改性木質素對ptcl6的吸附性能

1、改性木質素對改性木質素對PtCl62的吸附性能的吸附性能張保平12，郭美辰12，劉運12，沈博文12(1.武漢科技大學省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室，武漢430081；2.武漢科技大學鋼鐵冶金及資源綜合利用省部共建教育部重點實驗室，武漢430081）摘要摘要：以季銨型木質素和季銨型鰲合木質素為吸附劑，研究了吸附時間、PtCl62初始濃度對PtCl62吸附效果的影響，考察了鹽酸濃度對PtCl62吸附選擇性的影響規(guī)律，探究了吸附過程的

2、動力學方程和等溫吸附特性。結果表明，季銨型木質素吸附平衡時間和飽和吸附容量分別為300min和67.90mgg，季銨型鰲合木質素吸附平衡時間和飽和吸附容量為120min和218.8mgg；兩種改性木質素在鹽酸濃度為1.0molL時，對PtCl62均具有很好的吸附選擇性，且鹽酸濃度越低吸附選擇性越好；動力學均遵循準二級方程，等溫吸附模型均與朗繆爾方程擬合較好，吸附過程均為單分子層均質化學吸附。關鍵詞關鍵詞：改性木質素；PtCl62；吸附性

3、能中圖分類號：中圖分類號：TF833文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2018）04000000AdsptionPropertiesofModifiedLigninonPtCl62ZHANGBaoping12GUOMeichen12LIUYun12SHENBowen12(1.TheStateKeyLabatyofRefractiesMetallurgyWuhanUniversityofScienceTech

4、nologyWuhan430081China；2.KeyLabatyofFerrousMetallurgyResourcesUtilizationofMinistryofEducationWuhanUniversityofScienceTechnologyWuhan430081China)Abstract：EffectsofadsptiontimeinitialconcentrationofPtCl62onabsptivityofPtC

5、l62wereinvestigatedapplyingquaternaryammoniumligninquaternaryammoniumchelatedligninasadsbent.EffectofhydrochlicacidconcentrationonadsptiveivityofPtCl62wasstudied.Kiicequationsadsptionisothermsofadsptionprocesswereexpled.

6、Theresultsshowthatequilibriumadsptiontimesaturationadsptioncapacityare120min67.90mggfquaternaryammoniumlignin.Equilibriumadsptiontimesaturationadsptioncapacityare300min218.75mggfquaternaryammoniumchelatedlignin.Adsptioni

7、vityofPtCl62issatisfactywhenconcentrationofhydrochlicacidis1.0molLivityrisesalongwithofhydrochlicacidconcentration.AdsptionofPtCl62onmodifiedligninsisinaccdancewithpseudosecondderequationLangmuirisothermaladsptionequatio

8、nisofchemicalsinglemoleculelayeradsption.Keywds:modifiedligninPtCl62adsptiveproperty鉑被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的維他命”[1]。鉑的傳統(tǒng)提取方法分為火法和濕法兩種[2]，火法工藝效率高、產量大，但金屬回收率低、能耗高，環(huán)境污染嚴重；濕法工藝金屬回收率高，反應易于控制，但要對原料預處理，工藝流程長，產生的廢水對環(huán)境污染嚴重[3]。如何經濟高效及無污染回收貴金屬成為

9、目前研究的熱點和難點。新興的提取方法有離子交換樹脂法[4]和生物吸附法[57]。離子交換樹脂法不需要對原料預處理，工藝流程短，金屬回收率高，但離子交換樹脂價格昂貴，焚燒后產生的苯和焦油嚴重污染環(huán)境。生物吸附法通過離子交換、配合、協(xié)同和鰲合等反應從溶液中提取金屬離子[811]，具有環(huán)保經濟無污染的優(yōu)勢，特別是木質素在提取冶金中的應用[1215]，近年來廣受關注。木質素中含有大量的醇羥基、酚羥基、羧基、甲氧基、羰基等活性功能團[16]，可進

10、行胺化、磺化和羥甲基化等化學改性[17]，成為具有離子交換樹脂相似功能的吸附劑。與賤金屬相比，在酸性氯化物體系中，鉑以陰離子配合物形式存在，可與改性木質素發(fā)生離子交換反應而被提取，實現(xiàn)與賤金屬陽離子的選擇性分離，此方法對原料要求不高，不需要對原料進行預處理，且生物吸附劑可以多次循環(huán)使用，廢棄后不會污染環(huán)境。本文以兩種具有陰離子交換功能的改性木質素[1819]作為吸附劑，在酸性氯化物體系中對PtCl62進行吸附，考察吸附時間、PtCl62

11、初始濃度和鹽酸濃度對PtCl62吸附效果的影響，探明吸附過程的動力學方程和等溫吸附特性。收稿日期收稿日期：20171019基金項目基金項目：第47批教育部留學回國人員科研啟動基金資助項目；鋼鐵冶金及資源綜合利用省部共建教育部重點實驗室開放基金資助項目(FMRU201203)作者簡介作者簡介：張保平（1974），男，江西寧都人，博士，副教授.doi：10.3969j.issn.10077545.2018.04.01402004006008

12、00100020406080100120140160吸附量(mgg1)吸附時間min季銨型木質素季銨型鰲合木質素圖2吸附時間對吸附量的影響吸附時間對吸附量的影響Fig.2Effectofadsptiontimeonadsptioncapacity由圖2可以看出，季銨型木質素吸附時間低于300min時，吸附量隨吸附時間的延長快速增長；吸附時間超過300min時，吸附量隨吸附時間的延長幾乎不變，此時達到季銨型木質素的吸附容量54.03mgg

13、。季銨型鰲合木質素的吸附量在120min前后隨吸附時間有同樣的變化規(guī)律，吸附容量為139.44mgg。吸附初期，溶液中PtCl62濃度較高，改性木質素上吸附位點充足，PtCl62易于與吸附位點結合，吸附量隨吸附時間快速增加；隨著溶液中PtCl62濃度的降低和改性木質素上吸附位點的減少，吸附過程越來越難以進行，吸附量隨吸附時間增加緩慢，直至吸附反應達到動態(tài)平衡，吸附量隨吸附時間延長幾乎不變。為了使吸附達到完全，后續(xù)試驗吸附時間設為1500

14、min。比較兩條吸附曲線可知，在相同條件下，季銨型鰲合木質素比季銨型木質素更早達到吸附平衡，且具有更高的吸附容量。這是因為季銨型鰲合木質素上增加的伯胺和叔胺官能團增強了對溶液中PtCl62的吸附力，加快了反應的進行，同時，伯胺和叔胺官能團也能吸附一定量的PtCl62，使吸附容量增加。2.2吸附動力學吸附動力學為了進一步明確吸附過程的動力學行為，將15、30、60、120、300、600、900min時改性木質素的吸附量數(shù)據(jù)分別與常見的準

15、一級和準二級動力學模型進行擬合[2122]，結果如表1所示。表1改性木質素動力學擬合參數(shù)改性木質素動力學擬合參數(shù)Table1Kiicfittingparametersofmodifiedlignins方程R2Q理論(mgg1)Q實際(mgg1)準一級0.8864327.39季銨型木質素準二級0.9992757.5054.03準一級0.9285718.41季銨型鰲合木質素準二級0.99987141.04139.44由表1兩種動力學模型參數(shù)

16、比較可知，兩種改性木質素吸附劑的準二級動力學模型相關系數(shù)都幾乎等于1，且由準二級動力學模型計算得到的理論吸附容量與實際吸附容量基本一致，因此可見，兩種改性木質素對PtCl62的吸附動力學均符合準二級動力學模型，吸附為化學吸附過程。這與兩種改性木質素通過離子交換反應吸附溶液中PtCl62的作用原理相一致。2.3PtCl62初始濃度對吸附效果的影響初始濃度對吸附效果的影響在室溫，溶液體積10mL，鹽酸濃度0.5molL，季銨型木質素質量10