活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介(jie)紹(shao)了活性(xing)炭上氯化鈀(ba)復合離子(zi)的(de)吸(xi)附過程。隨著溫度的(de)升高，發現活性(xing)炭可以(yi)增(zeng)強吸(xi)附效果(guo)。結果(guo)表(biao)明，鈀(ba)復合物可以(yi)與存(cun)在于(yu)活性(xing)炭表(biao)面(mian)的(de)官能團(tuan)發生(sheng)反應。推平衡(heng)常數、熱量和吸(xi)附熵等熱力學參數。活性(xing)炭吸(xi)附氯化鈀(ba)(II)二氯氧化鈀(ba)或二氯化鈀(ba)在活性(xing)炭表(biao)面(mian)形成。

　　經過(guo)大量(liang)的(de)實例測試(shi)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以(yi)從水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)收(shou)重金(jin)屬(shu)(shu)。例如，從廢水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除(chu)鎘(II)，汞(II)，和鉛(II)可以(yi)給離子。然(ran)而，即使(shi)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)濃度很(hen)低，鉑、鈀、金(jin)等貴金(jin)屬(shu)(shu)也可以(yi)這樣提取。因(yin)此，這些金(jin)屬(shu)(shu)可以(yi)從通常(chang)在(zai)(zai)再循環過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)產生的(de)稀釋水(shui)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)回(hui)收(shou)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)機理取決于溶(rong)(rong)液(ye)等初始條(tiao)件pH，金(jin)屬(shu)(shu)離子的(de)溫度和吸(xi)(xi)附(fu)(fu)形式。例如，在(zai)(zai)氰化(hua)物(wu)溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)，鈀有2 它非常(chang)穩定，很(hen)容易被活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。很(hen)明顯，與氰化(hua)物(wu)配合物(wu)相比(bi)，Pd(II)氯(lv)化(hua)物(wu)配合物(wu)的(de)穩定性(xing)(xing)(xing)較(jiao)差。幾份報告(gao)顯示，鈀在(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(II)還原(yuan)(yuan)成金(jin)屬(shu)(shu)形式。因(yin)此，我們研(yan)究了恢(hui)復反(fan)應的(de)可能條(tiao)件。本工作的(de)目的(de)是研(yan)究和描述使(shi)用活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)作為(wei)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)Pd(II)離子回(hui)收(shou)條(tiao)件，找出(chu)這種活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是否也是Pd(II)復合還原(yuan)(yuan)劑(ji)。

　　還應(ying)該提到的(de)(de)是，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)比(bi)離(li)(li)子交換劑便宜得(de)多，因為這個事實(shi)，它可能對回(hui)收(shou)過(guo)程(cheng)更有吸(xi)引力。溫度(du)和(he)鈀(II)初始(shi)濃(nong)(nong)度(du)的(de)(de)影響。為此(ci)，利用我(wo)們新開發的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，這種活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可以形式，使其更容易(yi)從溶液中分離(li)(li)出(chu)來。這種活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)通(tong)常由椰子殼制(zhi)成(cheng)。此(ci)外，顆(ke)粒具有較(jiao)高(gao)的(de)(de)機械強度(du)和(he)較(jiao)大的(de)(de)表面(mian)積。*后，由于(yu)制(zhi)造過(guo)程(cheng)中的(de)(de)化(hua)學(xue)處理（蒸汽和(he)正磷酸活(huo)(huo)(huo)化(hua)），該活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有明顯的(de)(de)官能團表面(mian)濃(nong)(nong)度(du)（約18m mol·g-一、能起到還原(yuan)劑或離(li)(li)子的(de)(de)作用。

　　氯(lv)化鈀(ba)復(fu)合離子初始濃度對活(huo)性炭吸附的影響(xiang)。試驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始濃度(du)對活(huo)性炭吸附的影(ying)響

　　活性炭的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能力與其(qi)表(biao)面(mian)及其(qi)孔隙率有(you)關。其(qi)次(ci)，研究了氯化(hua)(hua)鈀離子(zi)初始濃度(du)(du)(du)對活性炭添加(jia)后溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)平衡(heng)(heng)濃度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)影響。根據Lambert-Beer在這(zhe)(zhe)些波長下，溶(rong)(rong)液吸(xi)光度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降低和(he)溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)定律Pd(II)濃度(du)(du)(du)降低成正比。假設這(zhe)(zhe)種(zhong)減少對應于活性炭表(biao)面(mian)吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)鈀的(de)(de)(de)量。根據計算的(de)(de)(de)Pd(II)濃度(du)(du)(du)隨時間變化(hua)(hua)，導(dao)致沉積過(guo)程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)動力曲(qu)線。注冊動力學曲(qu)線，[PdCl 4 圖1顯(xian)示兩對時間。溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)觀察到PdCl 4 2-濃度(du)(du)(du)接近恒定值，不等于零。在這(zhe)(zhe)種(zhong)情況下，這(zhe)(zhe)種(zhong)觀察是*重要的(de)(de)(de)，因為(wei)它表(biao)明間的(de)(de)(de)氯化(hua)(hua)鈀(II)絡(luo)合物的(de)(de)(de)平衡(heng)(heng)分布。該平衡(heng)(heng)存在于系統中(zhong)(zhong)，可(ke)以(yi)提供吸(xi)附(fu)過(guo)程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)熱力學信息。

　　吸附鈀(II)活性炭(tan)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(pu)分析研究(jiu)

　　材料在吸附過(guo)程前后的(de)完整性XPS光(guang)譜如圖2所(suo)示。考慮到觀察到的(de)溶液(ye)Pd(II)估計鈀(ba)負荷等于(yu)0.7%(m/m)。從鈀(ba)峰(feng)(feng)可以(yi)看出(chu)。對(dui)這一峰(feng)(feng)值進行更深入的(de)分析(xi)，可以(yi)為(wei)我們提供(gong)鈀(ba)電(dian)子結構的(de)信(xin)息。

　　(A)活(huo)性炭(tan)的(de)SEM分析，(B)選擇區域放大率(lv)，(C和D)吸附(fu)氯化鈀(ba)(II)復合離子后(hou)EDS截面分析。

　　用掃描(miao)顯微鏡分(fen)(fen)析(xi)樣品。吸附試驗后(hou)的活性炭樣品為60℃干燥(zao)。然后(hou)將顆粒分(fen)(fen)成兩部(bu)分(fen)(fen)，用砂紙(造(zao)粒1000)拋光獲得的表(biao)面，直(zhi)到表(biao)面平整(zheng)。EDS分(fen)(fen)析(xi)。加速電壓等于20kV。獲得的結果如(ru)圖3所示。

　　活性炭解吸過程的效率(lv)。

　　鈀在活性炭(tan)表面剝離(li)

　　當活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)有二氯(lv)化(hua)鈀時，應按方程解(jie)(jie)(jie)吸。因此，解(jie)(jie)(jie)吸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)室溫(wen)(20℃)使用100cm3鹽(yan)酸(濃(nong)度為1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)(de)(de)(de)高氯(lv)酸鹽(yan)(濃(nong)度1mol.kg-1)。必須提到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，吸附實驗(yan)(yan)(yan)正在(zai)(zai)(zai)進行中pH等于(yu)(yu)(yu)1下，汽提過程在(zai)(zai)(zai)pH等于(yu)(yu)(yu)0下。由(you)鈀(II)負(fu)荷活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)樣品取(qu)自以(yi)往的(de)(de)(de)(de)(de)吸附試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。預加載的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通過過濾與溶(rong)液分離，然(ran)后在(zai)(zai)(zai)60℃下干(gan)燥。然(ran)后將干(gan)燥的(de)(de)(de)(de)(de)預加載活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)與鹽(yan)酸溶(rong)液混合。大約10個月(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)(jie)(jie)吸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。前(qian)兩(liang)天(tian)，我在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液中觀(guan)察到(dao)(dao)鈀(II)濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)快(kuai)速增加*終在(zai)(zai)(zai)12天(tian)后獲得恒定值。這些(xie)結果如(ru)圖4所(suo)示(shi)作為黑色方塊(kuai)。樣品在(zai)(zai)(zai)接下來的(de)(de)(de)(de)(de)10個月(yue)里(li)留在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液中，以(yi)確保這確實是(shi)*終的(de)(de)(de)(de)(de)平衡。此時后獲得的(de)(de)(de)(de)(de)值顯示(shi)為紅點。過量的(de)(de)(de)(de)(de)鹽(yan)酸是(shi)顯而(er)易見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)，它(ta)應該足(zu)以(yi)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)二氯(lv)化(hua)鈀。結果表明，平衡狀態不(bu)受時間的(de)(de)(de)(de)(de)影響，表明觀(guan)察到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)狀態是(shi)*終狀態。實驗(yan)(yan)(yan)期間似乎(hu)只(zhi)有約50-65%的(de)(de)(de)(de)(de)鈀(II)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)可(ke)以(yi)洗(xi)脫物質(zhi)。如(ru)上所(suo)述，施用過量鹽(yan)酸。因此，一(yi)方面(mian)，不(bu)完全洗(xi)脫是(shi)可(ke)以(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)解(jie)(jie)(jie)釋或活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)種鈀(II)化(hua)合物。另一(yi)方面(mian)，它(ta)可(ke)能只(zhi)與不(bu)同(tong)于(yu)(yu)(yu)初始狀態的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)平衡狀態有關。用于(yu)(yu)(yu)**次解(jie)(jie)(jie)吸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)進行簡單(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)第(di)二次解(jie)(jie)(jie)吸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。實驗(yan)(yan)(yan)條(tiao)件(jian)和程序與**次解(jie)(jie)(jie)吸試(shi)驗(yan)(yan)(yan)相同(tong)。觀(guan)察到(dao)(dao)鈀(II)洗(xi)脫又發生了。*初的(de)(de)(de)(de)(de)24小(xiao)時后，剩余鈀高達17%(II)2個月(yue)后，總解(jie)(jie)(jie)吸效率達到(dao)(dao)98.4%的(de)(de)(de)(de)(de)水平。

　　結果表明，氯(lv)化鈀(ba)被活(huo)性炭(tan)化學(xue)吸附(II)二(er)氯(lv)化二(er)鈀(ba)或二(er)氯(lv)化鈀(ba)在活(huo)性炭(tan)表面形成，活(huo)性炭(tan)表面無金屬鈀(ba)。活(huo)性炭(tan)的容(rong)量取(qu)決于取(qu)決于實驗(yan)條件(jian)℃溫(wen)(wen)度可達(da)42mg·g-1的水平(ping)。在60℃在溫(wen)(wen)度下，負載隨(sui)溫(wen)(wen)度升高至67mg·g-而略有增加。鈀(ba)的吸附過程應在盡可能低(di)的溫(wen)(wen)度下進行(xing)。