改性木質(zhì)素對(duì)ptcl6的吸附性能

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

2、動(dòng)力學(xué)方程和等溫吸附特性。結(jié)果表明，季銨型木質(zhì)素吸附平衡時(shí)間和飽和吸附容量分別為300min和67.90mgg，季銨型鰲合木質(zhì)素吸附平衡時(shí)間和飽和吸附容量為120min和218.8mgg；兩種改性木質(zhì)素在鹽酸濃度為1.0molL時(shí)，對(duì)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(dòng)力學(xué)均遵循準(zhǔn)二級(jí)方程，等溫吸附模型均與朗繆爾方程擬合較好，吸附過(guò)程均為單分子層均質(zhì)化學(xué)吸附。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：改性木質(zhì)素；PtCl62；吸附性

3、能中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TF833文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：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(yù)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(chǎn)量大，但金屬回收率低、能耗高，環(huán)境污染嚴(yán)重；濕法工藝金屬回收率高，反應(yīng)易于控制，但要對(duì)原料預(yù)處理，工藝流程長(zhǎng)，產(chǎn)生的廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重[3]。如何經(jīng)濟(jì)高效及無(wú)污染回收貴金屬成為

9、目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。新興的提取方法有離子交換樹(shù)脂法[4]和生物吸附法[57]。離子交換樹(shù)脂法不需要對(duì)原料預(yù)處理，工藝流程短，金屬回收率高，但離子交換樹(shù)脂價(jià)格昂貴，焚燒后產(chǎn)生的苯和焦油嚴(yán)重污染環(huán)境。生物吸附法通過(guò)離子交換、配合、協(xié)同和鰲合等反應(yīng)從溶液中提取金屬離子[811]，具有環(huán)保經(jīng)濟(jì)無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)，特別是木質(zhì)素在提取冶金中的應(yīng)用[1215]，近年來(lái)廣受關(guān)注。木質(zhì)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(tuán)[16]，可進(jìn)

10、行胺化、磺化和羥甲基化等化學(xué)改性[17]，成為具有離子交換樹(shù)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(zhì)素發(fā)生離子交換反應(yīng)而被提取，實(shí)現(xiàn)與賤金屬陽(yáng)離子的選擇性分離，此方法對(duì)原料要求不高，不需要對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，且生物吸附劑可以多次循環(huán)使用，廢棄后不會(huì)污染環(huán)境。本文以兩種具有陰離子交換功能的改性木質(zhì)素[1819]作為吸附劑，在酸性氯化物體系中對(duì)PtCl62進(jìn)行吸附，考察吸附時(shí)間、PtCl62

11、初始濃度和鹽酸濃度對(duì)PtCl62吸附效果的影響，探明吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)方程和等溫吸附特性。收稿日期收稿日期：20171019基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：第47批教育部留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目；鋼鐵冶金及資源綜合利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(FMRU201203)作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)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(shí)間min季銨型木質(zhì)素季銨型鰲合木質(zhì)素圖2吸附時(shí)間對(duì)吸附量的影響吸附時(shí)間對(duì)吸附量的影響Fig.2Effectofadsptiontimeonadsptioncapacity由圖2可以看出，季銨型木質(zhì)素吸附時(shí)間低于300min時(shí)，吸附量隨吸附時(shí)間的延長(zhǎng)快速增長(zhǎng)；吸附時(shí)間超過(guò)300min時(shí)，吸附量隨吸附時(shí)間的延長(zhǎng)幾乎不變，此時(shí)達(dá)到季銨型木質(zhì)素的吸附容量54.03mgg

13、。季銨型鰲合木質(zhì)素的吸附量在120min前后隨吸附時(shí)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(zhì)素上吸附位點(diǎn)充足，PtCl62易于與吸附位點(diǎn)結(jié)合，吸附量隨吸附時(shí)間快速增加；隨著溶液中PtCl62濃度的降低和改性木質(zhì)素上吸附位點(diǎn)的減少，吸附過(guò)程越來(lái)越難以進(jìn)行，吸附量隨吸附時(shí)間增加緩慢，直至吸附反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，吸附量隨吸附時(shí)間延長(zhǎng)幾乎不變。為了使吸附達(dá)到完全，后續(xù)試驗(yàn)吸附時(shí)間設(shè)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(zhì)素比季銨型木質(zhì)素更早達(dá)到吸附平衡，且具有更高的吸附容量。這是因?yàn)榧句@型鰲合木質(zhì)素上增加的伯胺和叔胺官能團(tuán)增強(qiáng)了對(duì)溶液中PtCl62的吸附力，加快了反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)，伯胺和叔胺官能團(tuán)也能吸附一定量的PtCl62，使吸附容量增加。2.2吸附動(dòng)力學(xué)吸附動(dòng)力學(xué)為了進(jìn)一步明確吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)行為，將15、30、60、120、300、600、900min時(shí)改性木質(zhì)素的吸附量數(shù)據(jù)分別與常見(jiàn)的準(zhǔn)

15、一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行擬合[2122]，結(jié)果如表1所示。表1改性木質(zhì)素動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)改性木質(zhì)素動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)Table1Kiicfittingparametersofmodifiedlignins方程R2Q理論(mgg1)Q實(shí)際(mgg1)準(zhǔn)一級(jí)0.8864327.39季銨型木質(zhì)素準(zhǔn)二級(jí)0.9992757.5054.03準(zhǔn)一級(jí)0.9285718.41季銨型鰲合木質(zhì)素準(zhǔn)二級(jí)0.99987141.04139.44由表1兩種動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)

16、比較可知，兩種改性木質(zhì)素吸附劑的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型相關(guān)系數(shù)都幾乎等于1，且由準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算得到的理論吸附容量與實(shí)際吸附容量基本一致，因此可見(jiàn)，兩種改性木質(zhì)素對(duì)PtCl62的吸附動(dòng)力學(xué)均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附為化學(xué)吸附過(guò)程。這與兩種改性木質(zhì)素通過(guò)離子交換反應(yīng)吸附溶液中PtCl62的作用原理相一致。2.3PtCl62初始濃度對(duì)吸附效果的影響初始濃度對(duì)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(zhì)素質(zhì)量10