活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介(jie)紹(shao)了(le)活性炭上氯化(hua)(hua)鈀(ba)復合(he)離子的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過程。隨(sui)著溫度的(de)升高(gao)，發現活性炭可(ke)以(yi)增強(qiang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)效果(guo)。結(jie)果(guo)表明，鈀(ba)復合(he)物(wu)可(ke)以(yi)與存(cun)在于活性炭表面的(de)官(guan)能(neng)團發生(sheng)反(fan)應。推平衡常數、熱量和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)熵等熱力學參數。活性炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氯化(hua)(hua)鈀(ba)(II)二(er)氯氧化(hua)(hua)鈀(ba)或(huo)二(er)氯化(hua)(hua)鈀(ba)在活性炭表面形成。

　　經過(guo)大量的(de)(de)(de)實例(li)測(ce)試，活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以從(cong)水溶(rong)液中(zhong)吸(xi)收重金(jin)(jin)屬。例(li)如，從(cong)廢水中(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除鎘(II)，汞(II)，和(he)鉛(qian)(II)可以給離(li)(li)子。然而，即使溶(rong)液中(zhong)的(de)(de)(de)濃度很(hen)(hen)低，鉑(bo)、鈀(ba)(ba)、金(jin)(jin)等貴金(jin)(jin)屬也(ye)可以這(zhe)樣提取。因(yin)此(ci)，這(zhe)些金(jin)(jin)屬可以從(cong)通常(chang)在再循環(huan)過(guo)程中(zhong)產(chan)生的(de)(de)(de)稀釋(shi)水溶(rong)液中(zhong)回收。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)過(guo)程的(de)(de)(de)機理取決于溶(rong)液等初始條(tiao)件pH，金(jin)(jin)屬離(li)(li)子的(de)(de)(de)溫度和(he)吸(xi)附(fu)(fu)形式。例(li)如，在氰(qing)化物溶(rong)液中(zhong)，鈀(ba)(ba)有2 它非常(chang)穩定(ding)，很(hen)(hen)容易被活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)。很(hen)(hen)明顯(xian)，與氰(qing)化物配合(he)物相比，Pd(II)氯化物配合(he)物的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)較差。幾(ji)份報告顯(xian)示，鈀(ba)(ba)在活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)過(guo)程中(zhong)(II)還(huan)原成金(jin)(jin)屬形式。因(yin)此(ci)，我們研究了恢復反(fan)應的(de)(de)(de)可能條(tiao)件。本(ben)工(gong)作的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是研究和(he)描述(shu)使用(yong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)作為吸(xi)附(fu)(fu)劑Pd(II)離(li)(li)子回收條(tiao)件，找出這(zhe)種活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是否也(ye)是Pd(II)復合(he)還(huan)原劑。

　　還(huan)應該提到(dao)的(de)是，活(huo)(huo)性(xing)炭比離(li)子交換(huan)劑便宜(yi)得多，因(yin)為(wei)(wei)這個事實，它可能(neng)對回收過(guo)程更有吸引(yin)力(li)。溫度和(he)鈀(II)初(chu)始濃度的(de)影響。為(wei)(wei)此(ci)，利(li)用我們新開發的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭，這種活(huo)(huo)性(xing)炭可以(yi)形(xing)式，使其(qi)更容易(yi)從(cong)溶液(ye)中分離(li)出來。這種活(huo)(huo)性(xing)炭通常(chang)由椰子殼制成。此(ci)外，顆粒具(ju)有較(jiao)高的(de)機械(xie)強度和(he)較(jiao)大的(de)表面積(ji)。*后，由于制造(zao)過(guo)程中的(de)化學處理(li)（蒸(zheng)汽和(he)正磷酸活(huo)(huo)化），該活(huo)(huo)性(xing)炭具(ju)有明(ming)顯的(de)官能(neng)團表面濃度（約18m mol·g-一、能(neng)起(qi)到(dao)還(huan)原劑或離(li)子的(de)作用。

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

　　鈀(ba)初(chu)始濃度對活性炭吸附的影(ying)響(xiang)

　　活性炭的(de)(de)(de)吸(xi)附能力(li)(li)與其表(biao)面及其孔隙(xi)率有關。其次，研究了氯(lv)(lv)化鈀離子初始濃度對(dui)活性(xing)炭添(tian)加后溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)平(ping)衡濃度的(de)(de)(de)影響。根據Lambert-Beer在(zai)這(zhe)些波長下，溶(rong)(rong)液吸(xi)光度的(de)(de)(de)降低和溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)定(ding)律Pd(II)濃度降低成正比。假設(she)這(zhe)種(zhong)(zhong)減少(shao)對(dui)應于(yu)活性(xing)炭表(biao)面吸(xi)附的(de)(de)(de)鈀的(de)(de)(de)量。根據計算(suan)的(de)(de)(de)Pd(II)濃度隨時間變化，導(dao)致(zhi)沉積過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)動力(li)(li)曲(qu)線(xian)。注冊動力(li)(li)學(xue)曲(qu)線(xian)，[PdCl 4 圖1顯示兩(liang)對(dui)時間。溶(rong)(rong)液中(zhong)(zhong)可以觀察到(dao)PdCl 4 2-濃度接近恒(heng)定(ding)值(zhi)，不等于(yu)零。在(zai)這(zhe)種(zhong)(zhong)情況下，這(zhe)種(zhong)(zhong)觀察是*重(zhong)要的(de)(de)(de)，因為它表(biao)明(ming)間的(de)(de)(de)氯(lv)(lv)化鈀(II)絡合物的(de)(de)(de)平(ping)衡分布。該(gai)平(ping)衡存在(zai)于(yu)系統中(zhong)(zhong)，可以提供吸(xi)附過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)熱力(li)(li)學(xue)信息。

　　吸附鈀(II)活(huo)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(zi)能(neng)譜分析研究

　　材料在吸(xi)附(fu)過程前后的(de)(de)完整性(xing)XPS光譜(pu)如(ru)圖(tu)2所示。考慮到觀察到的(de)(de)溶液Pd(II)估(gu)計鈀(ba)負荷等于0.7%(m/m)。從鈀(ba)峰(feng)可(ke)以(yi)看出(chu)。對這一峰(feng)值進(jin)行(xing)更(geng)深(shen)入的(de)(de)分(fen)析，可(ke)以(yi)為(wei)我們提(ti)供鈀(ba)電子結構的(de)(de)信息。

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

　　用掃描顯(xian)微鏡分(fen)(fen)析樣品。吸附試驗后的(de)(de)活性(xing)炭樣品為60℃干燥。然(ran)后將顆粒(li)(li)分(fen)(fen)成兩部分(fen)(fen)，用砂紙(zhi)(造粒(li)(li)1000)拋光獲得的(de)(de)表面，直(zhi)到表面平整。EDS分(fen)(fen)析。加(jia)速電壓(ya)等于(yu)20kV。獲得的(de)(de)結果(guo)如(ru)圖3所示。

　　活性炭解(jie)吸過(guo)程(cheng)的效率(lv)。

　　鈀在活(huo)性炭表面(mian)剝離

　　當活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)(mian)有(you)(you)二(er)氯化鈀(ba)(ba)時，應按(an)方(fang)(fang)程(cheng)解(jie)(jie)吸(xi)。因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)，解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)在(zai)室溫(20℃)使用100cm3鹽酸(suan)(濃度(du)(du)為(wei)1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)(de)高(gao)氯酸(suan)鹽(濃度(du)(du)1mol.kg-1)。必須提到(dao)的(de)(de)(de)是，吸(xi)附實驗(yan)正在(zai)進行(xing)中pH等(deng)(deng)于(yu)1下(xia)，汽(qi)提過(guo)程(cheng)在(zai)pH等(deng)(deng)于(yu)0下(xia)。由鈀(ba)(ba)(II)負荷活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)樣(yang)(yang)品取自以(yi)(yi)往(wang)的(de)(de)(de)吸(xi)附試(shi)驗(yan)。預加(jia)(jia)載的(de)(de)(de)活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)通過(guo)過(guo)濾與溶(rong)液分離，然后(hou)在(zai)60℃下(xia)干燥。然后(hou)將干燥的(de)(de)(de)預加(jia)(jia)載活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)與鹽酸(suan)溶(rong)液混合。大(da)約10個月(yue)的(de)(de)(de)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)。前兩天(tian)，我(wo)在(zai)溶(rong)液中觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)鈀(ba)(ba)(II)濃度(du)(du)的(de)(de)(de)快速(su)增加(jia)(jia)*終在(zai)12天(tian)后(hou)獲(huo)得(de)(de)恒(heng)定值(zhi)(zhi)。這些結(jie)果(guo)如圖4所示作(zuo)為(wei)黑色方(fang)(fang)塊。樣(yang)(yang)品在(zai)接(jie)下(xia)來的(de)(de)(de)10個月(yue)里留在(zai)溶(rong)液中，以(yi)(yi)確(que)保這確(que)實是*終的(de)(de)(de)平衡(heng)。此(ci)(ci)(ci)時后(hou)獲(huo)得(de)(de)的(de)(de)(de)值(zhi)(zhi)顯示為(wei)紅點。過(guo)量的(de)(de)(de)鹽酸(suan)是顯而易見的(de)(de)(de)，它(ta)應該足以(yi)(yi)溶(rong)解(jie)(jie)二(er)氯化鈀(ba)(ba)。結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)不受時間的(de)(de)(de)影(ying)響，表(biao)明(ming)觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)的(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)是*終狀(zhuang)(zhuang)態(tai)。實驗(yan)期間似乎只(zhi)(zhi)有(you)(you)約50-65%的(de)(de)(de)鈀(ba)(ba)(II)活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)(mian)可(ke)以(yi)(yi)洗(xi)脫(tuo)物質。如上(shang)所述，施(shi)用過(guo)量鹽酸(suan)。因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)，一方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)，不完(wan)全洗(xi)脫(tuo)是可(ke)以(yi)(yi)的(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)形成解(jie)(jie)釋或活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)另一種(zhong)鈀(ba)(ba)(II)化合物。另一方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)，它(ta)可(ke)能只(zhi)(zhi)與不同于(yu)初始狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)新(xin)平衡(heng)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)有(you)(you)關(guan)。用于(yu)**次(ci)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)的(de)(de)(de)活性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)進行(xing)簡單(dan)的(de)(de)(de)第(di)二(er)次(ci)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)。實驗(yan)條件和程(cheng)序與**次(ci)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)相(xiang)同。觀(guan)(guan)(guan)察(cha)到(dao)鈀(ba)(ba)(II)洗(xi)脫(tuo)又(you)發(fa)生了。*初的(de)(de)(de)24小時后(hou)，剩余鈀(ba)(ba)高(gao)達17%(II)2個月(yue)后(hou)，總解(jie)(jie)吸(xi)效率達到(dao)98.4%的(de)(de)(de)水(shui)平。

　　結果(guo)表(biao)明，氯化鈀(ba)被(bei)活性炭化學吸(xi)(xi)附(fu)(II)二(er)氯化二(er)鈀(ba)或二(er)氯化鈀(ba)在(zai)活性炭表(biao)面形成，活性炭表(biao)面無金屬(shu)鈀(ba)。活性炭的(de)容量取決于取決于實(shi)驗條件℃溫度可(ke)(ke)達42mg·g-1的(de)水平。在(zai)60℃在(zai)溫度下，負載隨溫度升高(gao)至(zhi)67mg·g-而略有增加。鈀(ba)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)過程應在(zai)盡可(ke)(ke)能低的(de)溫度下進行。