【48812】上海交大罗金明副教授在世界尖端期刊Nature Communications宣布使用具有本钱效益的热解碳从电子抛弃物浸出液中高效收回黄金

  跟着电子设备使用量的迅猛增加，电子抛弃物（E-waste）成为21世纪增加最快的固态废料，每年增加率约为4%。电子抛弃物不仅对环境和人类健康构成严重要挟，还因其含有很多不行再生资源如黄金而具有巨大的经济潜力。电子抛弃物中的黄金含量比矿石中的高10至100倍，其湿法冶金消化液也含有高浓度的黄金（高达2000毫克每升），是抱负的黄金收回资源。但是，传统收回办法如溶剂萃取和电化学复原工艺杂乱且贵重。相比之下，吸附法因其低本钱、操作简略快捷且无二次污染，更具规模化使用远景。但传统吸附剂在电子抛弃物杂乱水化学条件下表现出挑选性差、结构不稳定等问题，因而，亟需开发经济可行且可继续的新式吸附剂。

  为进步E-waste中黄金收回工艺的经济效益，研讨团队选取廉价的海藻酸钠生物质作为碳源，经过改变热解温度精密调控资料的微观结构和物理化学特性，取得了一系列不同石墨化程度及氧基团含量的热解碳吸附剂。透射电子显微镜（TEM）图画显现了其丰厚的多孔结构和石墨化微晶体。X射线光电子能谱（XPS）和电导率测验标明，跟着热解温度的升高，热解碳的石墨化程度和导电性显着进步，有助于电子传递和金离子复原。

  图2展现了热解碳在黄金收回中的高效功能。首要，经过等温吸赞同动力学试验评价了热解碳的吸附功能，发现700℃热解取得的PyC700有着十分显着最优功能，其理论吸附容量为2829.7 mg g−1，传质系数为1.73 × 10−8 m s−1。在不同初始浓度下，PyC700展现了快速的金收回动力学，并且在较宽浓度范围内表现出高收回容量。此外，PyC700在不同pH值和离子强度下仍能坚持高效收回效能。特别是关于共存金属离子的搅扰，PyC700展现了极高的挑选性，分配系数Kd约为3.1 × 108 mL g-1。这些依据成果得出，PyC700在实践抛弃电子设备浸出液中的黄金收回中具有巨大的使用潜力和经济效益。

  图3、图4分别为热解碳吸附剂收回黄金机理的表征和理论核算成果。热解碳外表的芳香结构供给了要害的电子源，经过水中羟基化进程一起生成电子和酚羟基，用于复原金离子。XPS和FTIR剖析显现，金吸附进程中，热解碳的石墨化碳结构产生氧化，石墨化结构中的sp2-杂化碳转变为sp3-杂化碳。试验和理论核算提醒了水分子在热解碳外表解离为羟基离子和质子，羟基离子诱导芳香结构羟基化，生成更多的酚羟基并供给电子用于高价金的复原。DFT核算标明，氯络合态的金离子经过逐渐脱氯反响构成金-氯中间体，这一团簇状中间体随后逐渐复原生成金核，降低了整个复原进程的反响能垒。

  热解碳表现出高收回才能、优异挑选性和广泛适用性，特别是在实践CPU浸出液中能高效收回高纯度黄金（99.82%，23.96K）。技术经济剖析进一步证明，根据热解碳的黄金收回工艺展现了明显的经济效益，投入产出比高达1370%。

  综上，研讨团队经过精心规划并合成了海藻酸盐衍生的热解碳，成功完成了高效挑选性地从电子抛弃物浸出液中收回黄金，为电子抛弃物资源化使用供给了新途径与新思路。该研讨不仅在原子水平上提醒了热解碳外表的电子供体机制和金核逐渐复原的进程，还经过技术经济剖析证明了热解碳在实践使用中的高经济效益与环保优势。此项工作为规划更高效、更绿色的黄金收回吸附剂供给了重要的理论按照和实践辅导，展现了其在可继续城市采矿和其他相关使用中的广泛潜力。

  上海交通大学环境科学与工程学院博士后付开星为论文榜首作者，副教授罗金明为通讯作者。其他首要合作者包含青岛大学化学化工学院刘霞副教授，南京大学环境学院张孝林副教授，湖南大学土木工程学院周石庆教授，上海交通大学环境科学与工程学院朱南文教授，湘潭大学化学学院裴勇教授。上述合作者均对本研讨工作给予了全力支持与协助。

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