Artigo de método

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

29.4K visualizações

⸱

DOI:

10.3791/53044

⸱

6 de dezembro de 2015

 ,  ,  ,  , 
1National Institute for Materials Science, Japan, 2Graduate School for Advanced Science and Engineering, Waseda University, 3Center for Research in Isotopes and Environmental Dynamics, Tsukuba University

Neste artigo

Resumo

Devido à importância e ampla utilização de paládio, ouro e cobalto metais em equipamentos de alta tecnologia, a sua recuperação e reciclagem constituem um importante desafio industrial. O sistema de recuperação de metal aqui descrito é uma low-cost simples, significa para a eficaz detecção, remoção e recuperação destes metais da mina urbana.

Resumo

Desenvolvimento de baixo custo, processos eficientes para a recuperação e reciclagem de paládio, ouro e metais cobalto de mina urbana continua a ser um desafio significativo nos países industrializados. Aqui, o desenvolvimento de mesosensors ópticos / adsorventes (AFM) para o reconhecimento eficiente e recuperação selectiva de Pd (II), Au (III), e Co (II) foi obtido a partir de minas urbana. Um método simples, geral para preparar as AFM baseada no uso de alta ordem andaimes monolíticos mesoporosos foi descrito. Hierárquicos cúbicos Ia 3 d MSAs em forma de roda de carroça foram fabricados por agentes quelantes de ancoragem (corantes) em poros tridimensionais e superfícies de partículas micrométricas dos andaimes monolíticos mesoporosos. Os resultados mostram, pela primeira vez, evidências de reconhecimento óptico controlado de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões e um sistema altamente selectiva para a recuperação de Pd (II), iões (até ~ 95%) em minérios e resíduos industriais. Além disso, os processos de avaliação controladas descreveu suaein envolvem avaliação das propriedades intrínsecas (por exemplo, alteração visual do sinal, de estabilidade a longo prazo, de eficiência de adsorção, extraordinária sensibilidade, seletividade e reutilização); assim, instrumentos caros e sofisticados não são necessários. Os resultados mostram evidências de que as AFM vai atrair a atenção mundial como um meio tecnológicas promissoras de recuperação e reciclagem de paládio, ouro e cobalto metais.

Introdução

Forças motrizes para o uso em expansão de metais do grupo da platina (PGM) são as suas propriedades extraordinárias e às vezes exclusivos, que os tornam componentes essenciais em uma ampla gama de aplicações. PGM pode desempenhar um papel na construção de uma sociedade sustentável, e estes materiais são usados ​​em uma variedade de aplicações contemporâneas e produtos: processo químico catálise, controle de emissões automotiva, tecnologia da informação, eletroeletrônicos, jóias finas, preparação de materiais odontológicos, células de combustível fotovoltaica e baterias de íon de lítio (LIB) 1-10. Ao longo do século passado, as mudanças econômicas em todo o mundo têm sido alimentada pelo uso de PGMs. Por causa da importância da PGM em tecnologias limpas e equipamentos de alta tecnologia, o uso de PGMs aumentou dramaticamente na sociedade moderna. Por causa dos fortes aumentos no uso de PGMs, particularmente na produção de equipamentos eletrônicos, o acúmulo de lixo eletrônico (e-waste) levou a environmental desafios e preocupações. Além disso, o recente aumento nos preços das commodities gerou um novo interesse na mineração de e-resíduos 1-4.

E-resíduos contêm ambos os materiais perigosos e metais preciosos paládio, ouro e cobalto. Se os e-resíduos são depositados em aterros ou não tratados de uma forma ambientalmente correcta, que podem constituir um risco elevado de danos ambientais. Paládio, ouro e metais cobalto em e-resíduos são um recurso secundário sustentável e "verde" de tais metais 5-10. Portanto, processos eficientes para a recuperação de paládio, ouro e cobalto metais de e-resíduos são urgentemente necessários.

Futuros avanços em muitas áreas tecnológicas requer controle dos recursos de metais primários. Devido à crescente importância do paládio, ouro e cobalto metais em aplicações industriais e soluções para os problemas ambientais 11-13, desenvolvendo adsorção / extraction técnicas para o reconhecimento e valorização desses metais tornou-se uma prioridade.

Os principais metais preciosos utilizados em produtos electrónicos são de prata, ouro, paládio, platina e pequenas quantidades de ródio 4-8. Recuperando paládio e ouro tornou-se crucial devido à sua combinação única de propriedades em uma ampla gama de aplicações industriais, valor econômico e ocorrência rara. Os mecanismos de mercado têm sido influentes em aumentar as taxas de recolha e reciclagem de placas de circuito de computadores desatualizados, TVs, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos. Componentes de consumo produzidos em massa, tais como placas de computador, contêm cerca de 80 g de Pd e 300 g de Au por tonelada de lixo eletrônico; os montantes correspondentes para telefones celulares são 130 g de Pd e 200 g de Au por tonelada de lixo eletrônico 5-10. Esta mina urbana detém imensas quantidades destes metais (por comparação, Au e Pd estão presentes em concentrações extremamente baixas em rochas (~ 4 ng / g), solos (1 ng / g), água salgada (0,05 ug / L), e água do rio (0,2 ug / L) 14-16). Para garantir uma contínua e confiável fornecimento de paládio, ouro e cobalto metais para futuras inovações tecnológicas e novos equipamentos eletrônicos, é importante desenvolver uma tecnologia eficiente e de baixo custo para a reciclagem de metais preciosos de lixo eletrônico. Essa tecnologia poderia servir como um seguro contra um futuro escassa disponibilidade de minérios de terras raras, que são previstos para estar em falta, ou mesmo esgotado, dentro de 100 anos.

Um elemento, tal como o cobalto tem um contributo essencial para quase todas as células de armazenamento de energia electroquímica, tais como LIBs 17-19. Devido ao rápido crescimento da tecnologia da informação e uma utilização de toda a gama de LIBs, a liberação de LIBs como e-resíduos explorado um novo desafio ambiental 18-20. Portanto, o manuseio desses resíduos com cuidado pela recuperação desses recursos pode abrir uma nova avenida nameio ambiente e aplicações industriais.

Diversas metodologias poderosas e bem estabelecidos e técnicas analíticas têm sido usados ​​para discriminar e quantificar Au (III), Pd (II) e Co (II) em minério natural e resíduos industriais, incluindo chama e forno de carbono espectrofotometria de absorção atômica, ultravioleta- espectrofotometria visível (UV-VIS), análise de ativação de nêutrons, e espectrometria de massas com plasma 14-16,21-27. Apesar de sua versatilidade e crescente popularidade, essas técnicas de análise sofre de muitas deficiências. Por exemplo, eles geralmente exigem planejamento e testes cuidadosos, envolvem muitas etapas de preparação da amostra para minimizar a interferência da matriz da amostra, requer instrumentação sofisticada e indivíduos bem treinados, e deve ser realizada em condições experimentais rigorosos 17,21. Além disso, todas estas técnicas analíticas incorporar pré-concentração e passos de separação, tais como solvente extrAction, co-precipitação, permuta iónica e adsorção, a pré-concentrado de iões de metal a partir de alvo os componentes da matriz antes da sua determinação 20-27. Além disso, as técnicas de hidrometalurgia e Pirometalurgia são comumente usados ​​na cadeia de reciclagem na indústria 19-22. Portanto, o desenvolvimento de métodos analíticos eficientes, rentáveis ​​e fáceis de usar para recuperar paládio, ouro e cobalto metais a partir de minérios naturais e resíduos industriais são importantes tanto para a protecção do ambiente e no setor industrial 11-13.

As novas tecnologias podem oferecer novas abordagens para análise química e recuperação de metais a partir de minérios naturais e resíduos industriais. O progresso recente tem sido feito na redução do custo e encurtando o tempo para fabricar ópticos nanosensores químicos / adsorventes; No entanto, adsorventes ópticos ainda são utilizados para a detecção específica do mundo real, extracção, e aplicações de recuperação para uma ampla gama de metais 28-36. Recentemente, a investigação centrou-se na alfaiataria monólitos mesoporosos sólidos específicos para uso como sensores altamente sensíveis para a detecção a olho nu simples e simultânea e remoção de íons metálicos tóxicos e preciosos, como íons de mercúrio e ouro, a partir de amostras aquáticos 28-32. Aqui, um processo para detectar selectiva e recuperar eficientemente Au (III), e Pd (II) a partir da mina urbano foi relatado; Além disso, o processo pode ser aplicado para a recuperação de iões Co (II) a partir LIBs. Reciclagem de metais por este processo não deve servir apenas como uma fonte secundária de Au (III), Pd (II) e Co (II) íons, mas também reduzir a poluição ambiental. Os modelos de protocolo de MSAs vagão em forma de roda mostram, pela primeira vez, evidências de reconhecimento óptico controlado de Au (III), Pd (II), e Co iões (II), e um sistema altamente selectiva para a recuperação de Pd ( íons II) (até ~ 95%) em minérios e resíduos industriais.

Protocolo

1. Fabricação de vagão em forma de roda, Ia Cubic 3 d mesoporosos Monolithic Andaimes

NOTA: O controle de geometria cúbica (preferencialmente gyroidal Ia 3 d simetria) e de partículas micrométricas de superfícies andaimes monolíticos mesoporosos usando copolímero tribloco Pluronic P123 [P123; poli (óxidos de etileno-propileno de óxidos bloquear bloquear -etileno óxido) (20 OE OE 20 70 PEO)] como molde.

  1. Sob condições típicas, adicionar P123, pentadecano, e ortossilicato de tetrametilo (TMOS), a uma razão de massa de 1,6: 2: 1,2 a HCl / H2O (pH ~ 1,0) num balão de fundo redondo de 200 ml; em seguida, mistura agitar a 45 ° C até a formação de um sol-gel homogénea.
  2. Conectar balão de um evaporador rotativo, e evapora-se mistura à temperatura de 45 ° C e uma pressão inicial de 1.023 hPa. Sob estas condições, a hidrólise exotérmica e condensação de TMOS ocorrer rapidamente.
  3. Continue evaporatina da mistura durante 10-20 min para obter o monólito óptico semelhante a gel em forma de rodas da carruagem volta da parede do balão de conexão 37-39.
  4. Seca-se o frasco que contém o monólito como feitos a 45 ° C durante 24 horas para completar a secagem.
  5. Trate seca monólito vagão-em forma de roda a 450 ° C durante 8 horas, sob condições atmosféricas normais.
  6. Moer monólito sólido calcinado completamente usando almofariz e pilão, e armazenar material do solo para uso posterior como uma plataforma carrier na fabricação de AFM.

2. Caracterização de Materiais

  1. Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM)
    1. Dispersar 1 mg de amostra em 5 ml de solução de etanol usando um limpador ultra-sônico, e em seguida, cair duas gotas de amostra numa grelha de cobre.
    2. Vacuum-secar o grid para 20 min antes de inserir amostras na coluna HRTEM.
    3. Execute HRTEM usando um microscópio eletrônico de transmissão conectada a uma câmera CCD. Micrografias da ficha HRTEM a uma voltagem de aceleração de 200 kV para se obter uma resolução de 0,1 nm treliça.
  2. N 2 isotérmicas de adsorção-dessorção
    1. Pré-tratamento de amostras a 100 vagão-em forma de roda ° C durante 8 horas, sob vácuo, para equilibrar a pressão para 10 -3 Torr.
    2. Medir N 2 isotérmicas de adsorção-dessorção a 77 K com uma área superficial e tamanho de poro analisador de acordo com as instruções do fabricante
    3. Determinar a distribuição de tamanho de poro de isotérmicas de adsorção, utilizando a teoria do funcional da densidade não-local. Calcular a área de superfície específica (S BET), utilizando dados de adsorção multiponto a partir de segmentos lineares dos N 2 isotérmicas de adsorção usando Brunauer-Emmett-Teller (BET) teoria.
  3. Pequeno ângulo de difracção de raios-X (DRX)
    1. Medir padrões de DRX, utilizando um difractómetro de 18 kW e monocromada radiação CuKa, de acordo com o fabricante# 39; s instruções.
    2. Grave diffractions usando tanto um monocromador de grafite e detectores espelho Göbel com 2q ângulos entre 0,1 ° e 6,5 °, correspondendo a d- espaçamentos entre 88,2 e 1,35 nm.
    3. Moer a amostra e espalhar o pó no suporte de amostras. Confirme resolução de picos de difração com reprodutibilidade padrão em 2θ (± 0.005 °). Medição da amostra Repita três vezes com rotação em vários ângulos (15 °, 30 ° e 45 °).

3. Fabrico de Pd (II) -MSA-1, Au (III) -MSA-2, e Co (II) 3--MSA

  1. Síntese de Pd (II) -MSA-1 e Co (II) 3--MSA
    Nota: Use um método assistido por pressão de dirigir a modificação do vagão em forma de roda, Ia cúbico de 3 d monólitos por 1,5-dicarboxilato difeniltiocarbazona (L1) e 2-nitroso-1-naftol (L3) ligantes (0,1 M EtOH soluções) para o fabrico de Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3, respectivamente.
    1. Adicionar et1,5-dicarboxilato hanolic difeniltiocarbazona (L1) ou 2-nitroso-1-naftol (L3) soluções para monólitos vagão rodas sólidos em balão de fundo redondo e mistura sob agitação durante 1 min.
    2. Conectar balão contendo EtOH-L1 mistura heterogénea monólito / sólido para um evaporador rotativo e evapora-se mistura à temperatura de 45 ° C e uma pressão inicial de 1.023 hPa.
    3. Conectar um outro frasco contendo mistura de EtOH-L3 / monólito sólido heterogéneo para um evaporador rotativo e evapora-se a mistura a 50 ° C e uma pressão inicial de 1.023 hPa. Remova a solução heterogénea a partir de EtOH-ligando mistura de EtOH / monólito sólido sob vácuo à temperatura ambiente.
    4. Esclarecer o mecanismo de formação de (interacções ou seja, de van der Waals e ligações de H) (MSA-1 e MSA-3) de physisorbed interacções de curto alcance ligando-sólido entre os grupos hidroxilo abundantes dos locais de superfície activa do vagão rodas -shaped andaimes e o heteroátomo ligandos 40,41.
    5. Calcule o amounts de imobilizada L1 e L3 como se segue: Q E = (C 0 - C E) V / M, onde Q e é quantidade adsorvida, V é o volume da solução (L), m é a massa dos transportadores (g), e C 0 e C e as concentrações iniciais e sobrenadante da sonda, respectivamente. A quantidade de imobilizada L1 e L3 podem ser deverá ser de cerca de 0,09 mmol / g.
  2. Síntese de Au (III) 2--MSA
    NOTA: Aplicar blocos de construção protocolo para sintetizar Au (III) -MSA-2:
    1. Imobilizar uma 40 ml de solução de etanol a 0,1 M de brometo de dilauryldimethylammonium (DDAB) em 0,5 g de andaimes HOM-vagão em forma de roda, utilizando um evaporador rotativo para produzir em forma de rodas da carruagem monólitos HOM-DDAB.
    2. Dissolve-se 20 mg de 5--hydrophilic6-hidroxi (4-sulfonatofenilazo) -2-naftalenossulfónico sal dissódico do ácido (L2) do ligando em 80 ml de água Dl. Adicionar 0,5 g de monólitos HOM-DDAB sólidos. on remova a H 2 O solução através de filtração.
    3. Lavar HOM-DDAB-L2 com água desionizada até não L2 é eluída; em seguida, amostra seca a 65-70 ° C durante 4 h. Nota: 0,07 mmol de L2 ligando por grama de HOM andaime foi incorporada HOM-DDAB 42.
    4. Esclarecer o mecanismo de formação (MSA-2) com base na interacção L2-DDAB-sólido.

4. Estudos de lote para a detecção de Pd (II), Au (III) e Co (II) Íons

  1. Imergir 20 mg de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 em uma mistura de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões vagão em forma de rodas (ião concentração: 2 mg / L) ; ajustar o volume para 20 ml e o pH ao valor de pH apropriado, de 2, 7 e 5,2, respectivamente.
  2. Agitar mecanicamente misturas em um banho de água de temperatura controlada a 25 ° C durante 45 min a uma velocidade de agitação constante de 300 rpm.
  3. Filtro MSAs através de papel de filtro de 25 mm; após equilíbrio, usar a avaliação visual da cor e de reflectância measurem espectrosentos para determinar concentrações de íons.
  4. Determinar-se Pd (II), Au (III), e Co (II) como alvo as concentrações de iões através da comparação intensidades de reflectância de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 em λ máx 384, 486, e 537 nm, respectivamente, durante a adição de concentração desconhecida de amostras-alvo com os de concentração padrão de amostras-alvo.
  5. Realizar outras experiências utilizando alvo de Pd (II), Au (III), e Co (II) em concentrações de iões de o valor de pH óptimo de 2, 7 e 5,2, respectivamente, utilizando espectroscopia de UV-VIS. O parte por milhão (ppm, mg / L), uma parte por bilião (ppb, ug / L), e molar (mol / L) unidades são utilizadas para definir a concentração do ião alvo em solução.

5. Método para a remoção de Pd (II), Au (III), e Co (II) Iões

  1. Imergir 40 mg de cada MSA em forma de rodas da carruagem de uma mistura específica de Pd (II), Au (III), e Co (II), as concentrações de iões; ajustar o pH da mistura para valores específicos de 2, 7 e 5,2, respectivamente, num volume de 20 ml, e mistura-se agitar durante 2 horas à temperatura ambiente.
  2. Filtro MSAs sólidos e analisar filtrado por espectroscopia de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) 28-30.
  3. Calcule a isotérmica de Langmuir com base na seguinte equação 43:
    figure-protocol-1
    em que C é a concentração de iões e de destino, e Q é quantidade de ião alvo em equilíbrio nas solução, Q m (mg g -1 ·) é a quantidade de Pd (II), Au (III), ou Co (II) removido para iões formar a cobertura monocamada, K e G é a constante de equilíbrio de adsorção de Langmuir. Por exemplo, os dados indicam q m a prática remoção dos iões metálicos a partir do meio aquoso com eficiências de adsorção elevadas (97% -98%). Além disso, os valores de K L são consistentes com as taxas de adsorção / dessorção, indicando ensaios de adsorção de metais totalmente reversíveis.

6. Formação de metal-ligando constantes de ligação em forma de vagão rodas MSAs

  1. Determinar constantes de estabilidade (log K s) de [PD- (L1) 2], [Au- (L2)], e [Co (L3) 2] complexos a pH 2, 7 e 5,2, o que pode ser esperado a ser cerca de 5,8, 4,9, e 7,9, respectivamente.
  2. Calcular constantes de estabilidade de acordo com a seguinte equação 28-32:
    log K s = ([ML] S / [L] S) × [M]
    onde [M] é a concentração de livre de Pd (II), Au (III), ou Co (II), iões em solução; [L] representa a concentração de L livre (isto é, G não ligados à Pd (II), Au (III), ou Co (II), iões); e S subscrito refere-se à concentração total de Pd (II), Au (III), ou Co (II), iões na fase sólida do MSA em forma de rodas da carruagem.
  3. Determinar os limites de detecção (LOD) de MSAs de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões como se segue:
    LOD = 3σ / Ψ
    onde σ e Ψ é o desvio padrão e o declive da curva de calibração 40-42.

7. Sistema Experimental Selective-ion-extracção

NOTA: Certifique-específico e forte de metal-to-ligando de ligação da seguinte forma:

  1. Ajustar o pH da solução extraída com 2, 7, e 5,2 para o Pd (II), Au (III), e os iões Co (II). Alterar as concentrações de iões metálicos para interferir ≤5 vezes maiores do que as concentrações de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões alvo. Adicionar 2 ml de agente formador de complexo (por exemplo, 0,3-0,5 M / citrato de tartarato) a extraiu-se a solução antes da adição de iões alvo de restringir activamente a reacção de iões de Cu (II).

8. real extração de metais de Minas Urban

  1. Dissolver o conselho PCI em ácidos fortes para obter os íons metálicos em solução.
  2. MSAs Adicionar à solução contendo Pd (II), Au (III), e os iões Co (II) para extrair estes iões em contínuoMSAs.
  3. Filtro MSAs sólidos e analisar filtrado por ICP-MS.

Resultados

Cúbico Ia 3 d andaimes monolíticos gyroidal periódicas e MSAs vagão-em forma de roda com grande cilíndricos poros abertos (até 10 nm de diâmetro) foram fabricados usando assistida por pressão de modelagem direta com um sistema P123 copolímero microemulsão. Micrografias TEM dos MSAs mostrar canais vagão rodas como organizados em grandes tamanhos de domínio e em diferentes geometrias de orientação nas gyroidal bicontinuas cúbicos Ia 3 d mesoestruturas (Figura 1). Embora as sondas de L1, L2 e L3 foram directamente physisorbed nos andaimes monolíticas (~ 80 mg de sonda por grama de andaime), as MSAs fornecida controle sobre potencial lixiviação dos ligandos mediante lavagem, sentindo ensaios condição, e tratamento químico durante ciclos de regeneração / reutilização.

Roda de carroça poros forma-como destaque as cúbicos Ia de 3 d estruturas dos MSAs, como evidenciado pelas imagens TEM (Figura 1). oMicrografias HRTEM gravadas ao longo da faceta dominante na direção [111] indicam a formação de cúbico morfologia da superfície bi-contínuo 37-39. Seis vezes canais simétricas com diferentes interligações nanométricas em roda de vagão poros forma-como eram as características cúbicos estruturas Ia3d de rede de AFM (Figura 1, centro) 44. Além disso, o acordo na rede celular unidade de determinação por micrografias TEM (22,5 nm) com o parâmetro de célula unitária determinada pelo pequeno ângulo DRX (a = d 211 √6) indica a formação da morfologia cúbica Ia3d MSA.

O aparecimento de poros de diferentes formas geométricas neste orientação seis vezes em torno de cada padrão de roda vagão é a característica chave do controlado de Pd (II), Au (III), e Co (II) de difusão de iões, adsorção, e recuperação. A Figura 2B indica que geometrias de poros em forma uniforme e propriedades texturais do cúbica Ia 3 d MSA-1, MSA-2, e MSA-3 foram mantidos (área de superfície (S BET) de 560, 520, e 570 m 2 / g; volume de poros (V p) de 1,03, 0,98, e 1,09 cm3 / g, e de tamanho de poro (D / nm) de 8,2, 8,1, e 8,2 nM, respectivamente, como evidenciado resultados de isotérmica de N 2). Esta retenção da integridade estrutural cúbico Ia 3 d MSA foi utilizado para o desenho racional dos MSAs, para o qual o Pd (II), Au (III), e Co iões (II) foram detectadas com um tempo de resposta rápido, mesmo em nanomolar concentrações (Figura 3-5). Um número considerável de grupos orgânicos com potenciais sítios ativos funcionais estão fortemente ancorados nas superfícies de roda de carroça de poros via H-ligação e interações dispersivas com retenção da cúbico Ia 3 d geometria, como evidenciado pelos planos Bragg reflexão (hkl) (Figura 2A ). A formação de MSAs híbridos orgânico-inorgânicos estáveis ​​com adequadoalojamento de L1, L2, L3 e nos poros roda de vagão pode levar a não lixiviação dos ligantes durante os sensores íon metálico / captura / ensaios de remoção e processo de reutilização / valorização.

A especificidade e a sensibilidade da AFM em forma de rodas da carruagem para o alvo de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões foram controlados por ajustamento do pH a 2, 7 e 5,2, respectivamente. Estes valores de pH específicos são os mais adequados para o controlo e remoção de íons metálicos usando AFM (Figura 6A) seletivo, sensível e eficiente. O processo de quantificação para a detecção / captura de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões com MSA-1, MSA-2, e MSA-3 envolvido detecção de mudanças na intensidade da cor em tempos de resposta de cor (R t) de 2, 3, e 5 minutos, respectivamente. Para avaliar as sensibilidades das AFM, transições de cor no espectro de reflectância que podem ser detectadas pelo olho humano foram cuidadosamente monitorizados ao longo de uma vasta gama de concentrações de iões metálicos(0-5,000 mg / L). As figuras 6B-D mostram alterações na cor e refletância intensidade da MSA-1, MSA-2, e MSA-3 em λ max 384, 486 e 537 nm, respectivamente. Estas alterações indicam-metal-ligando eventos de ligação durante a formação do octaédrico [PD- (L1) 2], quadrada planar [Au- (L2)], e octaédrico [CO- (L3) 2] complexos (a estabilidade As constantes de estes complexos são mais elevados do que os de complexos de iões concorrentes; Figura 7) .A reflectância respostas espectrais dos MSAs indicou a eficiente detecção / reconhecimento de metais. Além disso, a Figura 6F mostra que as AFM são muito eficazes na remoção e monitorização de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de mina urbana e soluções LIB mais de uma vasta gama de concentrações (ug / L a mg / l) e, mesmo nos limites de baixa concentração de 0,19, 0,6 e 0,51? g / L, respectivamente.

As eficiências de íon-sensing / íon de remoção do wagon em forma de roda para a AFM de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões na ausência e na presença de iões interferentes foram avaliadas (Figura 7). Alterações significativas nos padrões de cor e os espectros de reflectância visível foram evidentes, na maioria dos casos, após a adição de 1 a 18 iões concorrentes [ou seja, (G1) de K (I), Na (I), Li (I), Ca (II ), Fe (III), e Cu (II); (G2) de Cd (II), Pb (II), Hg (II), Ni (II), Mn (II), Al (III); e (G3) de Bi (III), Zn (II), Dy (III), Er (III), Ho (III), e La (III)] para o Pd (II), Au (III), e Co (II) sistemas de íons, confirmando a remoção selectiva e acompanhamento eficaz do alvo (T) íons. Baixas concentrações de Ni (II), Cu (II) e Fe (III), iões de interferência, mas interferências foram eliminados usando 0,3-0,5 M / citrato de solução de tartarato como um agente supressor; Não ocorreram alterações significativas nos padrões de cor visível e re fl ectance espectros ocorreu depois da adição de concentrações elevadas de vários catiões nas condições de iões de detecção óptima / captura (pH 2, 7 e 5,2, 40 mg de AFM, volume de 20 ml, 25 ° C) (Figura 7). Estes resultados indicaram a identificação selectiva e captura de iões alvo de uma vasta gama de amostras reais contendo altas concentrações de iões concorrentes 45,46.

A reutilização da AFM em forma de rodas da carruagem foi avaliado através da análise do espectro de reflectância dos ensaios de detecção / de captura de iões alvo e determinar a eficiência de absorção (E%) como uma função do ciclo de regeneração / reutilização. O processo de reciclagem foi realizada por extracção do Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de MSA as superfícies (isto é, a descomplexação). Descomplexação foi conseguida por tratamento do Pd (II) -, Au (III) -, e Co (II) -MSAs com 0,1 M de HClO 4 0,1 M tioureia em 1% de HCl concentrado, e HCl 2 M, respectivamente. O tratamento foi realizado a descomplexação várias vezes para remover completamente o Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de as superfícies de MSA. UV-vis spectrosforam usadas cópia e ICP-MS para confirmar que as superfícies MSA estavam livres de metais (Figura 8). A eficiência de absorção para MSA-1, 2-MSA, e MSA-3 foram calculados como% (C / C 0), em que C é o alvo A concentração de iões de absorção por MSAs sólidos e C 0 é a concentração inicial de iões alvo. Os resultados indicaram que as funcionalidades dos MSAs em forma de roda de carroça foram mantidas ao longo de oito ciclos de regeneração / reutilização 46,47.

A recuperação de Pd (II) e Au (III) a partir de sucata eletrônica (ou seja, placas PCI) e Co (II) a partir de LIBs foi realizado em várias etapas:

A primeira fase foi a separação mecânica dos componentes da placa PCI moídas.

A segunda fase inclui um processo hidrometalúrgico de pré-tratamento, na qual as aparas da placa PCI de origem (e-resíduos) foram lixiviados numa mistura de H 2 SO 2 4-ND 0,2 MH 2 O 2 a 90 ° C durante 6 h para dissolver metais (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co e Zn) e uma suspensão de plástico parcialmente dissolvido e Pd (II) e Au (III ) íons 8. Após filtração de plásticos não dissolvidos, o resíduo foi lixiviado com um ácido conjugado de HCl e HNO 3 (3: 1) a 70 ° C durante 3 horas para formar uma solução solúvel de Pd (II), Au (III), de Ag (I ), Fe (III), Sn (IV) e Al (III), iões. O Fe (III), Sn (IV) e Al (III), iões de precipitar, aumentando o pH da solução até 4,5 utilizando NaOH a 2 M e filtrou-se. Foi precipitado de AgCl utilizando NaCl e filtração (Figura 9). Além disso, os componentes de resíduos LIBs foram tratados com HNO 3, conduzindo a uma mistura de Co (II), Ni (II), Mn (II), Li (I), Fe (III), e Al (III), iões.

A terceira etapa envolveu uma série de experiências de cada lote realizada em condições experimentais controladas. Nestas experiências, as soluções de lixiviação foram purificados, Pd (II) e Au (III)iões foram recuperados a partir das soluções de sucata electrónica, utilizando MSA MSA-1 e-2 (ver Figura 9), e Co (II) foi recuperada a partir dos produtos principais da solução usando LIB MSA-3 (Tabela 1). Após a remoção, o filtrado foi analisado por ICP-MS.

Na quarta etapa, as absorções percentuais de Pd (II) e Au (III) por MSA-1 e MSA-2 a partir de uma mistura mina compósito urbana real, [0,119 mg / L de Pd (II), 0,35 mg / L de Au (III ), 0,23 mg / L de Ag (I), 7,05 mg / l Cu (II), 5,78 mg / l de Ni (II), 13,35 mg / L de Fe (III), 7,09 mg / l de Al (III)] foram determinados. MSA-3 foi usada para estimar a recuperação de Co (II), iões de uma mistura compósita real LIB [1,75 mg / l de Co (II), 420 mg / l de Ni (II), 350 mg / l de Mn (II), 370 mg / L li (I), de 7 mg / L de Fe (III), 1 mg / l de Al (III)]. A eficiência de absorção de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 foi calculada como se segue: E% = C A / C E = C 0 - C e / C 0, em que C A é a absorção de concentração de iões alvo por MSAs sólidos, e C E e C 0 são as concentrações de iões alvo nas soluções equilibradas e inicial. A Tabela 1 apresenta os resultados para o estudo da amostra real da extracção de Pd (II), Au (III), e Co (II), utilizando as MSAs; as absorções percentuais de Pd (II), Au (III), e Co (II) foi de aproximadamente 79%, 68%, e 66%, respectivamente.

A quinta etapa envolveu experimentos de recuperação usando agentes de decapagem (Figura 3-5) para libertar Pd (II), Au (III) e Co (II) íons de superfícies MSA em forma de roda de carroça. A eficiência de recuperação (% R) foi calculada como se segue:% = R C R / C A, em que R é C a concentração de iões alvo libertados em solução por o agente de extracção. Análises de ICP-MS das soluções recolhidos indicavam que >> 98% dos iões metálicos nósre lançado pela química simples remoção (Tabela 1). Este resultado indica que os níveis de ultra vestigiais de Pd (II), Au (III), e Co (II), iões foram extraídas da mina urbana pelo MSAs.

figure-results-1
Figura 1. Investigação de geometria em forma de roda de carroça. Micrografias HRTEM do padrão de roda de carroça nas cúbicos Ia de 3 d estruturas dos MSAs. Centro: A forma de cristal.

figure-results-2
Figura 2. Determinação de parâmetros de rede de cristal e de superfície mesostructured de poros vagão-em forma de roda. Difratogramas (A) e N 2 adsorção / isotérmicas de dessorção (b) da forma de roda de carroça, Ia cúbicos de 3 d MSAs.

figure-results-3
Figura 3. engenharia sistemática do MSA-1. A fabricação de Pd (II) -MSA-1 e Co (II) -MSA-3 através do método assistido por pressão.

figure-results-4
Figura 4. engenharia sistemática do MSA-3. A fabricação de Co (II) -MSA-3 através do método assistido por pressão.

figure-results-5
Figura 5. engenharia sistemática da MSA-2. Fabricação de Au (III) -MSA-2 através do protocolo de blocos de construção.

figure-results-6
Figura 6. controlada de Pd (II) dependente do pH, Au (III), e Co (II) s-iãosistemas Ensing. (A) Os perfis de pH-resposta de MSA-1, MSA-2, e MSA-3 durante a detecção e de remoção de ensaios de alvo de Pd (II), Au vagão em forma de rodas (III), e Co (II), iões. A eficiência dos espectros de reflectância foi monitorizada como uma função do pH no λ max = 384, 486, e 537 nm, respectivamente. (B - D) concentração de iões alvo como uma função da reflectância de espectros MSA-1, 2-MSA, e MSA-3, respectivamente. (E) Cor mapeia para as MSAs com adição de 2 ppm de Pd (II), Au (III), e Co (II). (F) de traçagem de (R - R 0) vs. [M + n] para MSA-1, 2-MSA, e MSA-3. Nota: R e R representam 0 a reflectância da AFM com e sem a adição de iões alvo, respectivamente.

figure-results-7
Figura 7. Estudo da Pd (II), Au (III), e Co (II) sistemas selectivos de iões (A - C). A selectividade de MSA-1, 2-MSA, e MSA-3-vagão em forma de roda para Pd (II) (2 mg / L), Au (III) (1 mg / L), e Co (II) (2 mg / L) de iões de detecção e ensaios de remoção de iões. (D) a cor resposta sequencial ofMSA-1, MSA-2, e MSA-3 (em branco, isto é, de ensaio isento de metal) para alvo de Pd (II), Au (III), e os iões Co (II) mediante adição de interferir íons em single, binário, e grupos de íons (G1-G3).

figure-results-8
Figura 8. Reutilização de MSAs vagão em forma de rodas (A) Avaliação das vagão-em forma de roda, ópticos ensaios de detecção / remoção dos íons de destino após oito ciclos de regeneração / reutilização (concentração de íons alvo:. 2 mg / L; pH e os valores de tempo de resposta para o sinal de MSA-1, 2-MSA, e MSA-3: pH = 2, 7, umad 5,2, Rt = 2, 3, e 5 min; T = 25 ° C). (B) a eficiência de Captação vs. número ciclo de regeneração.

figure-results-9
Figura 9. real recuperação de Pd (II) e Au (III) íons de soluções de sucata eletrônica. Tratamento hidrometalúrgico de placas PCI e recuperação de Pd (II) e Au (III) íons de soluções de sucata eletrônica.

Íons alvo Alvo de íon-determinação Iões alvo (mg / L) Iões metálicos coexistiram (mg / L) E% R%
De Pd (II) C 0 0,119 Ag (I): 0,23, Au (III): 0,35, Al (III): 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7,05 79 97
C e 0,025 Ag (I): 0,225, Au (III): 0,351, Al (III): 7,11, Ni (II): 5,77, Fe (III): 13,32, Cu (II): 6,95
C R 0,0913 Ag (I): 0.00, Au (III): 0,001, Al (III): 0,00, Ni (II): 0,002, Fe (III): 0,005, Cu (II): 0,009
Au (III) C 0 0,35 Ag (I): 0,23, Pd (II): 0,119, Al (III): 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7,05 68 98
C e 0,11 Ag (I): 0,231, Pd (II): 0,118, Al (III): 7,00, Ni (II): 5,66, Fe (III): 13,29, Cu (II): 6,92
C R 0,235 Ag (I): 0.00, Pd (III): 0,002, Al (III): 0,00, Ni (II): 0,004, Fe (III): 0,003, Cu (II): 0,01
Co (II) C 0 1.75 Ni (II): 420, Mn (II): 350, Li (I): 370, Fe (III): 2.00, Al (III): 0,40 66,3 95
C e 0,59 Ni (II): 419,34, Mn (II): 350,06, Li (I): 370, Fe (III): 1.91, Al (III): 0,05
C R 1.15 Ni (II): 0,85, Mn (II): 0,00, Li (I): 0,00, Fe (III): 0,05, Al (III): 0,02

Tabela 1. A determinação quantitativa dos íons metálicos em amostras reais. ICP-MS dados analíticos para a recuperação de Pd (II), Au (III) e Co (II) íons em sucata eletrônica e soluções LIB.

Discussão

A procura mundial está a crescer para um meio para detectar com precisão e rapidez, selectivamente reconhecer, e recuperar-se Pd (II), Au (III), e Co (II), iões de sucata electrónica e soluções lib. Para resolver esta questão, em forma de roda de carroça, MSAs ópticos para detecção química / remoção / extração e recuperação desses íons metálicos foram desenvolvidos.

Na concepção dos MSAs, dois fatores-chave foram considerados os seguintes: (1) receptores e (2) a imobilização / transdução andaimes. Receptores ligantes orgânicos são responsáveis ​​pela selectividade das AFM; andaimes são responsáveis ​​pela estabilidade, reutilização e sensibilidade dos MSAs. Por causa dos seus canais altamente uniformes, grandes áreas de superfície, distribuição de tamanho de poro, e a estrutura das rodas da carruagem controlável, que é geralmente associada com a [111] projecção da morfologia da superfície bicontinua cúbico (Figuras 1 e 2), o vagão-based MSA roda Ia 3 dandaimes materiais mesoestrutura fornecida controlo sobre os potenciais exigências de este método de detecção / remoção / extracção e recuperação da seguinte forma: (1) a estabilidade do ligando-incorporação HOM sólido (isto é, nenhuma lixiviação dos ligandos mediante lavagem), (2) condições de detecção ensaios, e (3) condições de tratamento químico durante a regeneração / ciclos de reutilização (ou seja, após oito ciclos); alta cobertura ligando-superfície e dispersão; robustez mecânica; e eficiente de processamento de recuperação da minha urbana.

Para fabricar o desenho MSAs estável e robusto, o monofunctionalization da superfície de poro interna da roda do vagão ou a inclusão sucessiva de diferentes ligandos (isto é, L1, L2, e L3; Figuras 3-5) para os andaimes HOM podem ser alcançados por pressão assistida- co-condensação; os híbridos de alta ordem MSA-1 e MSA-3 foram obtidos utilizando L1 e L3, respectivamente. Criação controlada de MSA-2 baseou-se na sintonia fina padronização superfície óf O vagão arquiteturas roda andaimes mesoscópicos. Isto foi realizado usando um agente activo dispersível (DDAB) que conduziu à decoração densa de centros de sinalização L2 dentro das cavidades da roda de vagão de poros. Com estes modelos MSA, os iões metálicos podem interagir com radicais orgânicos por ligação não covalente (por exemplo, ligação de hidrogénio), a coordenação de metal, forças hidrofóbicas, de van der Waals, interacções π-¸, e efeitos electrostáticos e / ou electromagnéticos (Figuras 3-5 ). Nos ensaios de detecção, MSAs nanoengineered pode ser desencadeada por um alvo Pd (II), Au (III), ou Co (II) espécies de íons e transdução de sinais ópticos mensuráveis ​​sob pH sinérgica, temperatura de reação, eo tempo de contacto condições (tempo de resposta), permitindo a ligação dos metais em um bolso hidrofóbico ou hidrofílico ligando a ser imitada. A AFM desenvolvidos não só removido de Pd (II), Au (III), e Co (II) a partir de matrizes de iões complexos ambientais mas também fornecido um meio para um visual simplesestimativa colorimétrica da concentração de ião metálico; UV-vis de espectroscopia de reflectância sensivelmente quantificada a concentração de iões metálicos ao longo de um largo intervalo de concentrações (figuras 3-6). Assim, MSAs fornecer uma solução colorimétrico com base em simples e sensível para detectar alterações ao longo de uma vasta gama de concentrações de iões metálicos, bem como um meio sensível para a quantificação de iões alvo, evitando assim a necessidade de instrumentos sofisticados. Mesmo em concentrações ultravestigiais ≤0.19 (ug / L), uma mudança no sinal de espectros de reflectância dos sensores apareceu durante a formação dos complexos (Figura 1).

Em sistemas de detecção / remoção / extração de lote, uma grande vantagem da AFM em forma de roda de carroça é sua seletividade para íons alvo, impedindo assim obstáculo de interferir iões concorrentes. Figura 6 confirmou a retirada seletiva e monitoramento eficiente de Pd (II), Au (III) e Co (II) por íonsos MSAs ópticos. A alteração negligenciável nos sinais de reflectância da AFM na presença de iões competitivos indicaram que os quelatos fracos foram formados entre os metais concorrentes e L1, L2, L3 e, especificamente, a um pH de 2, 7 e 5,2, respectivamente. A selectividade dos MSAs pode ser atribuída à formação de octaédrica altamente estável [PD- (L1) 2], quadrada planar [Au- (L2)], e octaédrico [CO- (L3) 2] complexos.

Para julgar a relação custo-eficácia, a reciclabilidade e durabilidade dos MSAs vagão em forma de rodas depois de repetidos de regeneração / ciclos de reutilização foram investigados. A figura 8 mostra que os MSAs manteve uma elevada eficiência de detecção / remoção / extração de Pd (II), Au ( III) e Co (ciclos II) íons sobre a regeneração repetida / reutilização, apesar de eficiência global diminuiu ligeiramente, após o sexto ciclo de regeneração / reutilização. A estabilidade da cúbico Ia 3 d mesoestrutura e a incorporação de L1, L2 e L3 no ouderada poros (induzidas pela forte H-ligação e interações dispersivas) vagão-em forma de roda desempenham papéis importantes na manutenção da funcionalidade do sistema / captura de iões de detecção através de vários ciclos de regeneração / reutilização (ver Figura 7).

Recuperando-se Pd (II), Au (III) e Co (II) íons da mina urbano pode ajudar a limitar o dano ambiental associado mineração destes metais, especialmente no que diz respeito ao impacto sobre a terra e clima. Usando amostras de minas urbanas reais, os resultados mostraram que os MSAs aqui descritos pode recuperar seletivamente Pd e Au de lixo eletrônico, e Co a partir LIBs descartados (Tabela 1 e Figura 9), mas prático, processo evolutivo continua a ser desafio para o futuro aplicabilidade da recuperação de metal da minha urbana.

Com base no protocolo de gestão proposto, dois componentes-chave desempenham um papel importante na acessibilidade íon metálico melhorada, capacidade de adsorçãoE recuperação durante os processos heterogêneos. Em primeiro lugar, os grandes proporções de superfície para volume e poros cilíndricos abertos da roda de vagão cúbicos Ia 3 d mesoestruturas (AFM) promover a montagem ligando de orientação (como evidenciado pela interacção flexível de Pd (II), Au (III), e Co (II) com iões de L1, L2 e L3 e a elevada afinidade do ligando de metal-a-eventos de ligação) (Figuras 3-5). Em segundo lugar, os processos de adsorção / detecção / de extracção selectivos dependerá principalmente da estrutura do agente quelante, as condições experimentais (particularmente Ph), a composição do sistema de iões, as concentrações de iões de metal e metal-ligando de ligação de eventos. Embora este protocolo mostra avanços significativos na qualidade e eficiência dos métodos de recuperação, são necessários mais esforços para que eles possam ser usados ​​em outros aplicabilidade exigente de resíduos ambientais, no qual eles enriquecido com altas doses de metais ativamente competitivos como Cu (II), Fe (III) umd iões Ni (II).

Em conclusão,,,-vagão em forma de roda MSAs eficiente e econômica têm desenvolvido para a recuperação de paládio, ouro e metais cobalto da mina urbana. Os resultados mostram evidências de que as AFM será útil em fornecer uma rota para um fornecimento sustentável de ouro, paládio, cobalto e para satisfazer as necessidades da sociedade moderna.

Divulgações

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

Este trabalho foi financiado pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia e do Ministério do Meio Ambiente, Governo do Japão.

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Tetrametilortossilicato (TMOS)Sigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 681-84-5Peso molecular 152,22; Fórmula Linear Si(OCH3)4; 218472-500G
Poli(etilenoglicol)-bloco-poli(propilenoglicol)-bloco-poli(etilenoglicol), PEG-PPG-PEG, Pluronic® P-123Sigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 9003-11-6média Mn ~5,800
Citrato de sódio tribásico desidratadoSigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 6132-04-3Fórmula Linear HOC (COONa) (CH2< / sub>COONa) < sub>2< / sub> · 2H < sub>2< / sub>O; Peso molecular 294,10; S4641-500G
Pentadecano, C15Sigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 629-62-9Fórmula Linear CH3(CH2)13CH3; Peso molecular 212,41
N-ciclohexil-3-aminopropano ácido sulfônico (CAPS)Dojindo Chemicals (Japão)343-00484, Lote.DE132Fórmula linear C9H19NO3S, M1254-250G, Peso molecular 221,32
2-Nitroso-1-naftol (NN)Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)Número do Produto N0267Fórmula Linear ONC10H6OH, M1254-250G, Peso Molecular 173.17
Amarelo Sunset FCFSigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 2783-94-0Fórmula empírica (notação de Hill) C16H10N2Na2O7S2, Peso Molecular 452.37, 465224-25G
DifeniltiocarbazonaSigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 60-10-6Fórmula Linear C6H5NHNHCSN=NC6H5, Peso Molecular 256.33, 194832-10G
Ácido 4-hidrazinobenzóicoSigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 619-67-0Fórmula Linear H2NNHC6H4CO2H, Peso Molecular 152.15, 246395-25G
Dissulfeto de carbonoSigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 75-15-0Fórmula Empírica (Notação Hill) CS2, Peso Molecular Molecular 76.14, 335266-100ML
Etanol absolutoSigma– Aldrich Company Ltd. (EUA)Número CAS 64-17-5Fórmula Linear CH3CH2OH, Peso Molecular 46.07, 24102-1L-R
Difração de Raios-X em pó de pequeno ângulo (XRD) padrões de difração de raios X (XRD) de pó de pequeno ângulo foram medidos usando um difratômetro de 18 kW (Bruker D8 Advance) com radiação monocromática CuKα e com reflexos de espalhamento registrados para 2θ ângulos entre 0,1° e 6,5° correspondendo ao espaçamento d entre 88,2 e 1,35 nm. Primeiro, as amostras de pó foram moídas e espalhadas em um porta-amostras. As amostras foram digitalizadas na faixa de 2θ = 0,1° – 6.5° com tamanho de passo de 0,02°. Confirmar a resolução dos picos de difração com reprodutibilidade padrão em 2θ (± 0,005), a medição da amostra foi registrada usando monocromador de grafite e Gö detectores de espelho bel. Ambos os detectores foram usados para gerar a geometria do feixe de foco e o feixe primário paralelo. A medição da amostra foi repetida três vezes sob rotação em vários graus (15°, 30° e 45°).
N2 adsorção– isotermas de dessorção O analisador BELSORP MIN-II (JP. BEL Co. Ltd)N2 adsorção– as isotermas de dessorção foram medidas usando um analisador BELSORP MIN-II (JP. BEL Co. Ltd) em 77 K. A distribuição do tamanho dos poros foi determinada a partir das isotermas de adsorção usando a teoria funcional da densidade não local (NLDFT). A área de superfície específica (SBET) foi calculada usando dados de adsorção multiponto de um segmento linear das isotermas de adsorção N2 usando Brunauer– Emmett– Teoria do Teller (BET). Antes da análise isotérmica N2, todas as amostras preparadas foram pré-tratadas a 100 ° C por 8 horas sob vácuo até que a pressão fosse equilibrada para 10− 3 Torr.
Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) JEOL JEM modelo 2100Fmicroscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) foi realizada usando um microscópio JEOL JEM modelo 2100F. A FCTEM foi conduzida a uma tensão de aceleração de 200 kV para obter uma resolução de rede de 0,1 nm. As imagens HRTEM foram gravadas usando uma câmera CCD. Na caracterização do HRTEM, a amostra foi dispersa em solução de etanol usando um limpador ultrassônico e, em seguida, lançada em uma grade de cobre. Antes de inserir as amostras na coluna HRTEM, a grade foi seca a vácuo por 20 min. Os microanalisadores de raios X por dispersão de energia (EDX) foram registrados empregando o Horiba EDS-130S, que se conectou diretamente ao Hitachi FE-SEM S-4300. O mapeamento elementar de todas as amostras foi realizado com os microanalisadores de raios X por dispersão de energia com tensão de aceleração de 30 kV. Dez pontos distintos foram analisados por amostra, o que resultou em limites de confiança de 99% de ± 0,01 na fração molar de cada cátion (com sua soma normalizada para a unidade). 
Espectrofotômetro UV-Vis-NIRShimadzu 3700O espectro de absorbância do material dos nanocoletores foi medido pelo espectrofotômetro UV-Vis-NIR (Shimadzu 3700).
Espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)Perkin Elmer Elan-6000 ICP-MSNa remoção seletiva, as concentrações de íons metálicos foram determinadas por ICP-AES. O instrumento foi calibrado usando quatro soluções-padrão contendo 0, 0,5, 1,0 e 2,0 mg/L (para cada elemento) e o coeficiente de correlação da curva de calibração foi superior a 0,9999.
espectrometria de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES)PerkinElmer Elan-6000 
Os Microscópio A

Referências

  1. Chung, S. -W., Murakami-Suzuki, R. A Comparative study of e-waste recycling systems in Japan, South Korea and Taiwan from the EPR perspective: Implications for Developing Countries. Promoting 3Rs in developing countries-Lessons from the Japanese experience. Kojima, M. , Institute of Developing Economies, JETRO. 125-145 (2008).
  2. Li, J., Lu, H., Guo, J., Xu, Z., Zhou, Y. Recycle technology for recovering resources and products from waste printed circuit boards. Environ. Sci. Technol. 41 (6), 1995-2000 (2007).
  3. Ammen, C. W. Recovery and Refining of Precious Metals. , Springer. New York. 99-138 (1984).
  4. Hageluken, C. Recycling the platinum group metals: A European Perspective. Platinum Metals Rev. 56 (1), 29-35 (2012).
  5. Hall, W. J., Williams, P. T. Separation and recovery of materials from scrap printed circuit boards. Resour. Conserv. Recy. 51 (3), 691-709 (2007).
  6. Tuncuk, A., Stazi, V., Akcil, A., Yazici, E. Y., Deveci, H. Aqueous metal recovery techniques from e_scrap: Hydrometallurgy in recycling. Miner. Eng. 25 (1), 28-37 (2012).
  7. Huang, K., Guo, J., Xu, Z. Recycling of waste printed circuit boards: A review of current technologies and treatment status in China. J. Hazard. Mater. 164 (2-3), 399-408 (2009).
  8. Oh, C. J., Lee, S. O., Yang, H. S., Ha, T. J., Kim, M. J. Selective leaching of valuable metals from waste printed circuit boards. J. Air Waste Manage. 53 (7), 897-902 (2003).
  9. Birloaga, I., De Michelis, I., Ferella, F., Buzatu, M., Vegliò, F. Study on the influence of various factors in the hydrometallurgical processing of waste printed circuit boards for copper and gold recovery. Waste Manage. 33 (4), 935-941 (2013).
  10. Park, Y. J., Fray, D. J. Recovery of high purity precious metals from printed circuit boards. J. Hazard. Mater. 164 (2-3), 1152-1158 (2009).
  11. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismael, M., Khairy, M., Awual, M. R. Optical mesosensors for monitoring and removal of ultra-trace concentration of Zn(II) and Cu(II) ions from water. Analyst. 137 (22), 5208-5214 (2012).
  12. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismael, M., Khairy, M., Awual, M. R. Mesoporous aluminosilica sensors for the visual removal and detection of Pd(II) and Cu(II) ions. Microporous Mesoporous Mater. 166, 195-205 (2013).
  13. Khairy, M., El-Safty, S. A., Shenashen, M. A. Environmental remediation and monitoring of cadmium. TrAC Trends Anal. Chem. 62, 56-68 (2014).
  14. Elci, L., Soylak, M., Buyuksekerci, E. B. Separation of gold, palladium and platinum from metallurgical samples using an amberlite XAD-7 resin column prior to their atomic absorption spectrometric determination. Anal. Sci. 19 (12), 1621-1624 (2003).
  15. Medved, J., Bujdos, M., Matus, P., Kubova, J. Determination of trace amounts of gold in acid-attacked environmental samples by atomic absorption spectrometry with electrothermal atomization after preconcentration. Anal. Bioanal. Chem. 379 (1), 60-65 (2004).
  16. Liu, P., Pu, Q., Su, Z. Synthesis of silica gel immobilized thiourea and its application to the on-line preconcentration and separation of silver, gold and palladium. Analyst. 125 (1), 147-150 (2000).
  17. El-Safty, S. A. Functionalized hexagonal mesoporous silica monoliths with hydrophobic azo- chromophore for enhanced Co(II) ion monitoring. Adsorption. 15 (3), 227-239 (2009).
  18. Zhao, J. M., Shen, X. Y., Deng, F. L., Wang, F. C., Wu, Y., Liu, H. Z. Synergistic extraction and separation of valuable metals from waste cathodic material of lithium ion batteries using Cyanex272 and PC-88A. Sep. Purf. Technol. 78 (3), 345-351 (2011).
  19. Swain, B., Jeong, J., Lee, J. C., Lee, G. H., Sohn, J. S. Hydrometallurgical process for recovery of cobalt from waste cathodic active material generated during manufacturing of lithium ion batteries. J. Power Sources. 167 (2), 536-544 (2007).
  20. El-Safty, S. A., Awual, M. R., Shenashen, M. A., Shahat, A. Simultaneous optical detection and extraction of cobalt(II) from lithium ion batteries using nanocollector monoliths. Sens. Actut. B Chem. 176, 1015-1025 (2013).
  21. Barefoot, R. R., Van Loon, J. C. Recent advances in the determination of the platinum group elements and gold. Talanta. 49 (1), 1-14 (1999).
  22. Gureva, R. F., Savvin, S. B. Spectrophotometric methods for determining noble metals. J. Anal. Chem. 57 (11), 980-996 (2002).
  23. Zhang, S., Pu, Q., Liu, P., Sun, Q., Su, Z. Synthesis of amidinothioureido-silica gel and its application to flame atomic absorption spectrometric determination of silver, gold and palladium with on-line preconcentration and separation. Anal. Chim. Acta. 452 (2), 223-230 (2002).
  24. Hinds, M. Determination of gold, palladium and platinum in high purity silver by different solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry methods. Spectrochim. Acta B. 48 (3), 435-445 (1993).
  25. Elshehy, E. A., El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Khairy, M. Design and evaluation of optical mesocaptor for the detection/recovery of Au(III) from an urban mine. Sens. Actuat. B Chem. 203, 363-374 (2014).
  26. Safavi, A., Shams, E. Highly sensitive and selective measurements of cobalt by catalytic adsorptive cathodic stripping voltammetry. Talanta. 51 (6), 1117-1123 (2000).
  27. Singh, A. K., Mehtab, S., Saxena, P. A novel potentiometric membrane sensor for determination of Co2+based on 5-amino-3-methylisothiazole. Sens. Actut. B-Chem. 120 (2), 455-461 (2007).
  28. Shenashen, M. A., Elshehy, E. A., El-Safty, S. A., Khairy, M. Visual monitoring and removal of divalent copper, cadmium, and mercury ions from water by using mesoporous cubic Ia3d aluminosilica sensors. Sep. Purif. Technol. 116, 73-86 (2013).
  29. Shenashen, M. A., El-Safty, S. A., Elshehy, E. A. Architecture of optical sensor for recognition of multiple toxic metal ions from water. J. Hazard. Mater. 260, 833-843 (2013).
  30. Khairy, M., El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Elshehy, E. A. Hierarchical inorganic-organic multi-shell nanospheres for intervention and treatment of lead-contaminated blood. Nanoscale. 5 (17), 7920-7927 (2013).
  31. El-Safty, S. A., Khairy, M., Ismael, M. Visual detection and revisable supermicrostructure sensor systems of Cu(II) analytes. Sens. Actut. B-Chem. 166-167, 253-263 (2012).
  32. Rampazzo, E., Brasola, E., Marcuz, S., Mancin, F., Tecilla, P., Tonellato, U. Surface modification of silica nanoparticles: a new strategy for the realization of self-organized fluorescence chemosensors. J. Mater. Chem. 15 (27-28), 2687-2696 (2005).
  33. Han, W. S., Lee, H. Y., Jung, S. H., Lee, S. J., Jung, J. H. Silica-based chromogenic and fluorogenic hybrid chemosensor materials. Chem. Soc. Rev. 38 (7), 1904-1915 (2009).
  34. Shenashen, M. A., El-Safty, S. A., Elshehy, E. A., Khairy, M. Hexagonal-prism-shaped optical sensor/captor for the optical recognition and sequestration of PdII ions from urban mines. Eur. J. Inorg. Chem. 2015, 179-191 (2015).
  35. Ros-Lis, J. V., Casasus, R., Comes, M., Coll, C., Marcos, M. D., Martinez-Manez, R., Sancenon, F., Soto, J., Amoros, P., El Haskouri, J., Garro, N., Rurack, K. A mesoporous 3D hybrid material with dual functionality for Hg2+ detection and adsorption. Chem. Eur. J. 14, 8267-8278 (2008).
  36. Jung, J. H., Lee, J. H., Shinkai, S. Functionalized magnetic nanoparticles as chemosensors and adsorbents for toxic metal ions in environmental and biological fields. Chrm. Soc. Rev. 40 (9), 4464-4474 (2011).
  37. El-Safty, S. A., Hanaoka, T. Microemulsion liquid crystal templates for highly ordered three-dimensional mesoporous silica monoliths with controllable mesopore structures. Chem. Mater. 16 (9), 384-400 (2004).
  38. El-Safty, S. A., Hanaoka, T. Fabrication of crystalline, highly ordered three-dimensional silica monoliths (HOM-n) with large, morphological mesopore structures. Adv. Mater. 15 (22), 1893-1899 (2003).
  39. El-Safty, S. A., Hanaoka, T. Monolithic nanostructured silicate family templated by lyotropic liquid-crystalline nonionic surfactant mesophases. Chem. Mater. 15 (22), 2892-2902 (2003).
  40. Balaji, T., El-Safty, S. A., Hanaoka, T., Matsunaga, H., Mizukami, F. Optical sensors-based nanostructured cage materials for detection of toxic metal ions. Angew. Chem. Int. Ed. 45 (43), 7202-7208 (2006).
  41. Huang, J., Gao, X., Jia, J., Kim, J. -K., Li, Z. Graphene oxide-based amplified fluorescent biosensor for Hg2+ detection through hybridization chain reactions. Anal. Chem. 86 (6), 3209-3215 (2014).
  42. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismael, M., Khairy, M. Mesocylindrical aluminosilica monolith biocaptors for size-selective macromolecule cargos. Adv. Funct. Mater. 22 (14), 3013-3021 (2012).
  43. Kreno, L. E., Leong, K., Farha, O. K., Allendorf, M., Van Duyne, R. P., Hupp, J. T. Metal Organic Framework Materials as Chemical Sensors. Chem. Rev. 112 (3), 1105-1125 (2012).
  44. El-Safty, S. A., Hanaoka, T., Mizukami, F. Large scale design of cubic la3d mesoporous silica monoliths with high order, controlled pores, and hydrothermal stability. Adv. Mater. 17 (1), 47-53 (2005).
  45. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A. Mercury-ion optical sensors. Trends Anal. Chem. 38 (1), 98-115 (2012).
  46. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismail, A. A. A multi-pH-dependent, single optical mesosensor/captor design for toxic metals. Chem. Commun. 48 (77), 9652-9654 (2012).
  47. Shenashen, M. A., El-Safty, S. A., Elshehy, E. A. Monolithic scaffolds for highly selective ion sensing/removal of Co(II), Cu(II), and Cd(II) ions in water. Analyst. 139 (24), 6393-6405 (2014).

Reimpressões e permissões

Etiquetas

Recuperação de PaládioDetecção de OuroExtração de CobaltoSensores MesoporososPoros em Formato de Roda de CarroçaReconhecimento ÓpticoAdsorção SeletivaRecuperação de Íons MetálicosRemediação Ambiental
Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça
Fale conosco
Recomendar à biblioteca

Privacidade

Termos de Uso

Políticas

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados.