活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本(ben)期(qi)介紹(shao)了(le)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)上氯(lv)化(hua)鈀復合離(li)子的(de)吸附過程。隨(sui)著溫度的(de)升高，發現(xian)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)可以增(zeng)強吸附效果。結果表(biao)明，鈀復合物(wu)可以與存在于活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面的(de)官能(neng)團發生反應。推平衡常數(shu)、熱量和(he)吸附熵等(deng)熱力學參數(shu)。活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)吸附氯(lv)化(hua)鈀(II)二氯(lv)氧化(hua)鈀或二氯(lv)化(hua)鈀在活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面形成。

　　經(jing)過(guo)大量的(de)實例(li)測試，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭可(ke)以從水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中吸(xi)收(shou)重金(jin)屬(shu)。例(li)如(ru)，從廢水中吸(xi)附(fu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭去除鎘(ge)(II)，汞(II)，和(he)鉛(II)可(ke)以給(gei)離(li)子(zi)。然而(er)，即使溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中的(de)濃度(du)(du)很(hen)低，鉑、鈀(ba)(ba)(ba)、金(jin)等(deng)貴金(jin)屬(shu)也可(ke)以這樣提取(qu)。因(yin)此，這些(xie)金(jin)屬(shu)可(ke)以從通常在再(zai)循環過(guo)程中產生的(de)稀(xi)釋(shi)水溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中回收(shou)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)過(guo)程的(de)機理取(qu)決于溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)等(deng)初始條件pH，金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)的(de)溫度(du)(du)和(he)吸(xi)附(fu)形式。例(li)如(ru)，在氰化(hua)物(wu)(wu)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中，鈀(ba)(ba)(ba)有2 它非常穩定(ding)，很(hen)容(rong)易被活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)。很(hen)明顯，與氰化(hua)物(wu)(wu)配合(he)物(wu)(wu)相比，Pd(II)氯化(hua)物(wu)(wu)配合(he)物(wu)(wu)的(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)較差。幾份報告顯示，鈀(ba)(ba)(ba)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)過(guo)程中(II)還(huan)原(yuan)成金(jin)屬(shu)形式。因(yin)此，我們研究了恢復反(fan)應的(de)可(ke)能條件。本工作(zuo)的(de)目的(de)是(shi)(shi)研究和(he)描述(shu)使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)作(zuo)為吸(xi)附(fu)劑(ji)Pd(II)離(li)子(zi)回收(shou)條件，找出(chu)這種活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭是(shi)(shi)否也是(shi)(shi)Pd(II)復合(he)還(huan)原(yuan)劑(ji)。

　　還(huan)應該提(ti)到(dao)的(de)(de)(de)(de)是，活(huo)(huo)性炭(tan)比離(li)(li)子交換劑(ji)便(bian)宜得多(duo)，因為這個事實，它可(ke)能對(dui)回收(shou)過(guo)程更(geng)(geng)有吸(xi)引力。溫度(du)和鈀(II)初始濃度(du)的(de)(de)(de)(de)影響。為此(ci)，利(li)用我們(men)新開發的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性炭(tan)，這種(zhong)活(huo)(huo)性炭(tan)可(ke)以形式，使其更(geng)(geng)容(rong)易從溶液(ye)中分離(li)(li)出(chu)來。這種(zhong)活(huo)(huo)性炭(tan)通常(chang)由(you)椰(ye)子殼制成。此(ci)外，顆(ke)粒具(ju)有較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)機械強度(du)和較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積。*后，由(you)于制造(zao)過(guo)程中的(de)(de)(de)(de)化學處理（蒸汽和正磷酸(suan)活(huo)(huo)化），該活(huo)(huo)性炭(tan)具(ju)有明顯的(de)(de)(de)(de)官能團表(biao)面(mian)濃度(du)（約18m mol·g-一、能起到(dao)還(huan)原劑(ji)或離(li)(li)子的(de)(de)(de)(de)作用。

　　氯化鈀復合離子初始濃(nong)度對活(huo)性炭吸附的影響。試(shi)驗(yan)條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初(chu)始濃(nong)度(du)對(dui)活性炭吸附的影響

　　活性炭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附能力與其(qi)(qi)表面(mian)及其(qi)(qi)孔隙率有關。其(qi)(qi)次，研究(jiu)了氯化鈀(ba)離子(zi)初始濃(nong)(nong)度對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)添(tian)加(jia)后溶(rong)液中(zhong)平衡濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。根(gen)據(ju)(ju)Lambert-Beer在這些波長下，溶(rong)液吸(xi)(xi)光度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降低和溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)定律(lv)Pd(II)濃(nong)(nong)度降低成正比。假設這種(zhong)(zhong)減少對應于(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)吸(xi)(xi)附的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈀(ba)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)量。根(gen)據(ju)(ju)計(ji)算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Pd(II)濃(nong)(nong)度隨時(shi)間變化，導致沉(chen)積(ji)過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(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(shi)間。溶(rong)液中(zhong)可以(yi)觀察到(dao)PdCl 4 2-濃(nong)(nong)度接近恒(heng)定值，不等(deng)于(yu)零。在這種(zhong)(zhong)情(qing)況下，這種(zhong)(zhong)觀察是*重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，因為它表明間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯化鈀(ba)(II)絡(luo)合物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平衡分(fen)布。該平衡存在于(yu)系統中(zhong)，可以(yi)提供吸(xi)(xi)附過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱力學信息(xi)。

　　吸附鈀(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(guang)電子能(neng)譜(pu)分析研(yan)究

　　材料在(zai)吸附過程(cheng)前(qian)后的(de)完整性(xing)XPS光譜如圖2所示。考(kao)慮到(dao)觀(guan)察到(dao)的(de)溶液Pd(II)估計(ji)鈀(ba)(ba)負荷等于(yu)0.7%(m/m)。從鈀(ba)(ba)峰(feng)(feng)可(ke)以看出。對(dui)這一(yi)峰(feng)(feng)值(zhi)進行更(geng)深入的(de)分析(xi)，可(ke)以為我們提供鈀(ba)(ba)電子結構的(de)信息。

　　(A)活性炭的SEM分(fen)析，(B)選擇區域放大率(lv)，(C和D)吸附氯化鈀(II)復合離子后EDS截(jie)面分(fen)析。

　　用掃描顯微鏡分析樣(yang)品。吸附試驗后的活(huo)性(xing)炭(tan)樣(yang)品為(wei)60℃干燥。然后將顆粒分成(cheng)兩部(bu)分，用砂紙(造粒1000)拋光(guang)獲(huo)得的表(biao)面(mian)，直到表(biao)面(mian)平整。EDS分析。加速電壓等于20kV。獲(huo)得的結(jie)果如圖3所示。

　　活(huo)性(xing)炭(tan)解吸(xi)過程的效率。

　　鈀在活(huo)性炭表(biao)面(mian)剝離(li)

　　當活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)有(you)二(er)氯化(hua)鈀(ba)(ba)時，應(ying)(ying)按方程(cheng)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。因(yin)此，解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)在(zai)室(shi)溫(20℃)使用100cm3鹽酸(suan)(濃度為(wei)1mol·kg-1)或(huo)100cm3的(de)高氯酸(suan)鹽(濃度1mol.kg-1)。必須(xu)提(ti)到(dao)的(de)是，吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附實(shi)(shi)驗(yan)(yan)正(zheng)在(zai)進行中(zhong)pH等于1下(xia)，汽提(ti)過(guo)程(cheng)在(zai)pH等于0下(xia)。由鈀(ba)(ba)(II)負荷活(huo)性(xing)(xing)炭樣品取自(zi)以往的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。預(yu)加載的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭通過(guo)過(guo)濾與溶液(ye)分(fen)離，然后(hou)(hou)在(zai)60℃下(xia)干燥(zao)。然后(hou)(hou)將干燥(zao)的(de)預(yu)加載活(huo)性(xing)(xing)炭與鹽酸(suan)溶液(ye)混(hun)合(he)。大(da)約10個(ge)月(yue)(yue)的(de)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。前(qian)兩天，我在(zai)溶液(ye)中(zhong)觀察(cha)到(dao)鈀(ba)(ba)(II)濃度的(de)快速增加*終在(zai)12天后(hou)(hou)獲得(de)恒定值。這些(xie)結果(guo)如圖4所示(shi)作為(wei)黑色(se)方塊。樣品在(zai)接(jie)下(xia)來的(de)10個(ge)月(yue)(yue)里留在(zai)溶液(ye)中(zhong)，以確保(bao)這確實(shi)(shi)是*終的(de)平衡(heng)。此時后(hou)(hou)獲得(de)的(de)值顯示(shi)為(wei)紅(hong)點。過(guo)量的(de)鹽酸(suan)是顯而易(yi)見(jian)的(de)，它(ta)應(ying)(ying)該足(zu)以溶解(jie)二(er)氯化(hua)鈀(ba)(ba)。結果(guo)表(biao)明，平衡(heng)狀(zhuang)態(tai)(tai)不(bu)受時間(jian)的(de)影響，表(biao)明觀察(cha)到(dao)的(de)狀(zhuang)態(tai)(tai)是*終狀(zhuang)態(tai)(tai)。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)期間(jian)似乎只有(you)約50-65%的(de)鈀(ba)(ba)(II)活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)可(ke)以洗(xi)(xi)脫(tuo)物(wu)質。如上所述，施用過(guo)量鹽酸(suan)。因(yin)此，一(yi)(yi)方面(mian)，不(bu)完全(quan)洗(xi)(xi)脫(tuo)是可(ke)以的(de)Pd2 OCl2的(de)形成解(jie)釋或(huo)活(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)的(de)另一(yi)(yi)種鈀(ba)(ba)(II)化(hua)合(he)物(wu)。另一(yi)(yi)方面(mian)，它(ta)可(ke)能只與不(bu)同(tong)(tong)于初(chu)始狀(zhuang)態(tai)(tai)的(de)新平衡(heng)狀(zhuang)態(tai)(tai)有(you)關。用于**次解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭進行簡單的(de)第(di)二(er)次解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)條(tiao)件和(he)程(cheng)序與**次解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)相同(tong)(tong)。觀察(cha)到(dao)鈀(ba)(ba)(II)洗(xi)(xi)脫(tuo)又發生了(le)。*初(chu)的(de)24小(xiao)時后(hou)(hou)，剩余鈀(ba)(ba)高達(da)17%(II)2個(ge)月(yue)(yue)后(hou)(hou)，總(zong)解(jie)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)效率達(da)到(dao)98.4%的(de)水(shui)平。

　　結果表明，氯(lv)化(hua)(hua)鈀被(bei)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)化(hua)(hua)學吸附(fu)(II)二(er)(er)氯(lv)化(hua)(hua)二(er)(er)鈀或二(er)(er)氯(lv)化(hua)(hua)鈀在(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)形(xing)成(cheng)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)無金屬鈀。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)容量取決(jue)于取決(jue)于實驗條件℃溫(wen)度(du)(du)可達42mg·g-1的(de)水(shui)平(ping)。在(zai)60℃在(zai)溫(wen)度(du)(du)下，負載隨(sui)溫(wen)度(du)(du)升高至67mg·g-而略有(you)增加。鈀的(de)吸附(fu)過程應在(zai)盡可能低的(de)溫(wen)度(du)(du)下進(jin)行。