石墨烯壳聚糖纳米反响器 超快速准确收回和催化转化电子废物中金

  从电子废物中提取金 (Au) 既有环境影响，又有内涵价值。不妥的电子废物处理会带来环境和健康危险，需求很多的弥补和医疗费用。人们投入很多精力从电子废物中收回金，选用杂乱的工艺，包含溶解金、将其吸附在离子状态下，然后复原为金属金。这些工艺自身很杂乱，并且运用刺激性化学物质，这加重了电子废物对环境的影响。在这里，咱们提出了一种一起从电子废物中收回和复原 Au3+ 和 Au+ 离子以发生固体 Au0 方式的办法，然后跳过了几个技能进程。咱们通过二维氧化石墨烯和一维壳聚糖大分子的自拼装开发了一种纳米级跨维度复合材料，可以一起充任金离子的铲除剂和复原剂。这种多维结构不需求施加任何电压来吸赞同复原金，而仅依赖于异质 GO/CS 纳米结构中金离子的化学吸附动力学及其在多个结合位点上的化学复原。离子吸附中的协同现象是金提取功率十分之高的原因。提取容量到达 Au3+ 的 16.8 g/g 和 Au+ 的 6.2 g/g，是任何现有金吸附剂所能供给的容量的十倍。功率高于 99.5 wt.%（当时限制为 75 wt.%），提取才能可低至 3 ppm 的极低浓度。

  图 1. GO/壳聚糖海绵用于金的吸赞同过滤。（A）通过密度泛函理论核算优化的 CS⋅⋅⋅GO 复合物的几许形状。（B）用于超快速高效吸附/提取金的 GO/CS 海绵示意图，δ = 1 或 3。（C）GO/CS5 海绵的 SEM 图画。（D）相片显现了装入注射器的 GO/CS 海绵（左），然后参加 5 mL 200 ppm Au3+ 溶液（中）以及过滤前后实时色彩改动的可视化（右）。2.5 mg 海绵吸附剂以 0.14 g/g min 的吸附速率（详见 SI 附录表 S1）从 5 mL 中提取 200 ppm 的金需求大约 2.86 分钟。

  图 2. Au3+ 化学吸附的提取才能、热力学和动力学。（A）在 6,800 ppm Au3+ 中浸泡 1 小时后，金提取才能与 CS:GO 质量比的联系，赤色 — GO/CS 海绵，灰色 — 纯 CS 海绵。插图：显现份额小于 5 时的 GO/CS 混合物的相片。（B）在 8,170 ppm Au3+ 中浸泡 1 小时后，在不同 pH 下制备的 GO/CS10 的提取才能。（C）可重复运用性测验显现 GO/CS10 海绵在 5 个循环吸附-解吸程序后的金提取才能。解吸是通过超声波槽中的清洗和超声处理完成的（D）通过 GO/CS10 海绵在 200 ppm Au3+ 中浸泡 1 小时后浓度平衡常数 (Kc) 随气温改动的提取热力学研讨。(E) pH 为 5 的 GO/CS10 海绵在浓度规模为 2 ppm 至 100 ppm 的 Au3+ 水溶液中浸泡 1 小时后的萃取才能，由 Hill 模型拟合（红线 海绵的相片。（份额尺，3 毫米。）（F）GO/CS10 海绵拟一级反响动力学拟合成果。

  图3. GO/CS海绵对Au+和Au3+的提取和复原。(A和B) GO/CS海绵吸附Au3+ (A)和Au+ (B)的SEM/EDX图画，EDX映射显现金元素为黄色。(C和D) Au3+ (A)和Au+ (B)吸附后原始GO、CS和GO/CS海绵上金纳米粒子的4f XPS光谱。(E) 通过密度泛函理论核算优化的CS2+…Au3+…GO2− (左)和CS2+…Au+…GO2− (右)复合物的最安稳几许形状。原子色彩符号：C—灰色，H—白色，O—赤色，H—白色，Au—黄色。(F) 在Au3+（球体）和Au+（四面体）浓度、萃取平衡时刻和萃取容量方面的金提取功能比较（概况请参阅SI附录，表S3）。插图：通过 SEM/EDX 对 GO/CS 海绵进行元素剖析。

  图 4. 从电子废物中提取黄金。（A）从电子废物中提取黄金的工业电解进程示意图，一般触及电化学进程和废物收回处理。（B）通过 SG Recycle Group SG3R, Pte, Ltd. 供给的电解进程后，废物混合物的成分中一般含有没办法收回的金残留物，测得的含量为 3.1 ppm。（C）在 pH 值为 8.8 的情况下用 GO/CS 海绵进行电解和废物处理后，废物混合物的成分会促进改动。该处理进程旨在进步从废物混合物中收回铁等金属的功率，但不收回金。（D）将 pH 值调理至 3 后，用 GO/CS 海绵对废物混合物进行次序处理，然后从废物混合物中彻底收回残留的金。一切试验中，每次处理的浸泡时刻为 1 小时。