負(fù)載[PdCl4]2-季銨型稻草木質(zhì)素的解吸及Pd(Ⅱ)的還原基礎(chǔ)研究.pdf

1、鈀因具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能而被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)催化、電子產(chǎn)品、核能以及汽車(chē)制造等領(lǐng)域，并隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，需求量持續(xù)上升。鈀資源的傳統(tǒng)回收方法包括火法、濕法和離子交換法?；鸱▽?duì)原料適應(yīng)廣、設(shè)備簡(jiǎn)單，但能耗高、污染嚴(yán)重、鈀的回收率低;濕法回收率較火法高，但流程長(zhǎng)、污染嚴(yán)重、廢水處理難度大、復(fù)雜離子體系分離困難;離子交換法工藝流程短、金屬回收率高，但成本高，離子交換樹(shù)脂生命周期結(jié)束后因焚燒而產(chǎn)生的焦油和苯會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，如何經(jīng)

2、濟(jì)高效和無(wú)污染提取鈀已成為目前迫切需要解決的問(wèn)題。季銨型稻草木質(zhì)素吸附金屬離子在降低成本、提高金屬回收率和減少污染方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但存在稻草木質(zhì)素的季銨化改性，季銨型稻草木質(zhì)素對(duì)[PdCl4]2-的吸附性能，負(fù)載[PdCl4]2-季銨型稻草木質(zhì)素的解吸歷程、解吸產(chǎn)物形態(tài)及其分布特征、解吸行為和解吸后Pd(Ⅱ)的還原等問(wèn)題。
　　本研究針對(duì)以上問(wèn)題，提出了以稻草為原料，硫酸法提取稻草木質(zhì)素后經(jīng)季銨化改性并吸附[PdCl4]2-，采

3、用鹽酸+硫脲進(jìn)行解吸，重點(diǎn)研究了負(fù)載[PdCl4]2-季銨型稻草木質(zhì)素的解吸機(jī)理及行為，并對(duì)解吸液中Pd(Ⅱ)的還原進(jìn)行了研究，獲得了以下結(jié)論。
　　(1)采用硫酸法從廢棄稻草中提取木質(zhì)素，再經(jīng)酚化、交聯(lián)、氯化和胺化合成了季銨型稻草木質(zhì)素，并采用掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FTIR)和差熱-熱重分析(TG-DSC)對(duì)合成季銨型稻草木質(zhì)素進(jìn)行表征。結(jié)果表明，在1.469cm-1處出現(xiàn)季銨鹽離子彎曲特征峰，表明3-氯-2-羥丙

4、基三甲基氯化銨和木質(zhì)素發(fā)生了接枝反應(yīng)，生成了季銨型稻草木質(zhì)素。合成的季銨型稻草木質(zhì)素為多孔且表面粗糙的塊狀體，在200℃才開(kāi)始熱分解，具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　(2)考察了鹽酸濃度、[PdCl4]2-的初始濃度和吸附時(shí)間對(duì)季銨型稻草木質(zhì)素吸附性能的影響，并對(duì)[PdCl4]2-的選擇性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，吸附過(guò)程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，吸附等溫模型與Freundlich方程擬合較好。飽和吸附容量為1.120mmol g-1，最佳吸附

5、pH值為2，吸附平衡時(shí)間為8h，鹽酸濃度低于1mol L-1時(shí)，季銨型稻草木質(zhì)素對(duì)[PdCl4]2-具有很好的選擇性。
　　(3)解吸反應(yīng)和解吸過(guò)程的熱力學(xué)分析表明，解吸后物種存在的形態(tài)以[PdCl3SC(NH2)2]-為主。解吸歷程為[PdCl4]2-先與Cl-發(fā)生離子交換而被解吸出來(lái)，解吸出來(lái)的[PdCl4]2-再與硫脲發(fā)生配位反應(yīng)生成鈀氯硫脲配合物。
　　(4)采用鹽酸與硫脲混合溶液對(duì)負(fù)載[PdCl4]2-季銨型稻草木

6、質(zhì)素進(jìn)行解吸，在鹽酸濃度為1mol L-1，硫脲濃度為0.6mol L-1，解吸時(shí)間為70min，液固比為2的條件下，最佳解吸率為96.26％。隨著“吸附-解吸”循環(huán)次數(shù)的增加，季銨型稻草木質(zhì)素對(duì)[PdCl4]2-的吸附能力逐漸降低，最佳循環(huán)次數(shù)為4。FTIR分析表明，解吸后季銨型稻草木質(zhì)素得到再生。
　　(5)鋅/鐵粉對(duì)解吸液中鈀的還原結(jié)果表明，鋅/鐵粉均能夠還原鈀，且鋅粉的還原能力強(qiáng)于鐵粉，但鋅粉價(jià)格高，為改善鐵粉的還原效果，