活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期(qi)介紹了活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)上(shang)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈀復合離子的(de)吸(xi)附(fu)過程。隨著溫度的(de)升高(gao)，發現活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)以增強吸(xi)附(fu)效(xiao)果(guo)。結果(guo)表(biao)(biao)明，鈀復合物(wu)可(ke)以與存在(zai)于活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面的(de)官能團發生反應(ying)。推平衡(heng)常數、熱量和吸(xi)附(fu)熵等熱力學參數。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈀(II)二氯(lv)(lv)氧化(hua)(hua)鈀或二氯(lv)(lv)化(hua)(hua)鈀在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面形(xing)成。

　　經過大量的(de)實(shi)例測試，活(huo)(huo)性(xing)炭可(ke)(ke)以(yi)從水溶(rong)(rong)液中吸(xi)收重金屬。例如(ru)，從廢水中吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)活(huo)(huo)性(xing)炭去除鎘(II)，汞(II)，和(he)鉛(II)可(ke)(ke)以(yi)給離子。然而(er)，即使溶(rong)(rong)液中的(de)濃度(du)很(hen)低，鉑(bo)、鈀、金等(deng)貴(gui)金屬也可(ke)(ke)以(yi)這(zhe)樣(yang)提取(qu)。因此(ci)(ci)，這(zhe)些金屬可(ke)(ke)以(yi)從通常在(zai)(zai)再(zai)循(xun)環過程中產生的(de)稀釋水溶(rong)(rong)液中回(hui)收。活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程的(de)機理取(qu)決于溶(rong)(rong)液等(deng)初始條件pH，金屬離子的(de)溫度(du)和(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)形式。例如(ru)，在(zai)(zai)氰化物(wu)溶(rong)(rong)液中，鈀有2 它非常穩(wen)定，很(hen)容(rong)易(yi)被活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)。很(hen)明顯(xian)，與氰化物(wu)配合物(wu)相比，Pd(II)氯化物(wu)配合物(wu)的(de)穩(wen)定性(xing)較差。幾(ji)份(fen)報告顯(xian)示，鈀在(zai)(zai)活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程中(II)還原成(cheng)金屬形式。因此(ci)(ci)，我們研究(jiu)了恢復反應的(de)可(ke)(ke)能條件。本工作的(de)目(mu)的(de)是研究(jiu)和(he)描述使用活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)作為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)Pd(II)離子回(hui)收條件，找(zhao)出(chu)這(zhe)種活(huo)(huo)性(xing)炭是否也是Pd(II)復合還原劑(ji)。

　　還(huan)應(ying)該提到(dao)的(de)是，活性(xing)(xing)炭比離子(zi)(zi)交換(huan)劑(ji)便(bian)宜得(de)多，因為(wei)這個事實，它可能對回收(shou)過程(cheng)更有吸引(yin)力。溫度(du)(du)(du)和(he)鈀(II)初(chu)始濃度(du)(du)(du)的(de)影響。為(wei)此(ci)，利用我們新開發的(de)活性(xing)(xing)炭，這種活性(xing)(xing)炭可以形式，使其(qi)更容(rong)易從溶液中分離出來。這種活性(xing)(xing)炭通常由椰子(zi)(zi)殼制成。此(ci)外(wai)，顆(ke)粒具有較高(gao)的(de)機械強度(du)(du)(du)和(he)較大的(de)表面積。*后(hou)，由于(yu)制造過程(cheng)中的(de)化(hua)學處理（蒸汽和(he)正磷酸活化(hua)），該活性(xing)(xing)炭具有明顯的(de)官能團表面濃度(du)(du)(du)（約18m mol·g-一(yi)、能起到(dao)還(huan)原劑(ji)或離子(zi)(zi)的(de)作用。

　　氯化鈀復合離子(zi)初(chu)始濃度對活性(xing)炭(tan)吸附(fu)的影響。試(shi)驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始濃(nong)度對活性(xing)炭吸附的影(ying)響(xiang)

　　活性炭的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能力(li)與其表面及(ji)其孔隙(xi)率有關(guan)。其次，研究(jiu)了氯(lv)化(hua)鈀(ba)離子初始濃(nong)度對活性炭添加后溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中平衡(heng)濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。根(gen)據Lambert-Beer在(zai)這(zhe)些波長下，溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)吸光度的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低和溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)(de)定(ding)律(lv)Pd(II)濃(nong)度降(jiang)低成(cheng)正比。假設這(zhe)種(zhong)(zhong)減少對應于(yu)活性炭表面吸附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)鈀(ba)的(de)(de)(de)(de)量(liang)。根(gen)據計算(suan)的(de)(de)(de)(de)Pd(II)濃(nong)度隨時間變化(hua)，導致沉積過程中的(de)(de)(de)(de)動力(li)曲線。注冊動力(li)學(xue)曲線，[PdCl 4 圖1顯示兩對時間。溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)中可以(yi)觀察到PdCl 4 2-濃(nong)度接近恒定(ding)值，不等于(yu)零(ling)。在(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)情況下，這(zhe)種(zhong)(zhong)觀察是*重要的(de)(de)(de)(de)，因為它表明間的(de)(de)(de)(de)氯(lv)化(hua)鈀(ba)(II)絡合物(wu)的(de)(de)(de)(de)平衡(heng)分(fen)布。該平衡(heng)存在(zai)于(yu)系統中，可以(yi)提供吸附(fu)(fu)過程中的(de)(de)(de)(de)熱力(li)學(xue)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射光電(dian)子能譜分(fen)析研究

　　材(cai)料在吸附過程前后的完整(zheng)性XPS光譜(pu)如圖2所示(shi)。考慮到觀察到的溶液Pd(II)估(gu)計鈀負(fu)荷等于0.7%(m/m)。從(cong)鈀峰(feng)可(ke)以(yi)看出。對(dui)這一(yi)峰(feng)值進行更深入的分析，可(ke)以(yi)為(wei)我(wo)們提供鈀電子(zi)結構的信息。

　　(A)活性炭(tan)的SEM分析，(B)選(xuan)擇區域(yu)放大率，(C和D)吸附氯(lv)化鈀(II)復合離子后EDS截面分析。

　　用掃描(miao)顯微鏡(jing)分(fen)析(xi)樣品(pin)。吸附試(shi)驗后的活性炭樣品(pin)為60℃干燥。然(ran)后將顆粒分(fen)成兩部分(fen)，用砂紙(造粒1000)拋光獲得的表面，直(zhi)到(dao)表面平整。EDS分(fen)析(xi)。加速電壓等于20kV。獲得的結果如圖3所示。

　　活性炭解吸過程的效率。

　　鈀(ba)在活性炭表面剝(bo)離

　　當活性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)有二氯化(hua)鈀時(shi)，應按方(fang)(fang)程(cheng)解(jie)吸(xi)(xi)。因此(ci)，解(jie)吸(xi)(xi)試(shi)驗(yan)在(zai)室溫(20℃)使用(yong)100cm3鹽(yan)酸(suan)(濃(nong)度(du)為1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)(de)高氯酸(suan)鹽(yan)(濃(nong)度(du)1mol.kg-1)。必(bi)須提到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)是(shi)，吸(xi)(xi)附(fu)實驗(yan)正在(zai)進行中(zhong)pH等于1下，汽提過(guo)程(cheng)在(zai)pH等于0下。由鈀(II)負荷活性(xing)炭(tan)樣品取自以往的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)試(shi)驗(yan)。預加(jia)(jia)載的(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)通過(guo)過(guo)濾(lv)與(yu)(yu)溶(rong)液分離，然(ran)后(hou)在(zai)60℃下干燥(zao)。然(ran)后(hou)將干燥(zao)的(de)(de)(de)預加(jia)(jia)載活性(xing)炭(tan)與(yu)(yu)鹽(yan)酸(suan)溶(rong)液混合(he)。大約(yue)10個(ge)月的(de)(de)(de)解(jie)吸(xi)(xi)試(shi)驗(yan)。前兩天(tian)，我(wo)在(zai)溶(rong)液中(zhong)觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)(dao)鈀(II)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)快速增(zeng)加(jia)(jia)*終(zhong)在(zai)12天(tian)后(hou)獲得(de)恒定值(zhi)。這些結果(guo)(guo)如圖4所示(shi)作為黑色(se)方(fang)(fang)塊。樣品在(zai)接(jie)下來的(de)(de)(de)10個(ge)月里留在(zai)溶(rong)液中(zhong)，以確(que)保(bao)這確(que)實是(shi)*終(zhong)的(de)(de)(de)平衡。此(ci)時(shi)后(hou)獲得(de)的(de)(de)(de)值(zhi)顯示(shi)為紅點(dian)。過(guo)量(liang)的(de)(de)(de)鹽(yan)酸(suan)是(shi)顯而易見的(de)(de)(de)，它應該足(zu)以溶(rong)解(jie)二氯化(hua)鈀。結果(guo)(guo)表(biao)(biao)明，平衡狀(zhuang)(zhuang)態(tai)不受時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)影(ying)響，表(biao)(biao)明觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)是(shi)*終(zhong)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)。實驗(yan)期(qi)間(jian)似乎(hu)只有約(yue)50-65%的(de)(de)(de)鈀(II)活性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)可以洗脫(tuo)物質。如上所述，施用(yong)過(guo)量(liang)鹽(yan)酸(suan)。因此(ci)，一(yi)方(fang)(fang)面(mian)，不完全洗脫(tuo)是(shi)可以的(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)形成(cheng)解(jie)釋或活性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)另一(yi)種鈀(II)化(hua)合(he)物。另一(yi)方(fang)(fang)面(mian)，它可能只與(yu)(yu)不同于初(chu)始狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)新平衡狀(zhuang)(zhuang)態(tai)有關(guan)。用(yong)于**次(ci)解(jie)吸(xi)(xi)試(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)進行簡單的(de)(de)(de)第(di)二次(ci)解(jie)吸(xi)(xi)試(shi)驗(yan)。實驗(yan)條(tiao)件和(he)程(cheng)序與(yu)(yu)**次(ci)解(jie)吸(xi)(xi)試(shi)驗(yan)相同。觀(guan)察(cha)到(dao)(dao)(dao)鈀(II)洗脫(tuo)又發生了(le)。*初(chu)的(de)(de)(de)24小時(shi)后(hou)，剩(sheng)余鈀高達17%(II)2個(ge)月后(hou)，總解(jie)吸(xi)(xi)效率達到(dao)(dao)(dao)98.4%的(de)(de)(de)水平。

　　結(jie)果表明，氯化(hua)鈀被活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)化(hua)學(xue)吸附(fu)(II)二(er)氯化(hua)二(er)鈀或二(er)氯化(hua)鈀在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面形成(cheng)，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面無金屬鈀。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)容量取決于取決于實驗條件℃溫(wen)度可達42mg·g-1的(de)水平。在(zai)60℃在(zai)溫(wen)度下，負(fu)載隨溫(wen)度升高至67mg·g-而略有增(zeng)加(jia)。鈀的(de)吸附(fu)過(guo)程應在(zai)盡(jin)可能低(di)的(de)溫(wen)度下進行。