活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭对硫代硫酸金的回收率，通过在活性炭的多孔结构中添加硫醇基团提高硫代硫酸金的回收率。

　　怎么用活性炭回收金，氰化法是湿法冶金金回收中常用的技术，矿浆由活性炭吸附解吸来提取金。由于氰化物具有高毒性，因此对环境也很危险。本次介绍的是一种替代方法，使用硫代硫酸盐浸出金，再使用活性炭进行吸附解吸来提取金，这是一种可能替代氰化物的创新且环保的替代方法。此外，硫代硫酸盐比氰化物便宜。金可以在室温下以氧气和硫代硫酸盐为配体溶解，但反应较慢。铜和氨可以改善金的溶解并将反应速率提高20倍。所以本次研究用硫代乙醇酸浸渍在微孔活性炭上以测试活性炭对金的吸附能力。

　　在活性炭内添加硫代乙醇酸

　　活性炭在室温下液相浸渍。通过将硫代乙醇酸在异丙醇中搅拌48小时，将活性炭浸入硫代乙醇酸。然后，将碳过滤并用去离子水洗涤几次。再次过滤活性炭，并在70°C的烤箱中干燥4小时。未改性的活性炭也要在表征之前进行洗涤和干燥，在吸附研究中浸渍和未改性的活性炭均用作吸附剂。此外，硫醇浸渍的活性炭的结构，形态和元素分析是通过具有X射线色散微量分析仪(SEM-EDS)的扫描电子显微镜进行的。图1中的SEM图像显示连续的微孔和中孔，它们应在硫代乙醇酸浸渍中起重要作用，能促进金的转移。

　　图1：硫醇浸渍的活性炭的扫描电子显微镜(SEM)图像。

　　活性炭对金吸附的影响

　　图2a示出了关于用硫醇浸渍的活性炭进行的吸附测定的金回收曲线。该曲线显示了所测活性炭浓度的大致线性趋势。但是，随着碳浓度的增加，预计该曲线将渐近。在水溶液中搅拌的硫醇和活性炭中浸渍的硫醇之间的金吸附没有差异。实际上，两种活性炭均达到91%的金回收率，这与不具有回收金能力的未改性活性炭形成鲜明对比。但是，当活性炭量减少时硫醇浸渍的活性炭的金回收率较低。金回收率的这种差异可以通过可与金反应的硫醇量来解释。一方面，当巯基乙醇酸在水性介质中时，可立即进入以形成金络合物，并且金的回收过程更为有效。另一方面，当将巯基乙酸浸渍在活性炭表面上时，硫金硫酸盐络合物必须首先到达活性炭的表面，然后金才能在活性炭内转移。因此，传质阻力被添加到吸附过程。图2b中所示的等温线也证明了这种行为。在吸收率上观察到的这种改善与浸渍活性炭中的硫醇的当量浓度有关，其大约为0.02mol·L-1。

　　图2：浸有硫代乙醇酸的活性炭吸附金(a)金的回收曲线(b)等温线。

　　活性炭对金回收率的测试方法

　　使用具有硫醇浸渍的活性炭，以50 g·L-1的溶液比率和30 rpm的搅拌速度进行洗脱测试24小时。洗脱过程完成后，进行过滤，从洗脱的活性炭中分离出浓溶液。然后，用去离子水洗涤活性炭以洗脱剩余的金。使用原子吸收分光光度法分析强溶液。将洗脱的活性炭干燥，并通过火法评估保留的金。

　　活性炭对硫代硫酸金的吸附机理

　　黄金在活性炭中的吸附显然与巯基乙酸的存在有关。硫醇基团，特别是巯基乙酸钠，可以还原二硫键，随后，它们可以通过插入过渡金属离子而被重新氧化。该特性用于获得角蛋白金属配合物的纳米颗粒。从这个意义上讲，巯基乙酸根阴离子的巯基可能会破坏硫代硫酸金络合物的二硫键(SS)。因此，两个中间物种可以形成和重排，形成金巯基乙复杂和亚硫酸氢钠。四个明显不同的化学环境中硫基团在活性炭上的插入。这些是硫醇，二硫化物，亚磺酸和磺酸。随后，由于金的吸附，巯基和二硫键的结合能增加，这意味着只有这两个基团才赋予活性炭从硫代硫酸盐溶液中回收金的能力。表明吸附过程可能涉及硫代硫酸盐和巯基乙酸盐之间的配体交换，如图3所示。

　　图3：在水溶液中与硫代乙醇酸一起搅拌的未改性活性炭回收金的建议机理。

　　对于硫代硫酸金配合物在硫醇修饰的活性炭上的吸附过程。活性炭能回收溶液中91%的金。洗脱测试表明巯基乙酸金复合物对活性炭具有很强的亲和力。基于紫外可见光谱和循环伏安法，证明了一种新的硫醇金配合物的存在。该络合物负责用活性炭回收金，并且是由巯基乙酸根离子和硫代硫酸金络合物之间的相互作用形成的。硫醇基团可能破坏硫代硫代硫酸盐络合物的二硫键并形成新的金络合物。未来使用活性炭对硫代硫酸金的回收可能代替氰化法回收金。

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