zai)60℃在(zai)溫(wen)度下(xia)，負載(zai)隨溫(wen)度升高(gao)至67mg·g-而(er)略(lve)有增加。鈀的(de)吸附過(guo)程應在(zai)盡可(ke)能(neng)低的(de)溫(wen)度下(xia)進行。