Многие редкие металлы находятся в дефиците, однако спрос на них для использования в электронике, медицинских приборах и других целях продолжает расти. В качестве отходов эти металлы загрязняют окружающую среду и наносят вред здоровью человека. В идеале мы бы перерабатывали металлы из отходов для повторного использования. К сожалению, современные методы переработки представляют собой комбинацию сложных, дорогих, токсичных, расточительных и, в конечном счете, неэффективных.
В предстоящем исследовании, опубликованном в журнале Chemical Engineering Journal, исследователи из Университета Канадзавы сообщают о значительном улучшении извлечения ионов серебра и палладия из водных кислых отходов. Восстановление металлов в элементарной, металлической форме очень просто - просто сжигайте извлеченный материал и собирайте оставшийся металл после дальнейшего нагревания.
Исследователи химически модифицировали сверхмалые частицы целлюлозы, широко распространенного и нетоксичного биополимера, для избирательной адсорбции ионов серебра и палладия при комнатной температуре. Адсорбция была почти полной при кислом pH с концентрацией кислоты примерно от 1 до 13 процентов по объему. Это разумные экспериментальные условия.
«Адсорбент избирательно хелатирует мягкие кислотные катионы серебра и палладия», - объясняет ведущий автор Фони Бисвас. «Из 11 протестированных нами конкурирующих неблагородных металлов только катионы меди и свинца также адсорбировались, но мы легко удалили их».
Максимальная адсорбция ионов металлов была быстрой - например, час для серебра. При других подходах максимальная адсорбция обычно требует многих часов.
«Диффузия внутри частиц не препятствует адсорбции, которая представляет собой эндотермический спонтанный химический процесс», - объясняет старший автор Хироши Хасэгава.«Максимальная адсорбционная способность металлов - например, 11 ммоль/г для серебра - значительно выше, чем сообщалось в предыдущих исследованиях».
После адсорбции исследователи просто сжигали частицы целлюлозы, чтобы получить порошок элементарного серебра или палладия. Последующее сжигание при более высокой температуре превратило порошок в гранулы. Цианид или другие токсичные экстрагенты не требовались. Спектроскопический анализ показал, что конечные металлические гранулы были в металлической, а не в оксидной форме.
«Мы удалили почти все серебро и палладий из образцов реальных промышленных отходов», - говорит ведущий автор Бисвас. «Получение чистых и элементарных металлов прошло так же гладко, как и в наших пробных запусках».
Палладий и серебро являются ценными металлами, однако природные запасы их все более ограничены. Будущие потребности требуют, чтобы мы перерабатывали металлы, которые у нас уже есть, на практике. Исследование, представленное здесь, является важным событием, которое позволит избежать проблем с поставками и распределением, которые в ближайшие годы будут только увеличиваться.