活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭對硫代硫酸金的回收率，通過在活性炭的多孔結構中添加硫醇基團提高硫代硫酸金的回收率。

　　怎么用活性炭回收金，氰化法是濕法冶金金回收中常用的技術，礦漿由活性炭吸附解吸來提取金。由于氰化物具有高毒性，因此對環境也很危險。本次介紹的是一種替代方法，使用硫代硫酸鹽浸出金，再使用活性炭進行吸附解吸來提取金，這是一種可能替代氰化物的創新且環保的替代方法。此外，硫代硫酸鹽比氰化物便宜。金可以在室溫下以氧氣和硫代硫酸鹽為配體溶解，但反應較慢。銅和氨可以改善金的溶解并將反應速率提高20倍。所以本次研究用硫代乙醇酸浸漬在微孔活性炭上以測試活性炭對金的吸附能力。

　　在活性炭內添加硫代乙醇酸

　　活性炭在室溫下液相浸漬。通過將硫代乙醇酸在異丙醇中攪拌48小時，將活性炭浸入硫代乙醇酸。然后，將碳過濾并用去離子水洗滌幾次。再次過濾活性炭，并在70°C的烤箱中干燥4小時。未改性的活性炭也要在表征之前進行洗滌和干燥，在吸附研究中浸漬和未改性的活性炭均用作吸附劑。此外，硫醇浸漬的活性炭的結構，形態和元素分析是通過具有X射線色散微量分析儀(SEM-EDS)的掃描電子顯微鏡進行的。圖1中的SEM圖像顯示連續的微孔和中孔，它們應在硫代乙醇酸浸漬中起重要作用，能促進金的轉移。

　　圖1：硫醇浸漬的活性炭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

　　活性炭對金吸附的影響

　　圖2a示出了關于用硫醇浸漬的活性炭進行的吸附測定的金回收曲線。該曲線顯示了所測活性炭濃度的大致線性趨勢。但是，隨著碳濃度的增加，預計該曲線將漸近。在水溶液中攪拌的硫醇和活性炭中浸漬的硫醇之間的金吸附沒有差異。實際上，兩種活性炭均達到91%的金回收率，這與不具有回收金能力的未改性活性炭形成鮮明對比。但是，當活性炭量減少時硫醇浸漬的活性炭的金回收率較低。金回收率的這種差異可以通過可與金反應的硫醇量來解釋。一方面，當巰基乙醇酸在水性介質中時，可立即進入以形成金絡合物，并且金的回收過程更為有效。另一方面，當將巰基乙酸浸漬在活性炭表面上時，硫金硫酸鹽絡合物必須首先到達活性炭的表面，然后金才能在活性炭內轉移。因此，傳質阻力被添加到吸附過程。圖2b中所示的等溫線也證明了這種行為。在吸收率上觀察到的這種改善與浸漬活性炭中的硫醇的當量濃度有關，其大約為0.02mol·L-1。

　　圖2：浸有硫代乙醇酸的活性炭吸附金(a)金的回收曲線(b)等溫線。

　　活性炭對金回收率的測試方法

　　使用具有硫醇浸漬的活性炭，以50 g·L-1的溶液比率和30 rpm的攪拌速度進行洗脫測試24小時。洗脫過程完成后，進行過濾，從洗脫的活性炭中分離出濃溶液。然后，用去離子水洗滌活性炭以洗脫剩余的金。使用原子吸收分光光度法分析強溶液。將洗脫的活性炭干燥，并通過火法評估保留的金。

　　活性炭對硫代硫酸金的吸附機理

　　黃金在活性炭中的吸附顯然與巰基乙酸的存在有關。硫醇基團，特別是巰基乙酸鈉，可以還原二硫鍵，隨后，它們可以通過插入過渡金屬離子而被重新氧化。該特性用于獲得角蛋白金屬配合物的納米顆粒。從這個意義上講，巰基乙酸根陰離子的巰基可能會破壞硫代硫酸金絡合物的二硫鍵(SS)。因此，兩個中間物種可以形成和重排，形成金巰基乙復雜和亞硫酸氫鈉。四個明顯不同的化學環境中硫基團在活性炭上的插入。這些是硫醇，二硫化物，亞磺酸和磺酸。隨后，由于金的吸附，巰基和二硫鍵的結合能增加，這意味著只有這兩個基團才賦予活性炭從硫代硫酸鹽溶液中回收金的能力。表明吸附過程可能涉及硫代硫酸鹽和巰基乙酸鹽之間的配體交換，如圖3所示。

　　圖3：在水溶液中與硫代乙醇酸一起攪拌的未改性活性炭回收金的建議機理。

　　對于硫代硫酸金配合物在硫醇修飾的活性炭上的吸附過程。活性炭能回收溶液中91%的金。洗脫測試表明巰基乙酸金復合物對活性炭具有很強的親和力。基于紫外可見光譜和循環伏安法，證明了一種新的硫醇金配合物的存在。該絡合物負責用活性炭回收金，并且是由巰基乙酸根離子和硫代硫酸金絡合物之間的相互作用形成的。硫醇基團可能破壞硫代硫代硫酸鹽絡合物的二硫鍵并形成新的金絡合物。未來使用活性炭對硫代硫酸金的回收可能代替氰化法回收金。

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