活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介紹了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)氯(lv)化(hua)鈀(ba)復(fu)合離子的吸附(fu)過程。隨著溫度(du)的升高(gao)，發現活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以(yi)增強吸附(fu)效果。結果表(biao)(biao)明(ming)，鈀(ba)復(fu)合物可以(yi)與存(cun)在(zai)(zai)于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的官能團(tuan)發生(sheng)反應。推平衡常數、熱(re)量和(he)吸附(fu)熵等熱(re)力學參(can)數。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)氯(lv)化(hua)鈀(ba)(II)二氯(lv)氧化(hua)鈀(ba)或二氯(lv)化(hua)鈀(ba)在(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)形成(cheng)。

　　經過大量的(de)(de)(de)實(shi)例測試，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)可(ke)(ke)以(yi)從水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)(xi)收重金屬(shu)(shu)。例如，從廢水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去除鎘(II)，汞(II)，和鉛(II)可(ke)(ke)以(yi)給離(li)(li)子。然(ran)而(er)，即(ji)使(shi)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)濃度很(hen)低，鉑、鈀、金等貴金屬(shu)(shu)也可(ke)(ke)以(yi)這樣提取。因此，這些(xie)金屬(shu)(shu)可(ke)(ke)以(yi)從通常在再(zai)循環(huan)過程中(zhong)(zhong)(zhong)產生的(de)(de)(de)稀釋水(shui)溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)回收。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過程的(de)(de)(de)機理取決(jue)于溶(rong)液(ye)等初始條(tiao)件(jian)pH，金屬(shu)(shu)離(li)(li)子的(de)(de)(de)溫度和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)形式(shi)。例如，在氰(qing)化物溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)，鈀有2 它非常穩定(ding)，很(hen)容易被活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)。很(hen)明顯，與氰(qing)化物配合(he)(he)物相比(bi)，Pd(II)氯(lv)化物配合(he)(he)物的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)較差。幾份報告顯示(shi)，鈀在活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)(II)還原(yuan)成金屬(shu)(shu)形式(shi)。因此，我(wo)們研究了(le)恢復反應的(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)條(tiao)件(jian)。本工(gong)作(zuo)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)(shi)研究和描述使(shi)用(yong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)作(zuo)為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑Pd(II)離(li)(li)子回收條(tiao)件(jian)，找出這種活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)(shi)否也是(shi)(shi)Pd(II)復合(he)(he)還原(yuan)劑。

　　還應該(gai)(gai)提到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)是，活(huo)性炭比離子(zi)(zi)交換劑便宜得多，因(yin)為這個事實，它可能對回收(shou)過程更有吸引(yin)力。溫度和(he)鈀(II)初始濃度的(de)(de)(de)(de)影響。為此(ci)，利用我們新開發的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭，這種(zhong)活(huo)性炭可以形(xing)式(shi)，使其更容(rong)易從(cong)溶液中(zhong)分離出來。這種(zhong)活(huo)性炭通(tong)常由(you)椰子(zi)(zi)殼制(zhi)成。此(ci)外，顆粒具有較高(gao)的(de)(de)(de)(de)機械強度和(he)較大的(de)(de)(de)(de)表面積(ji)。*后，由(you)于(yu)制(zhi)造過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)化學處理（蒸汽和(he)正磷酸(suan)活(huo)化），該(gai)(gai)活(huo)性炭具有明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)官能團表面濃度（約18m mol·g-一(yi)、能起(qi)到(dao)(dao)還原劑或離子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。

　　氯化(hua)鈀復合離子初始濃度對活性炭吸附的(de)影響。試(shi)驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始(shi)濃度對活性炭(tan)吸附的影響

　　活性炭的(de)(de)吸(xi)附能力(li)與其(qi)表(biao)面及其(qi)孔隙率(lv)有關。其(qi)次，研究了氯化鈀離(li)子初始濃(nong)(nong)度對(dui)(dui)活(huo)性炭添加后溶液中(zhong)平衡濃(nong)(nong)度的(de)(de)影響。根據Lambert-Beer在這些(xie)波長下(xia)，溶液吸(xi)光(guang)度的(de)(de)降低和溶液中(zhong)的(de)(de)定(ding)律Pd(II)濃(nong)(nong)度降低成正比。假(jia)設(she)這種減少(shao)對(dui)(dui)應于活(huo)性炭表(biao)面吸(xi)附的(de)(de)鈀的(de)(de)量。根據計算的(de)(de)Pd(II)濃(nong)(nong)度隨時間(jian)變化，導致沉積過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)動(dong)力(li)曲(qu)線。注冊動(dong)力(li)學(xue)曲(qu)線，[PdCl 4 圖1顯示兩對(dui)(dui)時間(jian)。溶液中(zhong)可以觀察到PdCl 4 2-濃(nong)(nong)度接近(jin)恒定(ding)值(zhi)，不等于零(ling)。在這種情(qing)況下(xia)，這種觀察是*重要的(de)(de)，因為它表(biao)明(ming)間(jian)的(de)(de)氯化鈀(II)絡合物的(de)(de)平衡分布。該平衡存在于系統(tong)中(zhong)，可以提供吸(xi)附過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)熱(re)力(li)學(xue)信(xin)息。

　　吸(xi)附鈀(II)活性(xing)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(zi)能譜分析研究

　　材料在吸(xi)附(fu)過程前(qian)后的(de)完整性XPS光譜如圖2所(suo)示。考慮到觀察到的(de)溶(rong)液Pd(II)估(gu)計鈀負(fu)荷等(deng)于0.7%(m/m)。從鈀峰可(ke)以(yi)(yi)看出。對這一(yi)峰值進行更(geng)深入的(de)分析，可(ke)以(yi)(yi)為我們提(ti)供(gong)鈀電子結構的(de)信息。

　　(A)活性炭的SEM分析(xi)，(B)選擇(ze)區域放(fang)大率，(C和D)吸附氯化鈀(II)復合離子后EDS截(jie)面(mian)分析(xi)。

　　用掃(sao)描(miao)顯微鏡分(fen)析樣品。吸附試驗后的(de)活性(xing)炭樣品為60℃干燥。然后將顆粒(li)分(fen)成兩部分(fen)，用砂紙(造(zao)粒(li)1000)拋光獲得(de)的(de)表(biao)面，直到表(biao)面平整。EDS分(fen)析。加速電壓等(deng)于20kV。獲得(de)的(de)結果如圖3所示。

　　活(huo)性炭解(jie)吸(xi)過程的效率。

　　鈀在活性(xing)炭表面剝(bo)離

　　當活(huo)性(xing)炭表(biao)(biao)面(mian)有二氯(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)時(shi)，應(ying)按(an)方(fang)(fang)程(cheng)解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)。因此(ci)，解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)室溫(20℃)使用(yong)100cm3鹽(yan)酸(suan)(suan)(濃(nong)度(du)為1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)高(gao)氯(lv)酸(suan)(suan)鹽(yan)(濃(nong)度(du)1mol.kg-1)。必(bi)須提(ti)(ti)到的(de)(de)是(shi)(shi)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)實(shi)驗(yan)(yan)正(zheng)在(zai)(zai)(zai)進行(xing)(xing)中pH等(deng)于1下，汽提(ti)(ti)過(guo)程(cheng)在(zai)(zai)(zai)pH等(deng)于0下。由鈀(ba)(ba)(II)負(fu)荷活(huo)性(xing)炭樣品取(qu)自以(yi)往的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。預(yu)加(jia)(jia)載(zai)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭通(tong)過(guo)過(guo)濾與溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)分(fen)離，然(ran)后(hou)(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)60℃下干燥。然(ran)后(hou)(hou)(hou)將干燥的(de)(de)預(yu)加(jia)(jia)載(zai)活(huo)性(xing)炭與鹽(yan)酸(suan)(suan)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)混合(he)。大約10個(ge)月的(de)(de)解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。前兩天，我(wo)在(zai)(zai)(zai)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中觀(guan)察到鈀(ba)(ba)(II)濃(nong)度(du)的(de)(de)快速(su)增(zeng)加(jia)(jia)*終在(zai)(zai)(zai)12天后(hou)(hou)(hou)獲得恒定(ding)值。這些結果如(ru)圖4所(suo)示(shi)作為黑色方(fang)(fang)塊。樣品在(zai)(zai)(zai)接下來的(de)(de)10個(ge)月里留(liu)在(zai)(zai)(zai)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中，以(yi)確(que)保這確(que)實(shi)是(shi)(shi)*終的(de)(de)平(ping)衡。此(ci)時(shi)后(hou)(hou)(hou)獲得的(de)(de)值顯示(shi)為紅點。過(guo)量(liang)的(de)(de)鹽(yan)酸(suan)(suan)是(shi)(shi)顯而易見的(de)(de)，它應(ying)該足以(yi)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)二氯(lv)化(hua)鈀(ba)(ba)。結果表(biao)(biao)明，平(ping)衡狀態(tai)(tai)不受時(shi)間的(de)(de)影響，表(biao)(biao)明觀(guan)察到的(de)(de)狀態(tai)(tai)是(shi)(shi)*終狀態(tai)(tai)。實(shi)驗(yan)(yan)期間似乎只有約50-65%的(de)(de)鈀(ba)(ba)(II)活(huo)性(xing)炭表(biao)(biao)面(mian)可以(yi)洗脫(tuo)物質。如(ru)上所(suo)述，施用(yong)過(guo)量(liang)鹽(yan)酸(suan)(suan)。因此(ci)，一方(fang)(fang)面(mian)，不完全(quan)洗脫(tuo)是(shi)(shi)可以(yi)的(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)形成解(jie)(jie)(jie)釋或活(huo)性(xing)炭表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)另(ling)一種鈀(ba)(ba)(II)化(hua)合(he)物。另(ling)一方(fang)(fang)面(mian)，它可能只與不同于初始狀態(tai)(tai)的(de)(de)新平(ping)衡狀態(tai)(tai)有關(guan)。用(yong)于**次解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)(de)活(huo)性(xing)炭進行(xing)(xing)簡單的(de)(de)第(di)二次解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。實(shi)驗(yan)(yan)條件和程(cheng)序(xu)與**次解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)相(xiang)同。觀(guan)察到鈀(ba)(ba)(II)洗脫(tuo)又發生(sheng)了。*初的(de)(de)24小時(shi)后(hou)(hou)(hou)，剩余(yu)鈀(ba)(ba)高(gao)達(da)17%(II)2個(ge)月后(hou)(hou)(hou)，總解(jie)(jie)(jie)吸(xi)(xi)(xi)效率達(da)到98.4%的(de)(de)水平(ping)。

　　結果(guo)表明(ming)，氯化鈀被(bei)活性(xing)炭化學吸(xi)附(II)二(er)氯化二(er)鈀或(huo)二(er)氯化鈀在(zai)活性(xing)炭表面形成，活性(xing)炭表面無(wu)金屬(shu)鈀。活性(xing)炭的容量(liang)取決于取決于實驗條件℃溫度(du)可(ke)達42mg·g-1的水平。在(zai)60℃在(zai)溫度(du)下，負載(zai)隨溫度(du)升高至(zhi)67mg·g-而略有增(zeng)加。鈀的吸(xi)附過程應在(zai)盡可(ke)能低的溫度(du)下進(jin)行。