活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介紹(shao)了活性(xing)炭(tan)(tan)上氯化(hua)(hua)鈀(ba)復合(he)離子(zi)的吸(xi)附過(guo)程。隨著溫(wen)度的升(sheng)高，發現活性(xing)炭(tan)(tan)可以增強吸(xi)附效(xiao)果。結果表明，鈀(ba)復合(he)物可以與存在于(yu)活性(xing)炭(tan)(tan)表面的官(guan)能團發生反應。推平(ping)衡常(chang)數、熱(re)量(liang)和吸(xi)附熵等熱(re)力學(xue)參數。活性(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附氯化(hua)(hua)鈀(ba)(II)二(er)氯氧(yang)化(hua)(hua)鈀(ba)或二(er)氯化(hua)(hua)鈀(ba)在活性(xing)炭(tan)(tan)表面形(xing)成(cheng)。

　　經過(guo)大量的(de)實例測試，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以從(cong)水(shui)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)吸(xi)收重(zhong)金(jin)屬。例如，從(cong)廢水(shui)中(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除鎘(II)，汞(II)，和鉛(II)可以給離(li)(li)子(zi)。然而，即(ji)使溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)的(de)濃度很低，鉑(bo)、鈀、金(jin)等(deng)(deng)貴金(jin)屬也(ye)可以這樣提取(qu)。因此(ci)，這些金(jin)屬可以從(cong)通(tong)常在(zai)再(zai)循環過(guo)程中(zhong)產生的(de)稀釋(shi)水(shui)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)回收。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)過(guo)程的(de)機理取(qu)決(jue)于溶(rong)液(ye)(ye)(ye)等(deng)(deng)初(chu)始條件pH，金(jin)屬離(li)(li)子(zi)的(de)溫度和吸(xi)附(fu)(fu)形式。例如，在(zai)氰化(hua)物(wu)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)，鈀有(you)2 它非常穩定，很容易(yi)被活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)。很明顯，與氰化(hua)物(wu)配合(he)物(wu)相比，Pd(II)氯化(hua)物(wu)配合(he)物(wu)的(de)穩定性(xing)(xing)較差(cha)。幾份報告(gao)顯示(shi)，鈀在(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)過(guo)程中(zhong)(II)還(huan)原成金(jin)屬形式。因此(ci)，我們研究了(le)恢(hui)復反(fan)應的(de)可能條件。本工作(zuo)的(de)目的(de)是研究和描述使用(yong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)作(zuo)為吸(xi)附(fu)(fu)劑Pd(II)離(li)(li)子(zi)回收條件，找出這種活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是否也(ye)是Pd(II)復合(he)還(huan)原劑。

　　還(huan)應(ying)該提到(dao)的(de)(de)是，活性(xing)(xing)炭(tan)比離(li)子交(jiao)換(huan)劑便宜得多(duo)，因為(wei)這個事實，它可能(neng)對回收過程(cheng)更有吸引力。溫度(du)和鈀(II)初始濃(nong)度(du)的(de)(de)影響。為(wei)此，利用(yong)我們新開發(fa)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)，這種(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)可以形(xing)式，使其更容易從溶(rong)液(ye)中分離(li)出來。這種(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)通常由椰子殼制(zhi)成。此外，顆粒具有較高的(de)(de)機械(xie)強度(du)和較大(da)的(de)(de)表面積。*后，由于(yu)制(zhi)造過程(cheng)中的(de)(de)化學處理（蒸汽和正磷(lin)酸(suan)活化），該活性(xing)(xing)炭(tan)具有明顯的(de)(de)官能(neng)團表面濃(nong)度(du)（約18m mol·g-一、能(neng)起到(dao)還(huan)原劑或(huo)離(li)子的(de)(de)作用(yong)。

　　氯化(hua)鈀復合離(li)子初(chu)始(shi)濃度對活性炭吸附的影響(xiang)。試(shi)驗條(tiao)件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始(shi)濃度對活性炭吸附的影響

　　活性炭的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)(li)(li)(li)與(yu)其(qi)表面(mian)及其(qi)孔(kong)隙率(lv)有關。其(qi)次，研(yan)究了氯化鈀離(li)子初始(shi)濃度(du)對活(huo)性炭添加后溶(rong)液中(zhong)平(ping)衡(heng)濃度(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)。根據Lambert-Beer在(zai)這些(xie)波長(chang)下，溶(rong)液吸(xi)(xi)光度(du)的(de)(de)(de)降(jiang)低和溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)(de)定(ding)律(lv)Pd(II)濃度(du)降(jiang)低成正比(bi)。假設(she)這種減少對應于活(huo)性炭表面(mian)吸(xi)(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)隨時間變(bian)化，導致沉積過程中(zhong)的(de)(de)(de)動(dong)力(li)(li)(li)(li)曲線(xian)。注(zhu)冊動(dong)力(li)(li)(li)(li)學曲線(xian)，[PdCl 4 圖1顯示兩對時間。溶(rong)液中(zhong)可以觀察到(dao)PdCl 4 2-濃度(du)接近恒(heng)定(ding)值，不(bu)等于零。在(zai)這種情況下，這種觀察是*重要的(de)(de)(de)，因(yin)為它(ta)表明(ming)間的(de)(de)(de)氯化鈀(II)絡合物(wu)的(de)(de)(de)平(ping)衡(heng)分(fen)布。該(gai)平(ping)衡(heng)存在(zai)于系統(tong)中(zhong)，可以提(ti)供吸(xi)(xi)附(fu)過程中(zhong)的(de)(de)(de)熱力(li)(li)(li)(li)學信息。

　　吸附鈀(ba)(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(she)光電子能譜分析(xi)研究

　　材料在吸(xi)附過程(cheng)前后的完整性XPS光譜如圖2所(suo)示。考慮(lv)到(dao)(dao)觀察(cha)到(dao)(dao)的溶液Pd(II)估計鈀負荷等(deng)于0.7%(m/m)。從鈀峰(feng)(feng)可以(yi)看出。對這一峰(feng)(feng)值進(jin)行更(geng)深入(ru)的分(fen)析，可以(yi)為我們(men)提供(gong)鈀電子結構的信息。

　　(A)活性炭(tan)的SEM分析(xi)，(B)選擇區域放大率，(C和D)吸附氯化鈀(II)復合離子后EDS截面分析(xi)。

　　用掃描顯微鏡分析樣(yang)品。吸附試驗后(hou)的(de)活性炭樣(yang)品為60℃干燥。然(ran)后(hou)將顆(ke)粒分成兩部(bu)分，用砂紙(造(zao)粒1000)拋光(guang)獲得的(de)表面(mian)，直(zhi)到表面(mian)平整。EDS分析。加速電壓等(deng)于20kV。獲得的(de)結果如圖3所示。

　　活性炭解吸過程(cheng)的效(xiao)率(lv)。

　　鈀在活性炭表面(mian)剝離

　　當(dang)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)有二(er)氯化(hua)鈀時(shi)，應按(an)方(fang)程解吸(xi)(xi)。因此，解吸(xi)(xi)試驗(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)(zai)室(shi)溫(wen)(20℃)使用100cm3鹽酸(suan)(suan)(濃度為(wei)1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)(de)高氯酸(suan)(suan)鹽(濃度1mol.kg-1)。必須提到的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)，吸(xi)(xi)附(fu)實(shi)驗(yan)(yan)正在(zai)(zai)(zai)(zai)進行中(zhong)pH等(deng)于1下(xia)，汽提過(guo)程在(zai)(zai)(zai)(zai)pH等(deng)于0下(xia)。由鈀(II)負荷活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)取自以(yi)(yi)往的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)試驗(yan)(yan)。預加載的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)通過(guo)過(guo)濾(lv)與溶(rong)液分離(li)，然(ran)后(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)(zai)60℃下(xia)干燥。然(ran)后(hou)(hou)將干燥的(de)(de)(de)預加載活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)與鹽酸(suan)(suan)溶(rong)液混(hun)合。大約10個月的(de)(de)(de)解吸(xi)(xi)試驗(yan)(yan)。前兩(liang)天，我在(zai)(zai)(zai)(zai)溶(rong)液中(zhong)觀察到鈀(II)濃度的(de)(de)(de)快(kuai)速增加*終在(zai)(zai)(zai)(zai)12天后(hou)(hou)獲得恒定值。這(zhe)些結果如(ru)(ru)圖(tu)4所示作為(wei)黑色方(fang)塊。樣品(pin)在(zai)(zai)(zai)(zai)接下(xia)來的(de)(de)(de)10個月里(li)留在(zai)(zai)(zai)(zai)溶(rong)液中(zhong)，以(yi)(yi)確保這(zhe)確實(shi)是(shi)(shi)(shi)*終的(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)。此時(shi)后(hou)(hou)獲得的(de)(de)(de)值顯(xian)示為(wei)紅點(dian)。過(guo)量的(de)(de)(de)鹽酸(suan)(suan)是(shi)(shi)(shi)顯(xian)而易見的(de)(de)(de)，它應該足以(yi)(yi)溶(rong)解二(er)氯化(hua)鈀。結果表(biao)(biao)明，平(ping)(ping)衡(heng)狀態(tai)不受(shou)時(shi)間的(de)(de)(de)影響(xiang)，表(biao)(biao)明觀察到的(de)(de)(de)狀態(tai)是(shi)(shi)(shi)*終狀態(tai)。實(shi)驗(yan)(yan)期(qi)間似乎只有約50-65%的(de)(de)(de)鈀(II)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)可(ke)以(yi)(yi)洗(xi)脫(tuo)物(wu)質。如(ru)(ru)上(shang)所述，施用過(guo)量鹽酸(suan)(suan)。因此，一方(fang)面(mian)(mian)，不完全(quan)洗(xi)脫(tuo)是(shi)(shi)(shi)可(ke)以(yi)(yi)的(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)形成(cheng)解釋(shi)或活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)另(ling)一種鈀(II)化(hua)合物(wu)。另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)，它可(ke)能只與不同(tong)于初(chu)始狀態(tai)的(de)(de)(de)新平(ping)(ping)衡(heng)狀態(tai)有關。用于**次(ci)(ci)解吸(xi)(xi)試驗(yan)(yan)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)進行簡單的(de)(de)(de)第二(er)次(ci)(ci)解吸(xi)(xi)試驗(yan)(yan)。實(shi)驗(yan)(yan)條(tiao)件和程序與**次(ci)(ci)解吸(xi)(xi)試驗(yan)(yan)相同(tong)。觀察到鈀(II)洗(xi)脫(tuo)又(you)發生了。*初(chu)的(de)(de)(de)24小時(shi)后(hou)(hou)，剩(sheng)余鈀高達(da)17%(II)2個月后(hou)(hou)，總解吸(xi)(xi)效(xiao)率達(da)到98.4%的(de)(de)(de)水平(ping)(ping)。

　　結果表(biao)明，氯化鈀(ba)被活(huo)性(xing)炭(tan)化學吸附(fu)(II)二(er)氯化二(er)鈀(ba)或二(er)氯化鈀(ba)在(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面形成，活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面無金(jin)屬(shu)鈀(ba)。活(huo)性(xing)炭(tan)的容量取決(jue)(jue)于取決(jue)(jue)于實驗條(tiao)件℃溫度可達42mg·g-1的水平(ping)。在(zai)(zai)60℃在(zai)(zai)溫度下，負載隨溫度升高至67mg·g-而略有增(zeng)加。鈀(ba)的吸附(fu)過程應在(zai)(zai)盡可能(neng)低的溫度下進行。