活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介(jie)紹了(le)活性(xing)(xing)炭(tan)上氯化(hua)鈀(ba)(ba)(ba)復(fu)合離子的(de)吸(xi)附過程。隨著(zhu)溫度的(de)升高，發現活性(xing)(xing)炭(tan)可以(yi)增強(qiang)吸(xi)附效果。結果表(biao)明，鈀(ba)(ba)(ba)復(fu)合物可以(yi)與(yu)存在(zai)于活性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面的(de)官(guan)能團發生反應。推平衡常數(shu)、熱量和吸(xi)附熵(shang)等(deng)熱力學參(can)數(shu)。活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附氯化(hua)鈀(ba)(ba)(ba)(II)二氯氧化(hua)鈀(ba)(ba)(ba)或二氯化(hua)鈀(ba)(ba)(ba)在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面形成。

　　經過(guo)(guo)大量的(de)(de)實例測(ce)試，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以從(cong)水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)吸收(shou)重金屬(shu)。例如，從(cong)廢水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)吸附(fu)(fu)(fu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)去除鎘(II)，汞(II)，和(he)鉛(II)可(ke)以給離(li)子。然而，即(ji)使溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)濃度很(hen)低，鉑、鈀、金等貴金屬(shu)也可(ke)以這(zhe)樣(yang)提取(qu)。因此，這(zhe)些金屬(shu)可(ke)以從(cong)通常(chang)在再循環過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)產生的(de)(de)稀釋水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)回收(shou)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)(fu)過(guo)(guo)程的(de)(de)機理取(qu)決(jue)于溶(rong)液(ye)等初始條件pH，金屬(shu)離(li)子的(de)(de)溫度和(he)吸附(fu)(fu)(fu)形式。例如，在氰化(hua)物溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)，鈀有(you)2 它(ta)非常(chang)穩定(ding)，很(hen)容易被活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)(fu)。很(hen)明顯，與氰化(hua)物配合物相比，Pd(II)氯(lv)化(hua)物配合物的(de)(de)穩定(ding)性(xing)較(jiao)差。幾份(fen)報告(gao)顯示，鈀在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)(fu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(II)還(huan)(huan)原(yuan)成金屬(shu)形式。因此，我們研究(jiu)了恢(hui)復(fu)反應的(de)(de)可(ke)能(neng)條件。本工作(zuo)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)研究(jiu)和(he)描(miao)述使用活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)(fu)作(zuo)為吸附(fu)(fu)(fu)劑Pd(II)離(li)子回收(shou)條件，找出這(zhe)種活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)是(shi)否也是(shi)Pd(II)復(fu)合還(huan)(huan)原(yuan)劑。

　　還應該提到(dao)的(de)(de)(de)是，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)比離(li)(li)子交(jiao)換劑便宜得多，因為這個事實，它可(ke)能對回(hui)收過(guo)程(cheng)更有吸引力。溫度和鈀(ba)(II)初始濃(nong)度的(de)(de)(de)影響(xiang)。為此，利用我(wo)們(men)新開發(fa)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)，這種(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)可(ke)以形式，使其更容易從溶液中分離(li)(li)出來。這種(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)通(tong)常由椰子殼制成。此外，顆粒具(ju)有較高的(de)(de)(de)機械強度和較大(da)的(de)(de)(de)表面積。*后(hou)，由于制造過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)化學處理（蒸汽和正磷(lin)酸活(huo)(huo)化），該活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)具(ju)有明顯的(de)(de)(de)官能團表面濃(nong)度（約18m mol·g-一、能起到(dao)還原劑或離(li)(li)子的(de)(de)(de)作用。

　　氯(lv)化(hua)鈀(ba)復合離(li)子(zi)初始濃度對活性炭吸附的影響。試驗條(tiao)件(jian)：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始(shi)濃(nong)度對(dui)活性(xing)炭吸附的影響

　　活性炭的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力與其(qi)表(biao)面及其(qi)孔(kong)隙率有(you)關。其(qi)次，研究了氯(lv)化(hua)(hua)鈀(ba)(ba)離(li)子初(chu)始濃(nong)度對活性(xing)炭添加(jia)后溶(rong)液中平(ping)衡濃(nong)度的(de)(de)(de)影響。根據(ju)Lambert-Beer在這些波長(chang)下，溶(rong)液吸(xi)(xi)光度的(de)(de)(de)降低和溶(rong)液中的(de)(de)(de)定(ding)律Pd(II)濃(nong)度降低成正比。假(jia)設這種(zhong)減少對應于(yu)(yu)活性(xing)炭表(biao)面吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)(de)鈀(ba)(ba)的(de)(de)(de)量。根據(ju)計算的(de)(de)(de)Pd(II)濃(nong)度隨時間(jian)變(bian)化(hua)(hua)，導致沉積過(guo)程中的(de)(de)(de)動(dong)力曲(qu)線。注(zhu)冊動(dong)力學曲(qu)線，[PdCl 4 圖1顯(xian)示兩對時間(jian)。溶(rong)液中可(ke)以(yi)觀察到PdCl 4 2-濃(nong)度接近(jin)恒定(ding)值(zhi)，不等(deng)于(yu)(yu)零。在這種(zhong)情況下，這種(zhong)觀察是*重(zhong)要的(de)(de)(de)，因為它表(biao)明間(jian)的(de)(de)(de)氯(lv)化(hua)(hua)鈀(ba)(ba)(II)絡合物的(de)(de)(de)平(ping)衡分布。該平(ping)衡存在于(yu)(yu)系統(tong)中，可(ke)以(yi)提供吸(xi)(xi)附(fu)過(guo)程中的(de)(de)(de)熱力學信(xin)息。

　　吸附(fu)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(neng)譜分析研(yan)究

　　材料在吸附過程前(qian)后的(de)完整性XPS光(guang)譜(pu)如圖2所(suo)示。考慮到(dao)觀察到(dao)的(de)溶液Pd(II)估計鈀(ba)負荷(he)等于0.7%(m/m)。從鈀(ba)峰可(ke)以看(kan)出(chu)。對(dui)這一峰值進行更深(shen)入的(de)分析，可(ke)以為我們提(ti)供鈀(ba)電子結構的(de)信(xin)息。

　　(A)活(huo)性炭的SEM分析(xi)，(B)選擇區域放大(da)率(lv)，(C和D)吸(xi)附氯化鈀(II)復(fu)合離子(zi)后EDS截面分析(xi)。

　　用掃描顯微鏡分(fen)析樣(yang)品(pin)。吸附(fu)試驗后(hou)的(de)活性(xing)炭樣(yang)品(pin)為60℃干燥。然后(hou)將顆粒分(fen)成兩(liang)部分(fen)，用砂紙(造粒1000)拋(pao)光獲得的(de)表面(mian)，直到(dao)表面(mian)平整。EDS分(fen)析。加速電(dian)壓等于20kV。獲得的(de)結果如(ru)圖3所示。

　　活性炭解吸過程的(de)效率(lv)。

　　鈀在活性炭表(biao)面剝(bo)離

　　當(dang)活性炭(tan)(tan)表(biao)面有(you)二(er)氯化(hua)鈀(ba)(ba)時，應按方程(cheng)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)。因此(ci)，解(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)室溫(20℃)使用100cm3鹽酸(suan)(suan)(濃度為(wei)1mol·kg-1)或(huo)100cm3的(de)(de)高氯酸(suan)(suan)鹽(濃度1mol.kg-1)。必須提(ti)(ti)到的(de)(de)是(shi)(shi)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)實驗(yan)(yan)(yan)正(zheng)在(zai)(zai)(zai)進行(xing)中pH等于(yu)1下(xia)，汽提(ti)(ti)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)在(zai)(zai)(zai)pH等于(yu)0下(xia)。由鈀(ba)(ba)(II)負荷活性炭(tan)(tan)樣品取自以(yi)往(wang)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。預加(jia)載(zai)的(de)(de)活性炭(tan)(tan)通(tong)過(guo)(guo)(guo)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)與溶(rong)(rong)液分離，然后(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)60℃下(xia)干燥(zao)。然后(hou)(hou)將干燥(zao)的(de)(de)預加(jia)載(zai)活性炭(tan)(tan)與鹽酸(suan)(suan)溶(rong)(rong)液混(hun)合。大約(yue)10個月(yue)的(de)(de)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。前兩天(tian)，我在(zai)(zai)(zai)溶(rong)(rong)液中觀察到鈀(ba)(ba)(II)濃度的(de)(de)快速增(zeng)加(jia)*終(zhong)在(zai)(zai)(zai)12天(tian)后(hou)(hou)獲得恒(heng)定值(zhi)。這些結(jie)果如圖4所示作為(wei)黑色方塊。樣品在(zai)(zai)(zai)接下(xia)來的(de)(de)10個月(yue)里留在(zai)(zai)(zai)溶(rong)(rong)液中，以(yi)確保這確實是(shi)(shi)*終(zhong)的(de)(de)平衡(heng)。此(ci)時后(hou)(hou)獲得的(de)(de)值(zhi)顯示為(wei)紅(hong)點。過(guo)(guo)(guo)量的(de)(de)鹽酸(suan)(suan)是(shi)(shi)顯而(er)易(yi)見的(de)(de)，它(ta)應該足以(yi)溶(rong)(rong)解(jie)二(er)氯化(hua)鈀(ba)(ba)。結(jie)果表(biao)明(ming)，平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)不(bu)(bu)受時間(jian)的(de)(de)影響，表(biao)明(ming)觀察到的(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)是(shi)(shi)*終(zhong)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)。實驗(yan)(yan)(yan)期(qi)間(jian)似乎只有(you)約(yue)50-65%的(de)(de)鈀(ba)(ba)(II)活性炭(tan)(tan)表(biao)面可以(yi)洗脫物質。如上所述，施用過(guo)(guo)(guo)量鹽酸(suan)(suan)。因此(ci)，一(yi)(yi)方面，不(bu)(bu)完全洗脫是(shi)(shi)可以(yi)的(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)形成解(jie)釋(shi)或(huo)活性炭(tan)(tan)表(biao)面的(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)種鈀(ba)(ba)(II)化(hua)合物。另(ling)一(yi)(yi)方面，它(ta)可能只與不(bu)(bu)同(tong)于(yu)初(chu)始狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)(de)新(xin)平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)有(you)關。用于(yu)**次(ci)(ci)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)活性炭(tan)(tan)進行(xing)簡單的(de)(de)第二(er)次(ci)(ci)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。實驗(yan)(yan)(yan)條件和程(cheng)序與**次(ci)(ci)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)相(xiang)同(tong)。觀察到鈀(ba)(ba)(II)洗脫又發(fa)生了。*初(chu)的(de)(de)24小時后(hou)(hou)，剩余(yu)鈀(ba)(ba)高達17%(II)2個月(yue)后(hou)(hou)，總解(jie)吸(xi)(xi)(xi)效率達到98.4%的(de)(de)水平。

　　結(jie)果表明，氯化鈀(ba)被活(huo)性(xing)炭化學(xue)吸附(II)二氯化二鈀(ba)或二氯化鈀(ba)在活(huo)性(xing)炭表面(mian)形成，活(huo)性(xing)炭表面(mian)無金(jin)屬鈀(ba)。活(huo)性(xing)炭的(de)容量取決于(yu)取決于(yu)實驗條件℃溫(wen)度(du)可達(da)42mg·g-1的(de)水平。在60℃在溫(wen)度(du)下，負載隨溫(wen)度(du)升高至67mg·g-而略有增加。鈀(ba)的(de)吸附過程應(ying)在盡可能(neng)低(di)的(de)溫(wen)度(du)下進行。