【摘 要】
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黄金不但在人类社会的经济活动中发挥重要作用,也广泛应用于电子、催化、电镀和燃料电池等工业领域。由于自然矿产资源的不断枯竭以及人们对黄金需求的不断增长,从低品位材料中回收黄金变得越来越重要。因此,研发从低浓度含金氯化溶液中高效提取金的技术具有十分重要的现实意义。溶剂萃取法从盐酸介质中萃取低浓度金需使用大量的有机溶剂。许多有机溶剂能够燃烧、挥发性强,使用有中毒的风险,还会对环境造成污染。针对溶剂萃取技
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黄金不但在人类社会的经济活动中发挥重要作用,也广泛应用于电子、催化、电镀和燃料电池等工业领域。由于自然矿产资源的不断枯竭以及人们对黄金需求的不断增长,从低品位材料中回收黄金变得越来越重要。因此,研发从低浓度含金氯化溶液中高效提取金的技术具有十分重要的现实意义。溶剂萃取法从盐酸介质中萃取低浓度金需使用大量的有机溶剂。许多有机溶剂能够燃烧、挥发性强,使用有中毒的风险,还会对环境造成污染。针对溶剂萃取技术存在的问题,本文开展了应用聚合物嵌合膜（PIM）从酸性溶液中萃取Au（III）的研究。PIM膜技术以极少量的离子液体为载体,将萃取和反萃取过程合并为一步进行,具有萃取效率高,膜稳定性好,环境友好等优点。本方法为低浓度金离子的高效回收利用提供了绿色高效的分离技术。1.制备两种ILs[A336][P507]、[A336][P204],利用一些表征手段如红外、质谱和核磁对其表征,对所合成的离子液体[A336][P507]和[A336][P204]分别对HCl溶液中的金（III）的萃取能力进行了研究。考察了反应平衡时间、反应温度、料液相HCl浓度、料液相离子液体浓度、金（III）的初始浓度、NaCl浓度等参数的影响。结果表明,在最佳条件下,[A336][P507]和[A336][P204]对金的萃取效率分别可达到99.96%和99.92%。通过红外光谱、紫外光谱等测试方法对所使用的离子液体[A336][P507]萃取金的机理进行分析,结果表明,离子液体阴离子[P507]-与金发生了配位反应,生成AuCl3?[A336][P507]萃合物。同时,载金离子液体中的金可用酸性硫脲或亚硫酸钠高效反萃。2.以[A336][P507]为萃取剂,PVDF为聚合物骨架,NPOE为塑化剂成功制备出聚合物嵌合膜（PIM）。利用一些表征手段如热重、接触角和扫描电镜等对其进行表征,结果表明合成的PIM表面平整,膜内具有大孔径通道,有利于萃取反应的进行。利用合成的PIM对在酸性环境中的金（III）进行萃取研究,考察了聚合物嵌合膜的组成、HCl浓度、NaCl浓度、Na2SO3浓度和金（III）初始浓度等参数的影响,优化出最佳的工艺条件。当膜的组成为60 wt%PVDF-30 wt%[A336][P507]-10 wt%NPOE时,在最优条件下,当反应时间达到24 h后,该体系对金（III）的萃取率和反萃率分别为99.08%和95.86%。对金的传质动力学进行了研究,结果表明金的传质系数可达到12.25×10-6 m/s。3.为了进一步提高PIM分离过程的传质效率,设计出一种PIM萃取-电沉积协同回收金的方法。以50 wt%PVDF-40 wt%[A336][P507]-10 wt%NPOE为PIM膜,在反萃相施加电压,金从待萃相通过PIM膜迁移至反萃相后即被电沉积在铜电极上。考察了HCl浓度、电解电压、Na2SO3浓度、NaCl浓度、聚合物嵌合膜组成等参数的影响,优化出最佳的工艺条件。结果表明,以[A336][P507]为载体合成的PIM对金（III）的萃取率和沉积率分别为99.26%和97.91%,而反萃相中残存金仅为1.33%。同时发现,在反萃相中施加电压后,金的迁移速率大幅提高。金的传质系数由无电压情况的18.22×10-6 m/s显著增加至施加1.50 V电压时的26.95×10-6m/s。PIM协同电沉积的方法达到了萃取和电沉积的目的,为以后的工业应用提供了新的研究思路,其发展前景不可估量。
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