活性炭吸附回收氯化鈀離子

　　本期介紹(shao)了活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)上氯(lv)(lv)化鈀復合離子的吸附過(guo)程。隨著(zhu)溫度的升(sheng)高，發現活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可(ke)(ke)以增強吸附效果。結果表(biao)明，鈀復合物可(ke)(ke)以與(yu)存在(zai)于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面的官能團發生反應。推平衡常數(shu)、熱(re)量和(he)吸附熵(shang)等熱(re)力(li)學參(can)數(shu)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附氯(lv)(lv)化鈀(II)二(er)氯(lv)(lv)氧(yang)化鈀或二(er)氯(lv)(lv)化鈀在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面形成。

　　經過(guo)(guo)大(da)量的(de)實例測試，活性炭(tan)(tan)(tan)可(ke)(ke)以從水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)吸收(shou)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)。例如，從廢水(shui)中(zhong)(zhong)吸附活性炭(tan)(tan)(tan)去除鎘(II)，汞(II)，和鉛(II)可(ke)(ke)以給離子。然而(er)，即使(shi)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)濃(nong)度(du)很低，鉑(bo)、鈀(ba)、金(jin)(jin)等貴金(jin)(jin)屬(shu)(shu)也(ye)可(ke)(ke)以這(zhe)樣(yang)提取。因(yin)此，這(zhe)些金(jin)(jin)屬(shu)(shu)可(ke)(ke)以從通(tong)常在再(zai)循環(huan)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)產生的(de)稀釋水(shui)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)回(hui)收(shou)。活性炭(tan)(tan)(tan)吸附過(guo)(guo)程的(de)機理取決于溶(rong)(rong)(rong)液(ye)等初始條(tiao)件(jian)pH，金(jin)(jin)屬(shu)(shu)離子的(de)溫度(du)和吸附形式(shi)。例如，在氰化(hua)物(wu)(wu)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)，鈀(ba)有2 它非常穩(wen)定，很容易被活性炭(tan)(tan)(tan)吸附。很明顯(xian)，與氰化(hua)物(wu)(wu)配(pei)合(he)物(wu)(wu)相比，Pd(II)氯化(hua)物(wu)(wu)配(pei)合(he)物(wu)(wu)的(de)穩(wen)定性較差。幾(ji)份報(bao)告顯(xian)示(shi)，鈀(ba)在活性炭(tan)(tan)(tan)吸附過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(II)還原成(cheng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)形式(shi)。因(yin)此，我們研究(jiu)(jiu)了恢復反應(ying)的(de)可(ke)(ke)能(neng)條(tiao)件(jian)。本工作的(de)目的(de)是(shi)研究(jiu)(jiu)和描述使(shi)用活性炭(tan)(tan)(tan)吸附作為吸附劑Pd(II)離子回(hui)收(shou)條(tiao)件(jian)，找出這(zhe)種活性炭(tan)(tan)(tan)是(shi)否也(ye)是(shi)Pd(II)復合(he)還原劑。

　　還(huan)應該提到(dao)的(de)是(shi)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)比離子(zi)(zi)交換劑便宜得多，因為這(zhe)個事實，它可能(neng)對回收過(guo)程(cheng)(cheng)更有(you)(you)吸引(yin)力。溫度和鈀(II)初始濃度的(de)影(ying)響。為此(ci)，利(li)用(yong)我們新開發(fa)的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，這(zhe)種活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可以形(xing)式，使其更容易從溶液(ye)中(zhong)(zhong)分離出來。這(zhe)種活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)通常由椰(ye)子(zi)(zi)殼(ke)制成。此(ci)外(wai)，顆(ke)粒具(ju)有(you)(you)較(jiao)高的(de)機械強度和較(jiao)大的(de)表面積。*后，由于(yu)制造(zao)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)化學處理(li)（蒸汽和正(zheng)磷酸活(huo)(huo)化），該活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)具(ju)有(you)(you)明顯(xian)的(de)官(guan)能(neng)團表面濃度（約(yue)18m mol·g-一、能(neng)起到(dao)還(huan)原(yuan)劑或離子(zi)(zi)的(de)作(zuo)用(yong)。

　　氯化(hua)鈀復(fu)合離子初始(shi)濃度對活性炭吸(xi)附的影響。試驗條件：pH1，Cl-=0.1mol·kg-1。

　　鈀初始濃度對活(huo)性炭吸附的影響(xiang)

　　活性炭的(de)(de)吸附能力與(yu)其表(biao)面及其孔隙率有關。其次，研(yan)究了(le)氯(lv)(lv)化鈀(ba)離(li)子初始濃度(du)(du)(du)(du)對活性炭添加后溶液(ye)中平(ping)衡濃度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)影響。根據Lambert-Beer在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)些波長下，溶液(ye)吸光度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)降低和溶液(ye)中的(de)(de)定律Pd(II)濃度(du)(du)(du)(du)降低成正比。假設這(zhe)(zhe)種(zhong)減少對應于(yu)(yu)活性炭表(biao)面吸附的(de)(de)鈀(ba)的(de)(de)量。根據計算的(de)(de)Pd(II)濃度(du)(du)(du)(du)隨時間(jian)變化，導致沉積過程中的(de)(de)動力曲線。注冊動力學曲線，[PdCl 4 圖(tu)1顯(xian)示兩對時間(jian)。溶液(ye)中可以觀察到PdCl 4 2-濃度(du)(du)(du)(du)接近恒定值，不等于(yu)(yu)零。在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)種(zhong)情況下，這(zhe)(zhe)種(zhong)觀察是*重要的(de)(de)，因為它(ta)表(biao)明間(jian)的(de)(de)氯(lv)(lv)化鈀(ba)(II)絡(luo)合物(wu)的(de)(de)平(ping)衡分(fen)布。該平(ping)衡存在(zai)(zai)于(yu)(yu)系(xi)統中，可以提供吸附過程中的(de)(de)熱力學信息。

　　吸附(fu)鈀(II)活性炭光(guang)譜前后，[PdCl 4 2-]0=5×10-4mol·kg-1，[C]=1.67g·dm-3，pH1，T=60℃。

　　X射光電子能譜分析研究

　　材料在(zai)吸附過(guo)程前(qian)后的(de)完整性XPS光譜(pu)如圖2所示。考慮到觀察到的(de)溶液(ye)Pd(II)估計鈀(ba)負荷等于0.7%(m/m)。從鈀(ba)峰(feng)可(ke)以(yi)看出。對這一峰(feng)值(zhi)進行更深入的(de)分析，可(ke)以(yi)為(wei)我們(men)提供鈀(ba)電子(zi)結構的(de)信息。

　　(A)活性炭的SEM分(fen)析，(B)選擇區域(yu)放大率，(C和D)吸附氯化(hua)鈀(II)復合離子后EDS截面(mian)分(fen)析。

　　用(yong)掃(sao)描顯微鏡(jing)分析樣品(pin)。吸附試驗后的活性炭樣品(pin)為60℃干燥。然后將顆粒分成兩部分，用(yong)砂(sha)紙(造粒1000)拋(pao)光獲(huo)(huo)得的表(biao)面，直到表(biao)面平整(zheng)。EDS分析。加(jia)速電壓等(deng)于(yu)20kV。獲(huo)(huo)得的結果如(ru)圖3所示(shi)。

　　活(huo)性(xing)炭解吸(xi)過程的效率。

　　鈀在(zai)活性炭表面剝離

　　當活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)有(you)二氯(lv)(lv)化鈀時(shi)，應按方程(cheng)解(jie)(jie)吸(xi)。因(yin)此(ci)，解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)室溫(20℃)使用100cm3鹽(yan)(yan)(yan)酸(suan)(濃度為1mol·kg-1)或100cm3的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)氯(lv)(lv)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(濃度1mol.kg-1)。必(bi)須提到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，吸(xi)附(fu)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)正在(zai)(zai)(zai)進(jin)行(xing)中pH等于(yu)1下，汽提過(guo)程(cheng)在(zai)(zai)(zai)pH等于(yu)0下。由鈀(II)負荷活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)樣(yang)品取自(zi)以(yi)往的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。預(yu)加載(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通過(guo)過(guo)濾與溶(rong)液(ye)分(fen)離，然后(hou)(hou)在(zai)(zai)(zai)60℃下干燥。然后(hou)(hou)將干燥的(de)(de)(de)(de)(de)預(yu)加載(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)與鹽(yan)(yan)(yan)酸(suan)溶(rong)液(ye)混合。大約(yue)10個月的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。前兩天(tian)(tian)，我(wo)在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中觀察(cha)到(dao)(dao)鈀(II)濃度的(de)(de)(de)(de)(de)快(kuai)速增加*終(zhong)在(zai)(zai)(zai)12天(tian)(tian)后(hou)(hou)獲(huo)得(de)恒定(ding)值(zhi)。這(zhe)些結(jie)果如圖4所(suo)示作為黑色(se)方塊。樣(yang)品在(zai)(zai)(zai)接下來的(de)(de)(de)(de)(de)10個月里留在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中，以(yi)確保這(zhe)確實(shi)是(shi)*終(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)平衡(heng)(heng)。此(ci)時(shi)后(hou)(hou)獲(huo)得(de)的(de)(de)(de)(de)(de)值(zhi)顯示為紅(hong)點。過(guo)量的(de)(de)(de)(de)(de)鹽(yan)(yan)(yan)酸(suan)是(shi)顯而易(yi)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)，它應該足以(yi)溶(rong)解(jie)(jie)二氯(lv)(lv)化鈀。結(jie)果表(biao)(biao)明(ming)，平衡(heng)(heng)狀(zhuang)態不受時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，表(biao)(biao)明(ming)觀察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)態是(shi)*終(zhong)狀(zhuang)態。實(shi)驗(yan)(yan)(yan)期間似乎只有(you)約(yue)50-65%的(de)(de)(de)(de)(de)鈀(II)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)可(ke)以(yi)洗(xi)脫(tuo)物(wu)質。如上所(suo)述(shu)，施用過(guo)量鹽(yan)(yan)(yan)酸(suan)。因(yin)此(ci)，一(yi)方面(mian)(mian)，不完全洗(xi)脫(tuo)是(shi)可(ke)以(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)Pd2 OCl2的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成解(jie)(jie)釋或活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)種鈀(II)化合物(wu)。另一(yi)方面(mian)(mian)，它可(ke)能只與不同于(yu)初(chu)始狀(zhuang)態的(de)(de)(de)(de)(de)新平衡(heng)(heng)狀(zhuang)態有(you)關。用于(yu)**次(ci)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)進(jin)行(xing)簡單的(de)(de)(de)(de)(de)第二次(ci)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。實(shi)驗(yan)(yan)(yan)條(tiao)件和程(cheng)序與**次(ci)解(jie)(jie)吸(xi)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)相同。觀察(cha)到(dao)(dao)鈀(II)洗(xi)脫(tuo)又發生了。*初(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)24小時(shi)后(hou)(hou)，剩(sheng)余鈀高(gao)達17%(II)2個月后(hou)(hou)，總解(jie)(jie)吸(xi)效(xiao)率達到(dao)(dao)98.4%的(de)(de)(de)(de)(de)水平。

　　結果表明，氯化(hua)鈀(ba)(ba)被活(huo)性(xing)炭(tan)化(hua)學(xue)吸附(fu)(II)二氯化(hua)二鈀(ba)(ba)或二氯化(hua)鈀(ba)(ba)在活(huo)性(xing)炭(tan)表面形(xing)成，活(huo)性(xing)炭(tan)表面無金屬鈀(ba)(ba)。活(huo)性(xing)炭(tan)的容量取決于(yu)取決于(yu)實驗條件(jian)℃溫(wen)度(du)可達42mg·g-1的水平。在60℃在溫(wen)度(du)下，負載隨溫(wen)度(du)升高(gao)至67mg·g-而略(lve)有(you)增加。鈀(ba)(ba)的吸附(fu)過(guo)程(cheng)應在盡可能(neng)低(di)的溫(wen)度(du)下進行。