柿单宁基吸附剂的制备及其对Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)的吸附性能与机理研究.docxVIP

柿单宁基吸附剂的制备及其对Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)的吸附性能与机理研究

一、引言

1.1研究背景与意义

在现代工业和科技的快速发展进程中，金（Au）和钯（Pd）作为两种重要的贵金属，凭借其优异的物理和化学性质，在众多领域发挥着不可或缺的作用。金具有极高的化学稳定性、良好的导电性和导热性，被广泛应用于电子、通信、航空航天、化工以及医疗等高科技行业，尤其是在现代微电子学中，金起着极为关键的作用，是制造高端电子元件和集成电路的重要材料。钯则具有独特的催化性能、良好的抗腐蚀性和耐高温性，在汽车尾气净化、化工催化、电子器件制造等领域有着广泛的应用，特别是在汽车尾气净化催化剂中，钯是核心活性成分之一，对减少有害气体排放至关重要。

然而，随着全球经济的快速发展和科技的不断进步，电子产品更新换代的速度日益加快，电子垃圾的产生量也呈现出迅猛增长的态势。据相关预测，到2030年，全球电子垃圾的数量将以平均每年4%的速度持续增长，总量将达到7400万吨。电子垃圾中含有大量的贵金属，其中金和钯的含量尤为可观，电子垃圾中的金含量甚至比世界上主要金矿中的金含量高出80倍。但由于目前回收技术的局限性，大部分电子垃圾未能得到有效处理，其中的贵金属被白白浪费，这不仅造成了资源的极大浪费，也对环境产生了严重的污染和潜在威胁。传统工业上从电子废物中回收贵金属主要采用氰化物和王水方法，然而这两种方法分别涉及有毒氰化物和强酸的使用，极易对环境造成二次污染，且在溶解过程中会将非贵金属一并溶解，不仅消耗大量高污染试剂，还需要进行下游进一步的分离纯化，这无疑增加了回收成本和处理难度。

近年来，虽然有吸附还原法、萃取法、离子交换法、电沉积法等方法被应用于后续的分离和纯化，但由于这些方法都需要后续分离步骤，不仅增加了成本，还无法解决前期溶解过程中使用王水或氰化物所带来的污染问题。因此，开发一种高效、环保、低成本的贵金属回收技术，尤其是针对Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)的回收技术，已成为资源回收和环境保护领域的研究热点和迫切需求。

柿单宁是一种来源于柿子的天然高分子化合物，作为柿子中的主要多酚类物质，具有来源丰富、成本低廉、环境友好等显著优点。中国是柿的原产国和主产国，柿子产量居世界之首，分布于23个省市自治区，占到世界总产量的70%以上。柿子单宁的原料来源广泛，主要包括自然脱落和人工疏除的幼果、病虫果、畸形果以及柿果加工后的柿皮等废弃物，这些废弃物的再利用不仅能降低成本，还符合可持续发展的理念。从分子结构上看，柿单宁分子中的B环含有丰富的邻位酚羟基，部分C环的C3位也存在游离的酚羟基，这种特殊的结构赋予了柿单宁对金属离子很强的络合和吸附能力。基于柿单宁的这些特性，将其制备成吸附剂用于Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)的吸附回收，具有广阔的应用前景和研究价值，有望为解决贵金属回收和环境污染问题提供新的途径和方法。

1.2国内外研究现状

在柿单宁基吸附剂制备方面，国内外学者进行了大量研究。单宁经甲醛或多聚甲醛交联固化可制备单宁基酚醛树脂，这种树脂含有大量酚羟基，可作为吸附材料。也有研究通过化学反应如环氧偶联、重氮偶合、曼尼希反应等将单宁固载在一些不溶性载体材料上制备多酚型吸附树脂。如邹婷等人以羧甲基纤维素与单宁结合，通过羧甲基纤维素羧基与单宁酚羟基的协同作用，制备出羧甲基纤维素-单宁基吸附树脂，该树脂对亚甲基蓝的最大吸附容量可达1300mg/g。张黔安等人以马占相思栲胶和间苯二酚为原料，用多聚甲醛为交联剂，在酸催化下制备单宁基吸附树脂，该树脂对咖啡因的最大吸附量达107.47mg/g。

对于柿单宁基吸附剂对金属离子的吸附研究，目前主要集中在重金属和放射性元素等方面。在贵金属吸附领域，虽有一定进展但仍相对较少。谢枫等人研究发现柿单宁对金属离子具有很强的降价吸附能力，以柿单宁为有效成分的金属吸附剂具有成本低、环保和高效等优势。TakashiSakagucki等人进行了使用固化的柿子单宁从水溶液中回收金的试验，发现这种吸附剂从含有四氯金酸(Ⅲ)的溶液中吸附金的效率很高，吸附的金很容易用1M硫脲溶液解吸，表明固化的柿子单宁能在吸附-解吸循环中重复利用以回收金。

然而，现有研究仍存在一些不足和空白。一方面，对于柿单宁基吸附剂的制备工艺，虽然已有多种方法，但如何进一步优化工艺，提高吸附剂的吸附性能和稳定性，降低制备成本，仍有待深入研究。另一方面，在对Au(Ⅲ)和Pd(Ⅱ)的吸附效应研究方面，目前的研究还不够系统和全面，对于吸附过程中的影响因素，如溶液pH值、温度、吸附时间、金属离子初始浓度等的综合研究较少，对吸附机理的探究也不够深入，缺乏从分子层面和微观角度的深入分析。此外，柿单宁基吸附剂在实际应用