活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介紹了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)上氯(lv)(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)復合(he)離子(zi)的吸附過程。隨著溫度的升高，發現活(huo)性(xing)炭(tan)可以(yi)增(zeng)強吸附效果(guo)。結果(guo)表明，鈀(ba)(ba)復合(he)物可以(yi)與存(cun)在(zai)(zai)于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)表面(mian)的官(guan)能團發生反應。推平衡常數(shu)、熱(re)量和(he)吸附熵等熱(re)力學參數(shu)。活(huo)性(xing)炭(tan)吸附氯(lv)(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)(II)二氯(lv)(lv)氧化(hua)鈀(ba)(ba)或二氯(lv)(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)在(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)表面(mian)形成。

　　經過大量的(de)(de)(de)實例測試，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可以從(cong)水(shui)溶液(ye)(ye)中(zhong)吸(xi)收(shou)(shou)重(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)。例如，從(cong)廢水(shui)中(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)去除鎘(ge)(II)，汞(II)，和(he)鉛(II)可以給離(li)子(zi)(zi)。然而，即(ji)使(shi)溶液(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)濃度很(hen)低，鉑、鈀(ba)、金(jin)(jin)(jin)等貴金(jin)(jin)(jin)屬(shu)也(ye)可以這(zhe)樣提取(qu)。因此(ci)，這(zhe)些(xie)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)可以從(cong)通常在再循環(huan)過程(cheng)中(zhong)產生的(de)(de)(de)稀釋水(shui)溶液(ye)(ye)中(zhong)回收(shou)(shou)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)過程(cheng)的(de)(de)(de)機理取(qu)決(jue)于溶液(ye)(ye)等初始條件(jian)(jian)pH，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)溫(wen)度和(he)吸(xi)附(fu)(fu)形(xing)式。例如，在氰化(hua)物(wu)溶液(ye)(ye)中(zhong)，鈀(ba)有2 它非常穩定，很(hen)容易被活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)。很(hen)明(ming)顯，與氰化(hua)物(wu)配合物(wu)相比，Pd(II)氯化(hua)物(wu)配合物(wu)的(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)較差(cha)。幾(ji)份報(bao)告顯示(shi)，鈀(ba)在活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)過程(cheng)中(zhong)(II)還原成(cheng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)形(xing)式。因此(ci)，我們研(yan)究了恢復反應(ying)的(de)(de)(de)可能條件(jian)(jian)。本(ben)工作(zuo)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是研(yan)究和(he)描述使(shi)用(yong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)作(zuo)為吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)Pd(II)離(li)子(zi)(zi)回收(shou)(shou)條件(jian)(jian)，找出這(zhe)種(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是否也(ye)是Pd(II)復合還原劑(ji)。

　　還應該(gai)(gai)提到的(de)(de)(de)是，活性(xing)(xing)炭比離(li)子交換劑便(bian)宜得多(duo)，因為(wei)這個事實(shi)，它可能對回收過程更(geng)有(you)吸引力。溫度和鈀(II)初始濃度的(de)(de)(de)影響。為(wei)此(ci)，利用我們新開發的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭，這種活性(xing)(xing)炭可以(yi)形式，使其更(geng)容易從(cong)溶(rong)液中分離(li)出(chu)來(lai)。這種活性(xing)(xing)炭通常由椰(ye)子殼制成(cheng)。此(ci)外，顆(ke)粒具有(you)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)機(ji)械(xie)強度和較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積。*后，由于制造過程中的(de)(de)(de)化學處理（蒸汽和正磷酸活化），該(gai)(gai)活性(xing)(xing)炭具有(you)明顯的(de)(de)(de)官能團表(biao)面(mian)濃度（約18m mol·g-一、能起到還原劑或(huo)離(li)子的(de)(de)(de)作用。

　　氯化鈀復(fu)合(he)離子初始濃(nong)度(du)對活性炭(tan)吸附的(de)影響。試驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始(shi)濃度對(dui)活性炭吸(xi)附的影響

　　活性炭的(de)(de)(de)吸附能力與(yu)其(qi)(qi)表(biao)面(mian)及(ji)其(qi)(qi)孔隙率有(you)關。其(qi)(qi)次，研究了氯化(hua)鈀(ba)(ba)離子(zi)初始濃(nong)(nong)度對(dui)(dui)活性炭(tan)添(tian)加后溶液中平(ping)衡(heng)(heng)濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)影(ying)響。根據Lambert-Beer在(zai)這(zhe)些波長下，溶液吸光度的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)和溶液中的(de)(de)(de)定律Pd(II)濃(nong)(nong)度降(jiang)低(di)成正(zheng)比(bi)。假設這(zhe)種減少對(dui)(dui)應于活性炭(tan)表(biao)面(mian)吸附的(de)(de)(de)鈀(ba)(ba)的(de)(de)(de)量。根據計算的(de)(de)(de)Pd(II)濃(nong)(nong)度隨時間(jian)變(bian)化(hua)，導致(zhi)沉積過程(cheng)中的(de)(de)(de)動(dong)(dong)力曲線(xian)。注冊動(dong)(dong)力學曲線(xian)，[PdCl 4 圖1顯示兩對(dui)(dui)時間(jian)。溶液中可以(yi)觀察到PdCl 4 2-濃(nong)(nong)度接近恒定值，不(bu)等(deng)于零(ling)。在(zai)這(zhe)種情況下，這(zhe)種觀察是*重要的(de)(de)(de)，因(yin)為它表(biao)明間(jian)的(de)(de)(de)氯化(hua)鈀(ba)(ba)(II)絡(luo)合物的(de)(de)(de)平(ping)衡(heng)(heng)分布(bu)。該(gai)平(ping)衡(heng)(heng)存在(zai)于系統中，可以(yi)提供吸附過程(cheng)中的(de)(de)(de)熱(re)力學信息(xi)。

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

　　X射光(guang)電子能譜分析研究(jiu)

　　材料在吸附(fu)過程前后(hou)的完整性(xing)XPS光譜如圖2所(suo)示。考慮到觀察到的溶液Pd(II)估計(ji)鈀負荷等(deng)于0.7%(m/m)。從鈀峰可(ke)以看出。對這(zhe)一峰值進行更(geng)深入(ru)的分析(xi)，可(ke)以為我們提供鈀電子結(jie)構的信息。

　　(A)活(huo)性炭的SEM分析，(B)選擇區域放大率，(C和D)吸(xi)附(fu)氯化鈀(II)復合離子后EDS截面(mian)分析。

　　用掃(sao)描顯微(wei)鏡分(fen)(fen)(fen)析樣(yang)品。吸(xi)附(fu)試驗(yan)后的活性炭樣(yang)品為60℃干燥。然后將顆粒分(fen)(fen)(fen)成兩部分(fen)(fen)(fen)，用砂(sha)紙(造粒1000)拋(pao)光(guang)獲(huo)得(de)的表(biao)面(mian)，直到(dao)表(biao)面(mian)平整。EDS分(fen)(fen)(fen)析。加速電壓等于20kV。獲(huo)得(de)的結果(guo)如圖(tu)3所示。

　　活性炭解吸過程的(de)效(xiao)率。

　　鈀在活(huo)性炭表面(mian)剝離

　　當活(huo)性(xing)炭表(biao)(biao)面(mian)有二氯化鈀(ba)(ba)(ba)時，應按方程(cheng)(cheng)解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)。因此，解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)室溫(wen)(20℃)使(shi)用(yong)100cm3鹽酸(suan)(suan)(濃(nong)度(du)為1mol·kg-1)或(huo)100cm3的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高氯酸(suan)(suan)鹽(濃(nong)度(du)1mol.kg-1)。必須(xu)提到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)實驗(yan)(yan)(yan)正(zheng)在(zai)(zai)(zai)進行(xing)中pH等于1下，汽提過程(cheng)(cheng)在(zai)(zai)(zai)pH等于0下。由鈀(ba)(ba)(ba)(II)負荷活(huo)性(xing)炭樣(yang)品取(qu)自以(yi)往的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。預加載的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭通(tong)過過濾與(yu)溶(rong)液(ye)分離，然(ran)后(hou)(hou)(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)60℃下干燥。然(ran)后(hou)(hou)(hou)(hou)將干燥的(de)(de)(de)(de)(de)(de)預加載活(huo)性(xing)炭與(yu)鹽酸(suan)(suan)溶(rong)液(ye)混合。大約10個(ge)月的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。前兩天(tian)，我在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中觀(guan)察到鈀(ba)(ba)(ba)(II)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)快速增加*終(zhong)(zhong)在(zai)(zai)(zai)12天(tian)后(hou)(hou)(hou)(hou)獲得恒(heng)定值。這(zhe)些(xie)結(jie)果如(ru)(ru)圖4所示作(zuo)為黑色方塊。樣(yang)品在(zai)(zai)(zai)接下來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)10個(ge)月里(li)留在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中，以(yi)確保這(zhe)確實是(shi)(shi)(shi)*終(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)衡。此時后(hou)(hou)(hou)(hou)獲得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)值顯(xian)示為紅點。過量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鹽酸(suan)(suan)是(shi)(shi)(shi)顯(xian)而易(yi)見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，它應該足(zu)以(yi)溶(rong)解(jie)(jie)二氯化鈀(ba)(ba)(ba)。結(jie)果表(biao)(biao)明，平(ping)衡狀態(tai)不(bu)受時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，表(biao)(biao)明觀(guan)察到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀態(tai)是(shi)(shi)(shi)*終(zhong)(zhong)狀態(tai)。實驗(yan)(yan)(yan)期間似乎(hu)只有約50-65%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈀(ba)(ba)(ba)(II)活(huo)性(xing)炭表(biao)(biao)面(mian)可以(yi)洗(xi)(xi)(xi)脫(tuo)物質。如(ru)(ru)上所述，施用(yong)過量鹽酸(suan)(suan)。因此，一方面(mian)，不(bu)完全(quan)洗(xi)(xi)(xi)脫(tuo)是(shi)(shi)(shi)可以(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)解(jie)(jie)釋或(huo)活(huo)性(xing)炭表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一種鈀(ba)(ba)(ba)(II)化合物。另一方面(mian)，它可能只與(yu)不(bu)同于初始狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)新平(ping)衡狀態(tai)有關。用(yong)于**次解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭進行(xing)簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二次解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。實驗(yan)(yan)(yan)條件和程(cheng)(cheng)序(xu)與(yu)**次解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)相同。觀(guan)察到鈀(ba)(ba)(ba)(II)洗(xi)(xi)(xi)脫(tuo)又發生了(le)。*初的(de)(de)(de)(de)(de)(de)24小時后(hou)(hou)(hou)(hou)，剩余鈀(ba)(ba)(ba)高達(da)17%(II)2個(ge)月后(hou)(hou)(hou)(hou)，總解(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)效率達(da)到98.4%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水平(ping)。

　　結果表明，氯(lv)化(hua)(hua)鈀被活(huo)性(xing)炭(tan)化(hua)(hua)學吸附(II)二氯(lv)化(hua)(hua)二鈀或(huo)二氯(lv)化(hua)(hua)鈀在活(huo)性(xing)炭(tan)表面形成，活(huo)性(xing)炭(tan)表面無金屬鈀。活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)容量取決于取決于實驗條件℃溫度可達(da)42mg·g-1的(de)水(shui)平。在60℃在溫度下，負載(zai)隨溫度升高至67mg·g-而略有增加。鈀的(de)吸附過程應在盡可能低的(de)溫度下進行(xing)。