活性炭和石墨對(duì)金的吸附性能的影響研究

劉 鵬

（貴州大學(xué)，貴州 貴陽 550025）

在人類的活動(dòng)中，黃金的用途很廣泛。在早期，黃金很多時(shí)候是用于首飾、裝飾飲食器皿、工藝品以及貨幣之中，而隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛快發(fā)展，金因其良好的物化性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)、宇航工業(yè)、化工技術(shù)、醫(yī)療技術(shù)、軍事領(lǐng)域以及測(cè)量技術(shù)等領(lǐng)域[1]。

1 活性炭和石墨性質(zhì)

1.1 活性炭性質(zhì)分析

活性炭可以作為一種吸附劑，而且這種吸附劑具有很強(qiáng)的優(yōu)越性，這種吸附劑的吸附性能的強(qiáng)弱關(guān)鍵取決于活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)以及及活性炭的表面的化學(xué)特性，試驗(yàn)所用活性炭粒度為1mm～2mm。

1.2 石墨性質(zhì)分析

石墨，其為元素碳的同素異形體，石墨的碳原子的周圍都連結(jié)三個(gè)碳原子，所以石墨的排列就是呈一種蜂巢式的六邊形的組合，而且石墨每層中間都會(huì)有一些微弱的范德華引力?；瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，具有耐腐蝕性。試驗(yàn)用石墨粒度為-0.27mm，膨脹度250，純度為98%。

2 活性炭對(duì)金吸附性能的試驗(yàn)研究

本節(jié)主要考察活性炭對(duì)硫代硫酸鹽中金吸附的條件試驗(yàn)，分析活性炭在這些溶液中吸附金絡(luò)合物的性能及影響因素。

（1）活性炭用量條件試驗(yàn)。硫代硫酸金絡(luò)合物溶液為200mL，在攪拌時(shí)間為2h，金濃度為1μg/mL條件下，考察活性炭用量對(duì)硫代硫酸鹽溶液中金吸附率的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 活性炭用量試驗(yàn)

（2）金濃度條件試驗(yàn)。硫代硫酸金絡(luò)合物溶液為200mL，在攪拌時(shí)間為2h，活性炭用量為0.2g條件下，考察溶液初始金濃度對(duì)硫代硫酸鹽溶液中金吸附率的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 活性炭吸附試驗(yàn)

金的吸附量隨著金濃度的增大而上升，金濃度為2μg/mL～6μg/mL時(shí)，其吸附量隨金濃度增大而快速上升，當(dāng)金濃度達(dá)到6μg/mL后，其吸附量開始緩慢上升，并在金濃度達(dá)到10μg/mL時(shí)吸附量最高，吸附金的含量為368μg。同時(shí)其增幅在不斷減小，并在8μg/mL～10μg/mL時(shí)趨于平緩，再繼續(xù)增加金濃度對(duì)提高活性炭的吸附量意義不大，而活性炭對(duì)金的吸附率隨金濃度的增大而下降，其下降幅度也在逐漸下降，金的初始濃度越高，其吸附率也就越低。

3 石墨對(duì)金的吸附性能的試驗(yàn)研究

目前常見的非氰環(huán)保浸金法有硫代硫酸鹽法、硫脲法、碘溶液法及石硫合劑法等，本節(jié)主要考察石墨對(duì)硫代硫酸鹽中金吸附的條件試驗(yàn)，分析石墨在這些溶液中吸附金的性能及影響因素。

（1）石墨用量條件試驗(yàn)。硫代硫酸金絡(luò)合物溶液為100mL，在攪拌時(shí)間為2h，溶液初始金濃度為2μg/mL條件下，考察石墨用量對(duì)硫代硫酸鹽溶液中金吸附率的影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 石墨用量試驗(yàn)

（2）金濃度條件試驗(yàn)。硫代硫酸金絡(luò)合物溶液為100mL，在攪拌時(shí)間為2h，石墨用量為0.2g條件下，考察溶液初始金濃度對(duì)硫代硫酸溶液中金吸附率的影響。

在改變?nèi)芤褐薪饾舛鹊臈l件下，石墨對(duì)金的吸附性能由圖4所示，金的吸附量隨著金濃度的增大基本呈線性快速上升。當(dāng)金的初始濃度達(dá)到5μg/mL時(shí)，其吸附量上升24μg達(dá)到120μg，吸附率達(dá)到60%。而石墨對(duì)金的吸附率隨金濃度的增大而下降，其下降幅度也在逐漸下降，在金的初始濃度為1μg/mL～3μg/mL階段時(shí)，石墨的吸附率減幅較大，當(dāng)初始濃度超過3μg/mL之后，吸附率降低速率變緩，最終跌至24%。

4 總結(jié)

常溫常壓下，通過這一系列單因素條件試驗(yàn)考察了浸金溶液、活性炭或石墨用量、浸金溶液初始金濃度以及吸附時(shí)間對(duì)吸附性能的影響規(guī)律。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到以下結(jié)論：

（1）在硫代硫酸鹽溶液中，控制不同的活性炭用量時(shí)，吸附率先隨著活性炭用量的增加而增大，后降低，過程中吸附率最高可以達(dá)到63%；控制不同的初始金溶液濃度時(shí)，吸附率隨著濃度的增加而降低；不同的時(shí)間吸附率隨著時(shí)間的增加而增加，最高吸附率為68%。所以對(duì)于活性炭吸附金的影響來看，其最佳的控制條件為：在酸性硫脲浸金溶液中，以Fe3+為氧化劑，金的初始濃度為2μg/mL，活性炭用量為1.0g，攪拌速度控制在150r/min～250r/min，吸附時(shí)間為2h的條件下，活性炭吸附金的吸能最佳，吸附量達(dá)到184μg，吸附率達(dá)92%。

（2）在硫代硫酸鹽溶液中，吸附率先隨著石墨用量的增加而增大，過程中吸附率最高可以達(dá)到82%；吸附率隨初始金溶液著濃度的增加而降低；吸附率隨著時(shí)間的增加而增加，最高吸附率為32.5%。所以石墨吸附金的最佳條件為：在堿性硫代硫酸鹽浸金溶液中，以Cu2+為催化劑，金的初始濃度為2μg/mL，石墨用量為1.0g，攪拌速度控制在150r/min～250r/min，吸附時(shí)間為2小時(shí)的條件下，石墨吸附金的吸能最佳，吸附量達(dá)到164μg，吸附率達(dá)82%[3]。