Name: Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-12-06T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 31 s
Description: Odkryj metodę wykrywania i odzyskiwania palladu, złota oraz kobaltu z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników z nanoporami. Technika ta wspiera zrównoważone praktyki recyklingowe w przemyśle.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Ministerstwo Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii oraz Ministerstwo Środowiska, Rząd Japonii.

1. Wytwarzanie mezoporowatych rusztowań monolitycznych o strukturze sześciennej Ia3d i kształcie koła wozowego
UWAGA: Kontroluj kubiczną geometrię (preferencyjnie symetrię gyroidalną Ia3d) oraz mikrometryczne powierzchnie cząstek mezoporowatych rusztowań monolitycznych, wykorzystując kopolimer blokowy Pluronic P123 [P123; poli(tlenek etylenu-block-tlenek propylenu-block-tlenek etylenu) (EO20PEO70EO20)] jako szablon.
<ol>
	<li>W typowych warunkach dodać P123, pentadekan oraz ortokrzemian tetrametylu (TMOS) w stosunku masowym 1,6:2:1,2 do HCl/H2O (pH ~1,0) w kolbie okrągłodennej o pojemności 200 ml; następnie wstrząsać mieszaniną w temperaturze 45 °C aż do utworzenia homogenicznego żelu sol-gel.</li>
	<li>Podłączyć kolbę do rotacyjnego odparowacza i odparować mieszaninę w temperaturze 45 °C przy ciśnieniu początkowym 1 023 hPa. W tych warunkach następuje szybka egzotermiczna hydroliza i kondensacja TMOS.</li>
	<li>Kontynuować odparowywanie mieszaniny przez 10-20 min, aby otrzymać optyczny, żelopodobny monolit w kształcie koła wagonowego przy ściance podłączonej kolby 37-39.</li>
	<li>Suszyć kolbę zawierającą otrzymany monolit w temperaturze 45 °C przez 24 h w celu zakończenia procesu suszenia.</li>
	<li>Poddać wysuszony monolit w kształcie koła wagonowego obróbce termicznej w temperaturze 450 °C przez 8 h w normalnych warunkach atmosferycznych.</li>
	<li>Całkowicie rozetrzeć kalcynowany monolit stały za pomocą moździerza i tłuczka, a rozcierany materiał przechowywać do późniejszego wykorzystania jako platforma nośna w produkcji MSAs.</li>
</ol>
2. Charakterystyka materiałów
<ol>
	<li> Czysta elektronowa mikroskopia transmisyjna wysokiej rozdzielczości (HRTEM)
	<ol>
		<li>Rozproszyć 1 mg próbki w 5 ml roztworu etanolu przy użyciu myjki ultradźwiękowej, a następnie nanieść dwie krople próbki na siatkę miedzianą.</li>
		<li>Suszyć siatkę w próżni przez 20 min przed wprowadzeniem próbek do kolumny HRTEM.</li>
		<li>Przeprowadzić analizę HRTEM przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego połączonego z kamerą CCD. Rejestrować mikrografie HRTEM przy napięciu przyspieszającym 200 kV, aby uzyskać rozdzielczość sieciową 0,1 nm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li> Izotermy adsorpcji-desorpcji N2
	<ol>
		<li>Przygotować próbki w kształcie koła z szprychami, poddając je obróbce w temperaturze 100 °C przez 8 hr w próżni, aby ustabilizować ciśnienie na poziomie 10−3 Torr.</li>
		<li>Zmierzyć izotermy adsorpcji-desorpcji N2 w temperaturze 77 K przy użyciu analizatora powierzchni właściwej i wielkości porów zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
		<li>Wyznaczyć rozkład wielkości porów z izoterm adsorpcji, stosując nielokalną teorię funkcjonału gęstości. Obliczyć powierzchnię właściwą (SBET) na podstawie danych z wielopunktowej adsorpcji z liniowych odcinków izoterm adsorpcji N2 zgodnie z teorią Brunauera-Emmetta-Tellera (BET).</li>
	</ol>
	</li>
	<li> Dyfrakcja rentgenowska proszków w małych kątach (XRD)
	<ol>
		<li>Zmierzyć dyfraktogramy XRD przy użyciu dyfraktometru o mocy 18 kW i monochromatycznego promieniowania CuKα, zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
		<li>Rejestrować dyfrakcję przy użyciu monochromatyzatora grafitowego oraz detektorów z lustrem Göbela w zakresie kątów 2θ od 0,1° do 6,5°, co odpowiada odstępom d- od 88,2 do 1,35 nm.</li>
		<li>Przetrzeć próbkę i rozprowadzić proszek na uchwycie do próbek. Potwierdzić rozdzielczość piku dyfrakcyjnego przy standardowej powtarzalności w 2θ (±0,005°). Powtórzyć pomiar próbki trzykrotnie z rotacją pod różnymi kątami (15°, 30° i 45°).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Wytwarzanie Pd(II)-MSA-1, Au(III)-MSA-2 oraz Co(II)-MSA-3
<ol>
	<li>Synteza Pd(II)-MSA-1 i Co(II)-MSA-3 
	UWAGA: Zastosuj metodę wspomaganą ciśnieniem, aby ukierunkować modyfikację sześcianowych monolitów Ia3d o strukturze koła wozowego za pomocą ligandów: dikarboksylanu 1,5-difenylLtiokarbazonowego (L1) i 2-nitrozo-1-naftolu (L3) (roztwory 0,1 M w EtOH), w celu otrzymania odpowiednio Pd(II)-MSA-1 i Co(II)-MSA-3.
	<ol>
		<li>Do kolby okrągłej dodaj etanolowe roztwory dikarboksylanu 1,5-difenyltiokarbazonowego (L1) lub 2-nitrozo-1-naftolu (L3) oraz stałe monolity o strukturze koła wozowego, a następnie mieszaj przez 1 min wstrząsając.</li>
		<li>Podłącz kolbę zawierającą heterogenną mieszaninę EtOH-L1/stały monolit do rotacyjnego odparowacza i odparuj mieszaninę w temperaturze 45 °C przy ciśnieniu początkowym 1,023 hPa.</li>
		<li>Podłącz drugą kolbę zawierającą heterogenną mieszaninę EtOH-L3/stały monolit do rotacyjnego odparowacza i odparuj mieszaninę w temperaturze 50 °C przy ciśnieniu początkowym 1,023 hPa. Usuń roztwór EtOH z heterogennej mieszaniny EtOH-ligand/stały monolit w próżni w temperaturze pokojowej.</li>
		<li>Wyjaśnij mechanizm tworzenia kompleksu ligand-ciało stałe (MSA-1 i MSA-3) w oparciu o fizysorbowane oddziaływania krótkozasięgowe (tzn. oddziaływania van der Waalsa i wiązania wodorowe) pomiędzy licznymi grupami hydroksylowymi aktywnych miejsc powierzchniowych rusztowań o strukturze koła wozowego a ligandami heteroatomowymi 40,41.</li>
		<li>Oblicz ilości unieruchomionych L1 i L3 według wzoru: qe =(C0 - Ce )V/m, gdzie qe to ilość zaabsorbowana, V to objętość roztworu (L), m to masa nośników (g), a C0 i Ce to odpowiednio początkowe i końcowe stężenia sondy w nadfiltracie. Przewidywana ilość unieruchomionych L1 i L3 powinna wynosić około 0,09 mmol/g.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Synteza Au(III)-MSA-2 
	UWAGA: Zastosuj protokół bloków budulcowych w celu syntezy Au(III)-MSA-2:
	<ol>
		<li>Unieruchom 40 ml 0,1 M etanolowego roztworu bromku dilauryldimetyloamoniowego (DDAB) w 0,5 g rusztowań HOM o strukturze koła wozowego, używając rotacyjnego odparowacza, aby otrzymać monolity HOM-DDAB o strukturze koła wozowego.</li>
		<li>Rozpuść 20 mg hydrofilnego ligandu: soli disodowej kwasu 6-hydroksy-5-(4-sulfonatofenylazo)-2-naftenosulfonowego (L2) w 80 ml wody D.I. Dodaj 0,5 g stałych monolitów HOM-DDAB. Następnie usuń roztwór H2O poprzez filtrację.</li>
		<li>Przemywaj HOM-DDAB-L2 wodą dejonizowaną do momentu, aż L2 przestanie być wymywany; następnie susz próbkę w temperaturze 65-70 °C przez 4 h. Uwaga: do HOM-DDAB włączono 0,07 mmol ligandu L2 na gram rusztowania HOM42.</li>
		<li>Wyjaśnij mechanizm tworzenia (MSA-2) w oparciu o oddziaływanie L2-DDAB-ciało stałe.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Badania okresowe w celu detekcji jonów Pd(II), Au(III) i Co(II)
<ol>
	<li>Zanurz 20 mg MSA-1, MSA-2 i MSA-3 o kształcie koła szprychy w mieszaninie jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) (stężenie jonów: 2 mg/L); doprowadź objętość do 20 ml i dostosuj pH do odpowiednich wartości 2, 7 i 5,2.</li>
	<li>Mieszaniny wstrząsaj mechanicznie w łaźni wodnej z kontrolą temperatury w 25 °C przez 45 min przy stałej prędkości mieszania 300 rpm.</li>
	<li>Przefiltruj MSA przez papier filtracyjny o średnicy 25 mm; po równowagowaniu wykorzystaj wizualną ocenę koloru oraz pomiary widm refleksyjnych do wyznaczenia stężeń jonów.</li>
	<li>Wyznacz stężenia jonów docelowych Pd(II), Au(III) i Co(II) poprzez porównanie intensywności refleksyjnych MSA-1, MSA-2 i MSA-3 przy λmax odpowiednio 384, 486 i 537 nm podczas dodawania próbek o nieznanym stężeniu jonów docelowych do próbek o stężeniu standardowym.</li>
	<li>Przeprowadź pozostałe eksperymenty dla stężeń jonów docelowych Pd(II), Au(III) i Co(II) przy optymalnych wartościach pH odpowiednio 2, 7 i 5,2, wykorzystując spektroskopię UV-vis. Do określenia stężenia jonów docelowych w roztworze stosuje się jednostki ppm (mg/L), ppb (µg/L) oraz molarną (mol/L).</li>
</ol>
5. Metoda usuwania jonów Pd(II), Au(III) i Co(II)
<ol>
	<li>Zanurz 40 mg każdego MSA o kształcie koła z szprychami (wagon-wheel) w mieszaninie określonych stężeń jonów Pd(II), Au(III) i Co(II); dostosuj pH mieszaniny do odpowiednich wartości 2, 7 i 5,2 w objętości 20 ml i mieszaj przez 2 hr w RT.</li>
	<li>Odfiltruj stałe MSA i przeanalizuj filtrat za pomocą spektrometrii mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną (ICP-MS)28-30.</li>
	<li>Oblicz izotermę Langmuira na podstawie następującego równania43: 
	<img alt="Równanie izotermy Langmuira w badaniu adsorpcji, Ce/qe=(1/KLqm)+(1/qm)Ce, reprezentacja wzoru." src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Równanie 1"> 
	gdzie Ce to stężenie jonów docelowych, qe to ilość jonów docelowych w roztworze równowagowym, qm (mg·g-1) to ilość usuniętych jonów Pd(II), Au(III) lub Co(II) w celu utworzenia pokrycia monowarstwowego, a KL to stała równowagi adsorpcji Langmuira. Na przykład dane qm wskazują na praktyczne usunięcie jonów metali z ośrodka wodnego z wysoką wydajnością adsorpcji (97%-98%). Ponadto wartości KL są zgodne z szybkościami adsorpcji/desorpcji, co wskazuje na w pełni odwracalne testy adsorpcji metali.</li>
</ol>
6. Wyznaczanie stałych wiązania metal-ligand w MSA o strukturze koła wozowego
<ol>
	<li>Wyznacz stałe trwałości (log Ks) kompleksów [Pd-(L1)2], [Au-(L2)] oraz [Co-(L3)2] przy pH 2, 7 i 5,2, których wartości powinny wynosić odpowiednio około 5,8, 4,9 i 7,9.</li>
	<li>Oblicz stałe trwałości zgodnie z następującym równaniem28-32: 
	log Ks = ([ML]S/[L]S) × [M] 
	gdzie [M] to stężenie wolnych jonów Pd(II), Au(III) lub Co(II) w roztworze; [L] oznacza stężenie wolnego ligandu L (tzn. L niezmwiązanego z jonami Pd(II), Au(III) lub Co(II)); a indeks S odnosi się do całkowitego stężenia jonów Pd(II), Au(III) lub Co(II) w fazie stałej MSA o strukturze koła wozowego.</li>
	<li>Wyznacz granice wykrywalności (LOD) MSA dla jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) według następującego wzoru: 
	LOD = 3σ/Ψ 
	gdzie σ i Ψ to odpowiednio odchylenie standardowe i nachylenie krzywej kalibracyjnej40-42.</li>
</ol>
7. Eksperymentalny system selektywnej ekstrakcji jonów
UWAGA: Należy zapewnić specyficzne i silne wiązanie metalu z ligandem w następujący sposób:
<ol>
	<li>Dostosować pH roztworu z ekstraktem do wartości 2, 7 i 5,2 odpowiednio dla jonów Pd(II), Au(III) i Co(II). Zmienić stężenia interferujących jonów metali na wartości ≤5 razy większe niż stężenia jonów docelowych Pd(II), Au(III) i Co(II). Przed dodaniem jonów docelowych do roztworu z ekstraktem dodać 2 ml czynnika kompleksującego (np., 0,3-0,5 M cytrynianu/tartanianu), aby zneutralizować aktywne jony Cu(II).</li>
</ol>
8. Rzeczywista ekstrakcja metali z miejskiej kopalni
<ol>
	<li>Rozpuścić płytkę drukowaną (PCI) w silnych kwasach, aby przenieść jony metali do roztworu.</li>
	<li>Dodać MSAs do roztworu zawierającego jony Pd(II), Au(III) i Co(II), aby wyekstrahować te jony do stałych MSAs.</li>
	<li>Przefiltrować stałe MSAs i przeanalizować filtrat za pomocą ICP-MS.</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.

Na całym świecie rośnie zapotrzebowanie na środki do dokładnego i szybkiego wykrywania, selektywnego rozpoznawania i odzyskiwania jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) ze złomu elektronicznego i roztworów LIB. Aby rozwiązać ten problem, opracowano optyczne MSA w kształcie koła wagonowego do chemicznego wykrywania/usuwania/ekstrakcji i odzyskiwania jonów tych metali.
Projektując MSA, wzięto pod uwagę dwa kluczowe czynniki: (1) receptory i (2) rusztowania unieruchamiające/transdukujące. Receptory są organicznymi ligandami odpowiedzialnymi za selektywność MSA; rusztowania są odpowiedzialne za stabilność, możliwość ponownego użycia i wrażliwość MSA. Ze względu na ich wysoce jednorodne kanały, duże powierzchnie, rozkład wielkości porów i kontrolowaną strukturę koła wagonowego, która jest powszechnie kojarzona z projekcją [111] sześciennej biciągłej morfologii powierzchni (rysunki 1 i 2), rusztowania z materiału mezostrukturalnego oparte na MSA Ia3d zapewniały kontrolę nad potencjalnymi wymaganiami tej metody wykrywania/usuwania/ekstrakcji i odzyskiwania w następujący sposób: (1) stabilność ciała stałego HOM zatapiającego w ligandach (tj. brak wypłukiwania ligandów podczas mycia), (2) testy warunków wykrywania oraz (3) warunki obróbki chemicznej podczas cykli regeneracji/ponownego użycia (tj . po ośmiu cyklach); wysokie pokrycie i dyspersja powierzchni liganda; wytrzymałość mechaniczna; i wydajna możliwość przetwarzania odzysku z kopalni miejskiej.
Aby wytworzyć stabilną i wytrzymałą konstrukcję MSA, monofunkcjonalizację wewnętrznej powierzchni porów koła wagonu lub sukcesywne włączanie różnych ligandów (tj. L1, L2 i L3; Rysunki 3-5) do rusztowań HOM można osiągnąć poprzez współkondensację wspomaganą ciśnieniem; hybrydy wysokiego rzędu MSA-1 i MSA-3 uzyskano odpowiednio przy użyciu L1 i L3. Kontrolowany projekt MSA-2 opierał się na precyzyjnie dostrojonym wzorze powierzchni mezoskopowych rusztowań kołowych wagonów. Udało się to osiągnąć dzięki zastosowaniu dyspersyjnego środka aktywnego (DDAB), który doprowadził do gęstej dekoracji centrów sygnalizacyjnych L2 wewnątrz jam porów kół wagonu. Dzięki tym projektom MSA jony metali mogą oddziaływać z ugrupowaniami organicznymi poprzez wiązanie niekowalencyjne (np. wiązanie wodorowe), koordynację metali, siły hydrofobowe, siły van der Waalsa, oddziaływania π-π oraz efekty elektrostatyczne i/lub elektromagnetyczne (ryc. 3-5). W testach detekcyjnych nanoinżynieryjne MSA mogą być wyzwalane przez docelowe formy jonów Pd(II), Au(III) lub Co(II) i przekształcać mierzalne sygnały optyczne w synergicznych warunkach pH, temperatury reakcji i czasu kontaktu (czasu odpowiedzi), umożliwiając naśladowanie wiązania metali w hydrofobową lub hydrofilową kieszeń ligandową. Opracowane MSA nie tylko usunęły jony Pd(II), Au(III) i Co(II) ze złożonych matryc środowiskowych, ale także zapewniły środki do prostego wizualnego oszacowania kolorymetrycznego stężenia jonów metali; Spektroskopia odbicia UV-vis z czułością określała ilościowo stężenie jonów metali w szerokim zakresie stężeń (ryc. 3-6). W ten sposób MSA zapewniają proste i czułe rozwiązanie kolorymetryczne do wykrywania zmian w szerokim zakresie stężeń jonów metali, a także środki do czułej kwantyfikacji jonów docelowych, unikając w ten sposób konieczności stosowania zaawansowanych instrumentów. Nawet przy ultraśladowych stężeniach (≤0,19 μg/L) podczas tworzenia kompleksów następowała zmiana sygnału w widmach odbicia czujników (ryc. 1).
W systemach wyczuwania/usuwania/ekstrakcji wsadowej główną zaletą MSA w kształcie koła wagonu jest ich selektywność w stosunku do jonów docelowych, zapobiegając w ten sposób utrudnieniom zakłócającym konkurencyjne jony. Rysunek 6 potwierdził selektywne usuwanie i skuteczne monitorowanie jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) przez optyczne MSA. Znikoma zmiana w sygnałach odbicia MSA w obecności konkurujących jonów wskazywała, że słabe chelaty powstawały między konkurującymi metalami a L1, L2 i L3, szczególnie przy pH 2, 7 i 5,2 odpowiednio. Selektywność MSA można przypisać tworzeniu wysoce stabilnych kompleksów oktaedrycznych [Pd-(L1)2], kwadratowo-płaskich [Au-(L2)] i oktaedrycznych [Co-(L3)2].
W celu oceny opłacalności, możliwości recyklingu i trwałości MSA w kształcie koła wozu po wielokrotnych cyklach regeneracji/ponownego użycia, zbadano. Na rys. 8 pokazano, że MSA zachowały wysoką skuteczność wykrywania/usuwania/ekstrakcji jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) w powtarzających się cyklach regeneracji/ponownego użycia, chociaż ogólna skuteczność nieznacznie spadła po szóstym cyklu regeneracji/ponownego użycia. Stabilność sześciennej mezostruktury Ia3d oraz włączenie L1, L2 i L3 do uporządkowanych porów w kształcie koła wagonowego (indukowane przez silne wiązanie H i oddziaływania dyspersyjne) odgrywają znaczącą rolę w utrzymaniu funkcjonalności systemu wykrywania/wychwytywania jonów przez kilka cykli regeneracji/ponownego użycia (patrz rysunek 7).
Odzyskiwanie jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) z kopalni miejskiej może pomóc w ograniczeniu szkód środowiskowych związanych z wydobyciem tych metali, zwłaszcza w odniesieniu do wpływu na grunty i klimat. Wyniki przeprowadzone przy użyciu rzeczywistych próbek z kopalń miejskich wykazały, że opisane w niniejszym dokumencie MSA mogą selektywnie odzyskiwać Pd i Au z e-odpadów oraz Co z wyrzuconych LIB (Tabela 1 i Rysunek 9), ale praktyczny, skalowalny proces nadal pozostaje wyzwaniem dla przyszłego zastosowania odzysku metali z kopalni miejskich.
Na podstawie proponowanego protokołu zarządzania, dwa kluczowe elementy odgrywają ważną rolę w zwiększonej dostępności jonów metali, zdolności adsorpcyjnej i odzysku podczas procesów heterogenicznych. Po pierwsze, duże stosunki powierzchni do objętości i otwarte cylindryczne pory mezostruktur (MSA) koła sześciennego wagonu Ia3d sprzyjają orientacyjnemu składaniu ligandów (o czym świadczy elastyczna interakcja jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) z L1, L2 i L3 oraz wysokie powinowactwo zdarzeń wiązania metal-ligand) (Rysunki 3-5). Po drugie, procesy selektywnej adsorpcji/detekcji/ekstrakcji zależą głównie od struktury czynnika chelatującego, warunków eksperymentalnych (w szczególności pH), składu układu jonowego, stężeń jonów metali i zdarzeń wiązania metal-ligand. Chociaż protokół ten wykazuje znaczny postęp w zakresie jakości i efektywności metod odzysku, konieczne są dalsze wysiłki, aby można je było zastosować w innych wymagających zastosowaniach odpadów środowiskowych, w których wzbogaciły się o wysokie dawki aktywnie konkurencyjnych metali, takich jak jony Cu(II), Fe(III) i Ni(II).
Podsumowując, opracowano wydajne, opłacalne MSA w kształcie koła wagonowego do odzyskiwania palladu, złota i kobaltu z kopalni miejskich. Wyniki pokazują, że MSA będą przydatne w zapewnieniu drogi do zrównoważonych dostaw złota, palladu i kobaltu w celu zaspokojenia potrzeb nowoczesnego społeczeństwa.

Siłą napędową dynamicznego wykorzystania metali z grupy platynowców (PGM) są ich niezwykłe, a czasem wyjątkowe właściwości, które czynią je niezbędnymi składnikami w szerokim zakresie zastosowań. PGM mogą odgrywać rolę w budowaniu zrównoważonego społeczeństwa, a materiały te są wykorzystywane w wielu współczesnych zastosowaniach i produktach: kataliza procesów chemicznych, kontrola emisji samochodowych, technologia informacyjna, elektronika użytkowa, biżuteria, przygotowanie materiałów dentystycznych, fotowoltaiczne ogniwa paliwowe i akumulatory litowo-jonowe (LIB)1-10. W ciągu ostatniego stulecia światowe zmiany gospodarcze były napędzane przez wykorzystanie PGM. Ze względu na znaczenie PGM w czystych technologiach i sprzęcie high-tech, wykorzystanie PGM dramatycznie wzrosło we współczesnym społeczeństwie. Ze względu na gwałtowny wzrost wykorzystania PGM, w szczególności w produkcji sprzętu elektronicznego, nagromadzenie odpadów elektronicznych (e-odpadów) doprowadziło do wyzwań i obaw związanych z ochroną środowiska. Co więcej, niedawny wzrost cen surowców wygenerował nowe zainteresowanie wydobyciem e-odpadów1-4.
E-odpady zawierają zarówno materiały niebezpieczne, jak i cenne pallad, złoto i kobaltowe metale. Jeśli e-odpady są wyrzucane na wysypiska śmieci lub nie są przetwarzane w sposób przyjazny dla środowiska, mogą stwarzać wysokie ryzyko szkód w środowisku. Pallad, złoto i kobalt w e-odpadach są zrównoważonym i "zielonym" zasobem wtórnym takich metali5-10. Dlatego pilnie potrzebne są wydajne procesy odzyskiwania palladu, złota i metali kobaltowych z e-odpadów.
Przyszły postęp w wielu dziedzinach technologicznych będzie wymagał kontroli nad pierwotnymi zasobami metali. Ze względu na rosnące znaczenie palladu, złota i metali kobaltowych w zastosowaniach przemysłowych i rozwiązywaniu problemów środowiskowych11-13, opracowanie technik adsorpcji/ekstrakcji do rozpoznawania i odzyskiwania takich metali stało się najwyższym priorytetem.
Głównymi metalami szlachetnymi używanymi w produktach elektronicznych są srebro, złoto, pallad, platyna i małe ilości rodu4-8. Odzyskiwanie palladu i złota stało się kluczowe ze względu na ich unikalne połączenie właściwości w szerokim zakresie zastosowań przemysłowych, wartość ekonomiczną i rzadkie występowanie. Mechanizmy rynkowe miały wpływ na zwiększenie wskaźników zbiórki i recyklingu płytek drukowanych przestarzałych komputerów, telewizorów, telefonów komórkowych i innych urządzeń elektronicznych. Masowo produkowane komponenty konsumenckie, takie jak płyty główne komputerów, zawierają około 80 g Pd i 300 g Au na tonę e-odpadów; odpowiednie ilości dla telefonów komórkowych to 130 g Pd i 200 g Au na tonę e-odpadów5-10. Ta miejska kopalnia zawiera ogromne ilości tych metali (dla porównania, Au i Pd występują w ekstremalnie niskich stężeniach w skałach (~4 ng/g), glebach (1 ng/g), wodzie morskiej (0,05 μg/L) i wodach rzecznych (0,2 μg/L)14-16). Aby zapewnić ciągłe i niezawodne dostawy palladu, złota i metali kobaltowych na potrzeby przyszłych innowacji technologicznych i nowego sprzętu elektronicznego, ważne jest opracowanie wydajnej i taniej technologii recyklingu metali szlachetnych z e-odpadów. Taka technologia mogłaby służyć jako zabezpieczenie przed przyszłą ograniczoną dostępnością rud metali ziem rzadkich, których według prognoz w ciągu 100 lat zabraknie lub nawet się wyczerpie.
Pierwiastek taki jak kobalt ma istotny wkład do prawie wszystkich elektrochemicznych ogniw magazynowania energii, takich jak LIBs17-19. Ze względu na szybki rozwój technologii informatycznych i szerokie wykorzystanie LIB, uwolnienie LIB jako e-odpadów zbadało nowe wyzwanie środowiskowe18-20. Dlatego ostrożne obchodzenie się z tymi odpadami poprzez odzyskiwanie tych zasobów może otworzyć nową drogę w środowisku i zastosowaniach przemysłowych.
Do rozróżniania i ilościowego oznaczania Au(III), Pd(II) i Co(II) w rudach naturalnych i odpadach przemysłowych użyto kilku potężnych i dobrze znanych metodologii i technik analitycznych, w tym spektrofotometrii absorpcji atomowej w piecu płomieniowym i węglowym, spektrofotometrii ultrafioletowo-widzialnej (UV-vis), analizy aktywacji neutronów i spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie14-16,21-27. Pomimo swojej wszechstronności i rosnącej popularności, te techniki analityczne mają wiele wad. Na przykład, zwykle wymagają starannego planowania i testowania, obejmują wiele etapów przygotowania próbki w celu zminimalizowania zakłóceń ze strony matrycy próbki, wymagają wyrafinowanego oprzyrządowania i dobrze wyszkolonych osób oraz muszą być wykonywane w rygorystycznych warunkach eksperymentalnych17,21. Co więcej, wszystkie te techniki analityczne obejmują etapy wstępnego zatężania i separacji, takie jak ekstrakcja rozpuszczalnikiem, współwytrącanie, wymiana jonowa i adsorpcja, w celu wstępnego zagęszczenia docelowych jonów metali ze składników matrycy przed ich oznaczeniem20-27. Ponadto techniki hydrometalurgii i pirometalurgii są powszechnie stosowane w łańcuchu recyklingu w przemyśle19-22. W związku z tym opracowanie wydajnych, opłacalnych i łatwych w użyciu metod analitycznych odzyskiwania palladu, złota i metali kobaltowych z rud naturalnych i odpadów przemysłowych jest ważne zarówno dla ochrony środowiska, jak i w sektorze przemysłowym11-13.
Nowe technologie mogą oferować nowe podejścia do analizy chemicznej i odzyskiwania metali z naturalnych rud i odpadów przemysłowych. W ostatnim czasie poczyniono postępy w zakresie obniżania kosztów i skracania czasu wytwarzania optycznych nanoczujników/adsorbentów chemicznych; Jednak adsorbenty optyczne są nadal używane do określonych zastosowań związanych z wykrywaniem, ekstrakcją i odzyskiwaniem w świecie rzeczywistym dla szerokiej gamy metali28-36. Ostatnio badania skupiły się na dostosowaniu konkretnych stałych mezoporowatych monolitów do wykorzystania jako wysoce czułe czujniki do prostego i jednoczesnego wykrywania gołym okiem oraz usuwania toksycznych i cennych jonów metali, takich jak jony rtęci i złota, z próbek wodnych28-32. W tym przypadku opisano proces selektywnego wykrywania i skutecznego odzyskiwania Au(III) i Pd(II) z kopalni miejskiej; dodatkowo proces ten może być stosowany do odzyskiwania jonów Co(II) z LIBs. Recykling metali w tym procesie powinien nie tylko służyć jako wtórne źródło jonów Au(III), Pd(II) i Co(II), ale także zmniejszać zanieczyszczenie środowiska. Projekty protokołów MSA w kształcie koła wagonu po raz pierwszy pokazują dowody na kontrolowane optyczne rozpoznawanie jonów Au(III), Pd(II) i Co(II) oraz wysoce selektywny system odzyskiwania jonów Pd(II) (do ~95%) w rudach i odpadach przemysłowych.

<table><tbody><tr><td>Tetrametylokrzemian (TMOS)</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 681-84-5</td><td>Masa cząsteczkowa 152,22; Wzór liniowy Si(OCH3)4; 218472-500G</td></tr><tr><td>Poli(glikol etylenowy)-blok-poli(glikol propylenowy)-blok-poli(glikol etylenowy), PEG-PPG-PEG, Pluronic&reg; P-123</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 9003-11-6</td><td>średnia Mn ~ 5,800</td></tr><tr><td>Cytrynian sodu trójzasadowy odwodnienie</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 6132-04-3</td><td>Wzór liniowy HOC(COONa)(CH2COONa)2 &middot; 2H2O; Masa cząsteczkowa 294,10; S4641-500G</td></tr><tr><td>Pentadecane, C15</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 629-62-9 Formuła</td><td>liniowa CH3(CH2)13CH3; Masa cząsteczkowa 212.41</td></tr><tr><td> Kwas N-cykloheksylo-3-aminopropanosulfonowy (CAPS)</td> <td>Dojindo Chemicals (Japonia)</td> <td>343-00484, Lot.DE132</td><td>Wzór liniowy C9H19NO3S, M1254-250G, Masa cząsteczkowa 221.32</td></tr><tr><td>2-nitrozo-1-naftol (NN)</td><td>Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td><td>Numer produktu N0267</td><td>Wzór liniowy ONC10H6OH, M1254-250G, Masa cząsteczkowa 173.17</td></tr><tr><td>Sunset Yellow</td><td>FCF Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 2783-94-0</td><td>Wzór empiryczny (notacja Hilla) C16H10N2Na2O7S2, Masa cząsteczkowa 452,37, 465224-25G</td></tr><tr><td>Difenylotiokarbazon</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 60-10-6 Formuła</td><td>liniowa C6H5NHNHCSN=NC6H5, Masa cząsteczkowa 256.33, 194832-10G</td></tr><tr><td>Kwas 4-hydrazynobenzoesowy</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 619-67-0 Formuła</td><td>liniowa H2NNHC6H4CO2H, Masa cząsteczkowa 152.15, 246395-25G</td></tr><tr><td>Dwusiarczek węgla</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 75-15-0</td><td>Wzór empiryczny (notacja Hilla) CS2, Masa cząsteczkowa 76,14, 335266-100ML</td></tr><tr><td>Absolut etanolu</td><td>Sigma&ndash; Aldrich Company Ltd. (USA)</td><td>Numer CAS 64-17-5</td><td>Wzór liniowy CH3CH2OH, Masa cząsteczkowa 46.07, 24102-1L-R</td></tr><tr><td>Dyfrakcja rentgenowska proszku o małym kącie (XRD)&nbsp;</td><td>Bruker D8 Advance</td><td></td><td>Wzorce dyfrakcji rentgenowskiej w proszku pod małym kątem (XRD) mierzono za pomocą dyfraktometru o mocy 18 kW (Bruker D8 Advance) z monochromatycznym promieniowaniem CuK&alpha; i z odbiciami rozpraszającymi zarejestrowanymi dla kątów 2&theta; między 0,1&#176; a 6,5&#176; odpowiadającymi odstępom d między 88,2 a 1,35 nm. Najpierw próbki proszku zostały zmielone i rozprowadzone na uchwycie na próbki. Próbki skanowano w zakresie od 2&theta; = 0.1&#176; &ndash; 6.5&#176; z krokiem o wielkości 0,02&#176;. Aby potwierdzić rozdzielczość pików dyfrakcyjnych ze standardową odtwarzalnością w 2&theta; (&plusmn; 0,005), pomiar próbki zarejestrowano zarówno przy użyciu monochromatora grafitowego, jak i G&ouml; Detektory luster bel. Oba detektory zostały wykorzystane do wygenerowania geometrii wiązki skupiającej i równoległej wiązki pierwotnej. Pomiar próbki powtórzono trzykrotnie przy obracaniu się pod różnymi stopniami (15&#176;, 30&#176; i 45&#176;).</td></tr><tr><td>Adsorpcja N2&ndash; Izotermy desorpcji&nbsp;</td><td>Analizator BELSORP MIN-II (JP. BEL Co. Ltd)</td><td></td><td>N2 adsorpcja&ndash; Izotermy desorpcji mierzono za pomocą analizatora BELSORP MIN-II (JP. BEL Co. Ltd) przy 77 K. Rozkład wielkości porów wyznaczono na podstawie izoterm adsorpcji za pomocą nielokalnej teorii funkcjonału gęstości (NLDFT). Pole powierzchni właściwej (SBET) obliczono na podstawie danych adsorpcji wielopunktowej z liniowego segmentu izoterm adsorpcji N2 przy użyciu Brunauera&ndash; Emmett&ndash; Teoria Tellera (BET). Przed analizą izotermiczną N2 wszystkie przygotowane próbki poddano wstępnej obróbce w temperaturze 100 &#176; C przez 8 godzin w próżni, aż ciśnienie zostanie zrównoważone do 10&minus; 3 Torr.</td></tr><tr><td>Transmisyjna mikroskopia elektronowa o wysokiej rozdzielczości (HRTEM)&nbsp;</td>Mikroskop <td></td><td>JEOL JEM model 2100F</td><td>Wysokorozdzielczą transmisyjną mikroskopię elektronową (HRTEM) przeprowadzono przy użyciu mikroskopu JEOL JEM model 2100F. HRTEM przeprowadzono przy napięciu przyspieszenia 200 kV, aby uzyskać rozdzielczość sieci 0,1 nm. Obrazy HRTEM zostały zarejestrowane za pomocą kamery CCD. W charakterystyce HRTEM próbkę zdyspergowano w roztworze etanolu za pomocą myjki ultradźwiękowej, a następnie upuszczono na miedzianą siatkę. Przed włożeniem próbek do kolumny HRTEM, siatka była suszona próżniowo przez 20 minut. Mikroanalizatory rentgenowskie z dyspersją energii (EDX) zarejestrowano za pomocą Horiba EDS-130S, który był bezpośrednio połączony z Hitachi FE-SEM S-4300. Mapowanie pierwiastkowe wszystkich próbek przeprowadzono za pomocą mikroanalizatorów rentgenowskich z dyspersją energii o napięciu przyspieszenia 30 kV. Przeanalizowano dziesięć różnych plam na próbkę, co dało 99% granice ufności &plusmn; 0,01 we frakcji molowej każdego kationu (z ich sumą znormalizowaną do jedności).&nbsp;</td></tr><tr><td>Spektrofotometr UV-Vis-NIR</td><td>Shimadzu 3700</td><td></td><td>Widmo absorbancji materiału nanokolektorów zmierzono za pomocą spektrofotometru UV-Vis-NIR (Shimadzu 3700).</td></tr><tr><td>Spektrometria mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-MS)</td><td>Perkin Elmer Elan-6000 ICP-MS</td><td></td><td>Podczas selektywnego usuwania stężenia jonów metali określano za pomocą ICP-AES. Przyrząd został skalibrowany przy użyciu czterech roztworów wzorcowych zawierających 0, 0,5, 1,0 i 2,0 mg/L (dla każdego pierwiastka), a współczynnik korelacji krzywej kalibracyjnej był wyższy niż 0,9999.</td></tr><tr><td>atomowa spektrometria emisyjna z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP-AES)</td><td>PerkinElmer Elan-6000&nbsp;</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Opracowanie tanich, efektywnych procesów odzyskiwania i recyklingu palladu, złota i kobaltu z miejskich kopalń pozostaje poważnym wyzwaniem w krajach uprzemysłowionych. W tym celu udało się opracować mezosensory/adsorbenty optyczne (MSA) do skutecznego rozpoznawania i selektywnego odzyskiwania Pd(II), Au(III) i Co(II) z kopalń miejskich. Opisano prostą, ogólną metodę przygotowania MSA opartą na wykorzystaniu mezoporowatych rusztowań monolitycznych wysokiego rzędu. Hierarchiczne sześcienne MSA Ia3d w kształcie koła wozu wyprodukowano poprzez zakotwiczenie czynników chelatujących (barwników) w trójwymiarowych porach i mikrometrycznych powierzchniach cząstek mezoporowatych monolitycznych rusztowań. Wyniki pokazują po raz pierwszy dowody na kontrolowane optyczne rozpoznawanie jonów Pd(II), Au(III) i Co(II) oraz wysoce selektywny system odzyskiwania jonów Pd(II) (do ~95%) w rudach i odpadach przemysłowych. Ponadto opisane w niniejszym dokumencie kontrolowane procesy oceny obejmują ocenę wewnętrznych właściwości (np. zmiany sygnału wizualnego, długoterminowej stabilności, wydajności adsorpcji, nadzwyczajnej czułości, selektywności i możliwości ponownego użycia); Dzięki temu nie są wymagane drogie, wyrafinowane instrumenty. Wyniki wskazują na to, że MSA przyciągną uwagę całego świata jako obiecujący sposób technologiczny odzyskiwania i recyklingu palladu, złota i metali kobaltowych.

Ze względu na znaczenie i szerokie zastosowanie palladu, złota i kobaltu w sprzęcie high-tech, ich odzysk i recykling stanowią ważne wyzwanie przemysłowe. Opisany w niniejszym dokumencie system odzysku metali jest prostym, tanim sposobem na skuteczne wykrywanie, usuwanie i odzysk tych metali z kopalni miejskiej.

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Ogólnym celem tej metody jest wykrywanie i odzyskiwanie metali z miejskich złóż surowców (urban mine) przy użyciu nowatorskich sensorów absorbencyjnych opartych na hierarchicznych sześcianach w układzie i a 3D w kształcie koła wozowego, mezoporowatych i mikrometrycznych monolitach cząsteczkowych. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie ekologii i ochrony środowiska, a jednocześnie stworzyć alternatywne źródło materiałów krytycznych dla sektora przemysłowego. Główną zaletą tej techniki jest pokonanie trudności w recyklingu i ponownym wykorzystaniu materiałów pochodzących z urban miningu, co pozwala na oszczędność energii zużywanej w procesach wydobywczych, ochronę zasobów oraz redukcję zanieczyszczeń.Zastosowanie tej techniki rozciąga się na zrównoważone wykorzystanie elementów skalowanych w przemyśle. Zatem technika ta znajdzie zastosowanie nie tylko w recyklingu, ale także w opracowaniu nowej metody ekstrakcji. Najpierw do kolby okrągłogrzasnej o pojemności 200 ml zawierającej 1 M kwas solny i wodę należy dodać trójblokowy kopolimer jonowy P 1 23 pentan oraz ortokrzemian tetraetylu w stosunku masowym 1,6 do 2 do 1,2.Używając termostatowego wytrząsarki, mieszaj zawiesinę w temperaturze 45 °C aż do utworzenia jednorodnego żelu. Po zagęszczeniu mieszaniny za pomocą wirówki rotacyjnej, susz otrzymany monolit w temperaturze 45 °C przez 24 h, aby zakończyć proces suszenia. Po wysuszeniu monolitu w kształcie koła szprychowego, przeprowadź kalcynację w temperaturze 450 °C przez osiem godzin w normalnych warunkach atmosferycznych.Następnie całkowicie rozetrzyj stały monolit kalcynatu za pomocą moździerza i tłuczka. Przechowuj zmielony materiał w szklanej butelce do późniejszego wykorzystania jako platforma nośna w produkcji sensorów mezo, adsorbentów lub MSA. W celu wykonania stałego mezoporowatego adsorbentu sensorycznego.Do kolby okrągłogrzardej zawierającej stałe monolity w kształcie koła wagonowego należy dodać roztwór 1,5-difenylotiokarbonyldikarboksylanu lub 2-nitrozo-1-naftolu w etanolu. Mieszano przez jedną minutę, aby rozprowadzić roztwór organiczny na powierzchnie stałe. Po rozprowadzeniu roztworów 1,5-difenylotiokarbonyldikarboksylanu lub 2-nitrozo-1-naftolu w stałym monolicie, kolbę z tą mieszaniną podłączono do rotacyjnego odparowacza.Odparuj mieszaninę w temperaturze 50 °C przy ciśnieniu początkowym 1023 hPa. Aby utworzyć monolity typu MS A one lub MSA three, zdysperguj 1 mg próbki typu MS A w 5 mL etanolu przy użyciu myjki ultradźwiękowej. Po zakończeniu nanieś dwie krople próbki na siatkę miedzianą i przeprowadź transmisyjną mikroskopię elektronową wysokiej rozdzielczości (HRTEM) przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego połączonego z kamerą CCD.Należy zarejestrować mikrografie przy napięciu przyspieszającym 200 kV, aby uzyskać rozdzielczość sieciową 0,1 nm. Następnie próbki w kształcie koła wagonowego należy poddać obróbce wstępnej w temperaturze 100 °C przez osiem godzin w próżni, aby wyrównać ciśnienie do poziomu rzędu 10⁻³ tor. Następnie należy zmierzyć izotermy adsorpcji i desorpcji azotu w temperaturze 77 K, używając analizatora powierzchni właściwej i wielkości porów zgodnie z instrukcjami producenta.Następnie zmierz dyfraktogramy rentgenowskie, używając refraktometru 18 kW i monochromatora z promieniowaniem miedziowym K alpha zgodnie z instrukcjami producenta; zarejestruj dyfrakcję, wykorzystując detektory z monochromatyzatorem grafitowym oraz lustrem GaLa, przy kątach dwa theta w zakresie od 0,1 do 6,5 stopnia, co odpowiada odstępom D między 88,2 a 1,35 nanometrami. W tym momencie zanurz 20 mg MSA w kształcie koła wozu w mieszaninie jonów palladu(II), złota(III) i kobaltu(II). Dostosuj objętość do 20 ml, a pH odpowiednio do 2,7 i 5,2, używając odpowiedniego roztworu kwasowego. Wstrząsaj mieszaniny mechanicznie w łaźni wodnej z kontrolowaną temperaturą 25°C przez 45 minut przy stałej prędkości mieszania 300 RPM. Następnie, po osiągnięciu równowagi, przefiltruj MSA przez papier filtracyjny o średnicy 25 mm.Należy wykorzystać wizualną ocenę barwy oraz pomiary widma odbiciowego, aby określić stężenia jonów zaabsorbowanych przez stałe MSA. Stężenia jonów należy wyznaczyć, porównując intensywność odbicia MSA przy odpowiedniej wartości lambda max podczas dodawania próbek o nieznanym stężeniu z intensywnością odbicia roztworów wzorcowych. Następnie należy przeprowadzić kolejne eksperymenty z wykorzystaniem stężeń jonów palladu(II), złota(III) i kobaltu(II) przy optymalnych wartościach pH wynoszących odpowiednio 2, 7 i 5,2, stosując spektroskopię UV-Vis.Po przefiltrowaniu stałych MSAs w celu usunięcia jonów, należy przeanalizować każdy filtrat za pomocą spektrometrii mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie (I-C-P-M-S). Następnie należy wyznaczyć granice detekcji MSAs, korzystając z poniższego równania. Dostosuj pH ekstraktu do wartości 2,7 oraz 5,2 odpowiednio dla jonów palladu(II), złota(III) i kobaltu(II); zmień stężenia interferujących jonów metali tak, aby były one mniejsze lub równe pięciokrotności stężeń jonów docelowych.Następnie, przed dodaniem jonów docelowych, dodaj dwa mililitry czynnika kompleksującego do roztworu z ekstrakcji, aby zablokować aktywnie reagujące jony miedzi(II) w celu ekstrakcji metali z odpadów miejskich. Rozpuść płytkę PCI w silnych kwasach w temperaturze 90 °C przez sześć godzin, aby wprowadzić jony metali do roztworu; dodaj 40 mg MSAs do 150 ml roztworu zawierającego jony palladu(II), złota(III) i kobaltu(II), aby wyekstrahować te jony do stałych MSAs. Po odfiltrowaniu stałych MSAs, przeanalizuj filtrat za pomocą ICP-MS w celu określenia kształtu i rozmiaru porów.Przedstawiono sześcianowe struktury 3D IA w MSA, co potwierdzono za pomocą TEM, wykazując sześciokrotnie symetryczne kanały z różnymi nanowymiarowymi połączeniami. Tutaj pokazano pory w kształcie koła z szprychami. Grupy organiczne z potencjalnymi funkcjonalnymi centrami aktywnymi są silnie zakotwiczone w porach w kształcie koła z szprychami poprzez wiązania wodorowe, z zachowaniem sześcianowej geometrii 3D IA, co potwierdzono za pomocą płaszczyzn odbicia Bragga.Zmiany intensywności odbicia MSA wskazują na zdarzenia wiązania metalu z ligandem podczas tworzenia kompleksów. MSA są skuteczne w usuwaniu i monitorowaniu jonów palladu(II), złota(III) i kobaltu(II) z roztworów pochodzących z miejskiego górnictwa oraz baterii litowo-jonowych w szerokim zakresie stężeń i przy bardzo niskich ilościach metali; oceniono selektywność MSA. Po dodaniu od jednego do 18 jonów konkurencyjnych zaobserwowano istotne zmiany w widmach odbicia oraz widocznych wzorach kolorystycznych.Zdolność do ponownego wykorzystania MSA oceniono poprzez analizę widm odbiciowych testów wychwytu jonów docelowych oraz wyznaczenie wydajności poboru w funkcji regeneracji. Wyniki cykli wykazały, że funkcjonalności MSA zostały zachowane przez osiem cykli regeneracji. Metoda ekstrakcji.Substancja chemiczna jest skuteczna, jeśli proces jest przeprowadzany zgodnie z naszą metodą. Podczas stosowania tych procedur należy pamiętać o ich wartości w przetwarzaniu elektroodpadów zawierających zarówno substancje niebezpieczne i materiały, jak i cenne pierwiastki. W pewnym sensie technika ta pomaga zmniejszyć wysokie ryzyko uszkodzenia środowiska, stanowiąc procedurę grudniową.Po opracowaniu tej metody możliwe będzie stworzenie wydajnego, kosztowo efektywnego i łatwego w użyciu systemu odzyskiwania metali z rud naturalnych oraz odpadów elektronicznych na masową skalę, co przyczyni się do ochrony środowiska w sektorze przemysłowym. Technika ta otworzyła przed badaczami z dziedziny analizy chemicznej materiałów i inżynierii możliwość wykorzystania jej jako potężnej technologii nie tylko w przypadku wtórnych źródeł metali, ale także w działaniach na rzecz ochrony środowiska. Po obejrzeniu tego filmu widz powinien dobrze rozumieć, w jaki sposób odpowiednio ukształtowany nanomateriał może oferować nowe podejścia do analizy chemicznej oraz odzyskiwania metali z rud naturalnych i odpadów przemysłowych.Należy pamiętać, że odzyskiwanie niebezpiecznych i cennych zasobów z EWAS stanowi nową ścieżkę w zastosowaniach środowiskowych i przemysłowych.

detection-recovery-palladium-gold-cobalt-metals-from-urban-mine-using

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Przedstawiono protokół produkcji mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych.

Wytwarzanie mikrochipa do ekstrakcji do fazy stałej wspomaganego dipolem do analizy metali śladowych w próbkach wody

Opisujemy procedurę wykrywania pierwiastków chemicznych obecnych in situ w komórkach ludzkich, jak również ich kwantyfikację in vitro. Metoda ta jest odpowiednia dla każdego typu komórek i jest szczególnie przydatna do ilościowych analiz chemicznych w pojedynczych komórkach po ekspozycji na nanocząstki tlenku metalu in vitro.

In Situ Wykrywanie i kwantyfikacja pojedynczych komórek nanocząstek tlenków metali za pomocą analizy mikrosondy jądrowej

W tej pracy przedstawiono protokół wzmacniania sygnału biodetekcji opartej na nanosondach. Protokół opiera się na redukcji kwasu chloroaurowego na powierzchnię istniejących nanosond, które składają się z nanocząstek złota, srebra, krzemionki lub tlenku żelaza.

Szybkie wzmocnienie sygnału nanosondy poprzez syntezę nanocząstek złota in situ

Skuteczna metoda szybkiego i jonoselektywnego odsalania radioaktywnego jodu w kilku roztworach wodnych jest opisana za pomocą filtrów membranowych z octanu celulozy immobilizowanych nanocząstkami złota.

Skuteczna metoda selektywnego odsalania radioaktywnych anionów jodu przy użyciu filtra membranowego z nanocząstkami złota

Tutaj prezentujemy protokół do wykrywania dyskretnych klastrów tlenu metali, polioksometalanów (POM), na granicy pojedynczej cząsteczki za pomocą biologicznej platformy elektronicznej opartej na nanoporach. Metoda ta stanowi komplementarne podejście do tradycyjnych narzędzi chemii analitycznej stosowanych w badaniu tych cząsteczek.

Charakterystyka fizyczna pojedynczych nanocząstek metalicznych w wysokiej rozdzielczości

Przedstawiono prosty protokół funkcjonalizacji powierzchni nanodiamentów za pomocą polidopaminy.

Inspirowana biologicznie polidopaminowa modyfikacja powierzchni nanodiamentów i redukcja nanocząstek srebra

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej typu zamkniętego i późniejszego elektrochemicznego pomiaru zderzeń pojedynczych nanocząstek.

Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

W tym badaniu modyfikujemy mikroelektrody z włókna węglowego za pomocą nanocząsteczek złota, aby zwiększyć czułość wykrywania neuroprzekaźników.

Mikroelektrody z włókna węglowego modyfikowane nanocząstkami złota dla lepszej detekcji neurochemicznej

Przedstawiono protokół anizotropowego fotoosadzania Pd na wodno zawieszonych nanoprętach Au poprzez miejscowe powierzchniowe wzbudzenie plazmonów.

Fotoosadzanie Pd na koloidalnych nanoprętach Au przez powierzchniowe wzbudzenie plazmonów

Ultraszybka ablacja laserowa w cieczy to precyzyjna i wszechstronna technika syntezy nanomateriałów (nanocząstek [NPs] i nanostruktur [NSs]) w środowisku ciecz/powietrze. Nanomateriały ablowane laserowo mogą być funkcjonalizowane cząsteczkami aktywnymi Ramanem w celu wzmocnienia sygnału Ramana analitów umieszczonych na lub w pobliżu NS/NP.

Ultraszybkie nanocząstki i nanostruktury z ablacją laserową do zastosowań w wykrywaniu opartym na rozpraszaniu Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym

W tym badaniu opracowaliśmy tanią nanosondę odcisków palców opartą na powierzchniowo wzmocnionym rozpraszaniu Ramana (SERS) o korzystnej biokompatybilności, aby pokazać bezznacznikowe bioobrazowanie żywych komórek i wykryć dwa szczepy bakterii, pokazując szczegółowo, jak uzyskać widma SERS żywych komórek w sposób nieniszczący.

Bezznacznikowa bioanaliza rozpraszania Ramana ze wzmocnieniem powierzchniowym oparta na nanosondach Au@Carbon dot

Odkryj metodę wykrywania i odzyskiwania palladu, złota oraz kobaltu z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników z nanoporami. Technika ta wspiera zrównoważone praktyki recyklingowe w przemyśle.

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego (Wideo) | JoVE Journal

Wykrywanie i odzyskiwanie palladu, złota i metali kobaltowych z kopalni miejskiej przy użyciu nowatorskich czujników/adsorbentów oznaczonych nanoskalowymi porami w kształcie koła wagonowego

Przeglądaj więcej filmów