Name: detection and recovery of palladium, gold and cobalt metals from the urban mine using novel sensors/adsorbents designated with nanoscale wagon-wheel-shaped pores
Uploaded: 2015-12-06T15:00:00
Duration: 10 min 31 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Po

Dette arbeidet ble støttet av departementet for utdanning, kultur, sport, vitenskap og teknologi og Miljøverndepartementet, regjeringen i Japan.

1. Fabrikasjon av Wagon-wheel-formet, Cubic Ia tre d mesoporøs Monolithic Stillas MERK: Styr kubikk geometri (fortrinnsvis gyroidal Ia 3 d symmetri) og micrometric partikkeloverflater av mesoporøse monolittiske stillas ved hjelp triblokk copolymer Pluronic P123 [P123; poly (etylen-propylen blokk oxide- oxide- blokk -etylen-oksyd) (EO 20 PEO 70 EO 20)] som en mal. <ol><li> Under typiske betingelser, tilsett P123, pentadecan, og tetrametyl-ortosilikat (TMOS) i et masseforhold på 1,6: 2: 1,2 til HCl / H 2 O (pH ~ 1,0) i en 200-ml rundbunnet kolbe; deretter riste blandingen ved 45 ° C inntil det dannes en homogen sol-gel. </li><li> Koble kolbe til en rotasjonsfordamper, og fordampe blandingen ved 45 ° C og et utgangstrykk på 1023 hPa. Under disse betingelser, eksoterm hydrolyse og kondensasjon av TMOS skje raskt. </li><li> Fortsett evaporatipå av blandingen i 10-20 min for å oppnå den optiske gel-lignende vognhjulformet mono rundt veggen av tandem kolben 37-39. </li><li> Tørk kolbe som inneholdt den as-laget monolitt ved 45 ° C i 24 timer for å fullføre tørkingen. </li><li> Behandle tørket vogn-wheel-formet monolitt på 450 ° C i 8 timer under normale atmosfæriske forhold. </li><li> Grind kalsinert solid Monolitten helt ved hjelp morter, og butikken bakken materiale for senere bruk som bæreplattform i fabrikasjon av MSAS. </li></ol> 2. Karakterisering av Materials <ol><li> Høyoppløselig transmisjonselektronmikroskopi (HRTEM) <ol><li> Disperse 1 mg prøve i 5 ml etanolløsning ved hjelp av en ultralydrenser, og deretter slippe to dråper av prøven på et kobbergitter. </li><li> Vakuumtørk gitteret i 20 min før innføring prøver i HRTEM kolonne. </li><li> Utføre HRTEM ved hjelp av et transmisjonselektronmikroskop koblet til et CCD-kamera. Record HRTEM mikrobilder ved en akselerasjonsspenning på 200 kV for å oppnå et gitter oppløsning på 0,1 nm. </li></ol></li><li> N 2 adsorpsjon-desorbsjons isotermer <ol><li> Pre-treat vogn-wheel-formet prøver ved 100 ° C i 8 timer under vakuum for å stabilisere trykket til 10 Torr -3. </li><li> Mål N 2 adsorpsjon-desorbsjons isotermer på 77 K ved hjelp av et areal og pore størrelse analysator som per produsentens instruksjoner </li><li> Bestem porestørrelsesfordeling fra adsorpsjonsisotermer ved hjelp nonlocal tetthet funksjonell teori. Beregn spesifikt overflateareal (BET-S) ved hjelp av en flerpunkts adsorpsjon av data fra lineære segmenter av N 2 adsorpsjonsisotermer ved hjelp av Brunauer-Emmett-Teller (BET) teori. </li></ol></li><li> Small-vinkel pulver røntgendiffraksjon (XRD) <ol><li> Mål XRD mønstre ved hjelp av en 18-kW diffraktometer og monokromatert CuKa stråling, som per produsent og# 39; s instruksjoner. </li><li> Rekord diffractions ved hjelp av både en grafittmonokromaterer og Göbel speil detektorer med 2θ vinkler mellom 0,1 ° og 6,5 °, tilsvarende d- avstander mellom 88,2 og 1,35 nm. </li><li> Grind prøve og spre pulver på prøveholderen. Bekreft oppløsning på diffraksjonstoppene med standard reproduserbarhet i 2θ (± 0,005 °). Gjenta prøvemåling tre ganger med rotasjon i forskjellige vinkler (15 °, 30 ° og 45 °). </li></ol></li></ol> 3. Fremstilling av Pd (II) -MSA-1, Au (III) -MSA-2, og Co (II) -MSA-3 <ol><li> Syntese av Pd (II) -MSA-1 og Co (II) -MSA-3 MERK: Bruk en trykk assistert metode for å lede endring av vognhjulformet, kubikk Ia 3 dager monolitter av 1,5-difenyltiokarbazon dikarboksvlat (L1) og 2-nitroso-1-naphthol (L3) ligander (0,1 M EtOH løsninger) for å fremstille Pd (II) -MSA-1 og Co (II) -MSA-3, respektivt. <ol><li> Legg ethanolic 1,5-difenyltiokarbazon dikarboksvlat (L1) eller 2-nitroso-1-naftol (L3) løsninger til faste vogn hjul bautasteiner i rund kolbe og bland med rysting i 1 min. </li><li> Koble kolbe inneholdende heterogent EtOH-L1 / faststoff monolitten blandingen til en rotasjonsfordamper, og fordampe blandingen ved 45 ° C og et utgangstrykk på 1023 hPa. </li><li> Koble en annen kolbe inneholdende heterogent EtOH-L3 / faststoff monolitten blandingen til en rotasjonsfordamper, og fordampe blandingen ved 50 ° C og en starttrykk på 1023 hPa. Fjerne EtOH løsning fra heterogene EtOH-ligand / faststoff-mono blandingen under vakuum ved omgivelsestemperatur. </li><li> Klargjøre dannelsen mekanismen av ligand-faststoff (MSA-1 og MSA-3) av physisorbed kortholds interaksjoner (dvs., van der Waals og H-binding interaksjoner) mellom de rike hydroksylgruppene til de aktive overflate områder av vognhjulet -formet stillaser og hetero ligander 40,41. </li><li> Beregn amoUNTS av immobilisert L1 og L3 som følger: q e = (C, 0 - C e) V / m, hvor q e er adsorbert mengde, er V løsningsvolum (L), m er massen av bærere (g), og C 0 C, og e er de første og supernatanten sonde konsentrasjoner henholdsvis. Mengden av immobilisert L1 og L3 kan forventes å være rundt 0,09 mmol / g. </li></ol></li><li> Syntese av Au (III) -MSA-2 MERK: Påfør byggeklosser protokollen til å syntetisere Au (III) -MSA-2: <ol><li> Immobilisere en 40 ml 0,1 M etanolløsning av dilauryldimethylammonium bromid (DDAB) til 0,5 g av vognhjulformet HOM stillasene ved hjelp av en rotasjonsfordamper for å gi vognhjul-formet HOM-DDAB monolitter. </li><li> Oppløs 20 mg av hydrophilic6-hydroksy-5- (4-sulfonatophenylazo) -2-naftalensulfonsyre dinatriumsalt (L2) ligand i 80 ml DI-vann. Tilsett 0,5 g av faste HOM-DDAB bautasteiner. Den fjerne H2O oppløsning ved filtrering. </li><li> Vask HOM-DDAB-L2 med avionisert vann inntil ingen L2 elueres; deretter tørr prøve ved 65-70 ° C i 4 timer. Merk: 0,07 mmol L2 ligand per gram HOM stillaset ble innlemmet i HOM-DDAB 42. </li><li> Klargjøre dannelsen av mekanismen (MSA-2) basert på L2-DDAB-fast stoff-interaksjon. </li></ol></li></ol> 4. Batch studier for å påvise Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner <ol><li> Dyppe 20 mg av vognhjulformet MSA-1, MSA-2, og MSA-3 i en blanding av Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner (ion-konsentrasjon: 2 mg / L) ; juster volumet til 20 ml og pH-verdien til passende pH-verdi på 2, 7 og 5,2, respektivt. </li><li> Mekanisk rister blandinger i et temperaturregulert vannbad ved 25 ° C i 45 minutter ved konstant omrøringshastighet på 300 rpm. </li><li> Filter MSAS gjennom 25-mm filterpapiret; etter likevekt, bruke visuell fargevurdering og reflektansspektra måling utenentene å bestemme ionekonsentrasjoner. </li><li> Bestemme Pd (II), Au (III), og Co (II) ønsket ion-konsentrasjon ved å sammenligne refleksjons intensiteter av MSA-1, MSA-2, og MSA-3 ved λ max 384, 486, og 537 nm, henholdsvis, i løpet tilsetning av ukjent konsentrasjon av mål-prøver med de av standard konsentrasjon av mål-prøver. </li><li> Utføre andre eksperimenter med target Pd (II), Au (III), og Co (II) ion-konsentrasjoner ved den optimale pH-verdi på 2, 7 og 5,2, henholdsvis ved hjelp av UV-vis spektroskopi. Den del per million (ppm, mg / l), del per milliard (ppb, ug / l), og molar (mol / L) enheter er brukt til å definere målet ion-konsentrasjonen i oppløsningen. </li></ol> 5. Metode for å fjerne Pd (II), Au (III) og Co (II) ioner <ol><li> Dyppe 40 mg av hver vognhjulformet MSA i en blanding av spesifikk Pd (II), Au (III), og Co (II) ion-konsentrasjon; juster pH av blandingen til bestemte verdier av 2, 7 og 5,2, henholdsvis, i et volum på 20 ml, og blandingen røres i 2 timer ved RT. </li><li> Filtrer faste MSAS og analyser filtratet ved induktivt koblet plasmaspektroskopi (ICP-MS) 28-30. </li><li> Beregn Langmuir isotermen basert på den følgende ligning 43: <img alt="Ligning 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> hvor C e er målet ion-konsentrasjon, er q e mengden av target-ion i løsning i likevekt, q m (mg · g-1) er den mengde av Pd (II), Au (III), eller Co (II) ioner som fjernes for å danne monolaget dekning, og K-L er Langmuir adsorpsjon likevektskonstanten. For eksempel, q m Dataene indikerer den praktiske fjerning av metallioner fra det vandige medium med høy adsorpsjons- effektivitet (97% -98%). Videre K L verdier er konsistente med adsorpsjon / desorpsjon priser, noe som indikerer fullt reversible metall adsorpsjonsegenskaper analyser. </li></ol&gt; 6. Dannelse av Metal-til-ligandbindende konstanter i Wagon-wheel-formet MSAS <ol><li> Bestemme konstanter stabilitet (log K r) av [Pd- (L1) 2], [Au- (L2)], og [Co- (L3) 2] komplekser ved pH 2, 7 og 5.2, som kan ventes å være rundt 5,8, 4,9 og 7,9, respektivt. </li><li> Beregn konstanter stabilitet i henhold til følgende ligning helst 28-32: log K s = ([ML] S / [L] S) × [M] hvor [M] er konsentrasjonen av fritt Pd (II), Au (III), eller Co (II) ioner i oppløsning; [L] representerer konsentrasjonen av fritt L (dvs. L ikke er bundet til den Pd (II), Au (III), eller Co (II) -ioner); indeks og S refererer til den totale konsentrasjonen av Pd (II), Au (III), eller Co (II) ioner i den faste fase av vognhjulformet MSA. </li><li> Bestemme grensene for deteksjon (LOD) på MSAS for Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner som følger: LOD = 3σ / Ψ hvor σ og Ψ er standardavviket og helningen av kalibreringskurve 40-42. </li></ol> 7. Selective-ion-ekstraksjon Experimental System MERK: Pass på konkret og sterkt metall-til-ligandbinding som følger: <ol><li> Justering av pH på løsningen ble ekstrahert til 2, 7 og 5,2 for den Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner. Alter konsentrasjoner av forstyrrende metallioner til ≤5 ganger større enn konsentrasjonen av Pd (II), Au (III), og Co (II) mål-ioner. Tilsett 2 ml av kompleksdannende middel (for eksempel 0,3 til 0,5 M citrat / tartrat) til den ekstraherte oppløsningen før tilsetningen av mål-ioner for å begrense aktivt reagerende Cu (II) -ioner. </li></ol> 8. Fast utvinning av metaller fra Urban Mine <ol><li> Oppløs PCI brettet i sterke syrer for å få metallioner i oppløsning. </li><li> Legg MSAS til oppløsningen inneholdende Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner for å utvinne disse ioner inn solidMSAS. </li><li> Filtrer faste MSAS og analyser filtratet ved ICP-MS. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Verdensomspennende behov er økende for et middel til nøyaktig og hurtig å oppdage, selektivt å gjenkjenne, og gjenvinne Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra elektronisk skrap og LIB løsninger. For å løse dette problemet, vogn-wheel-formet, optiske MSAS for kjemisk påvisning / fjerning / utvinning og utvinning av disse metallioner ble utviklet. I utformingen av MSAS, ble to viktige faktorer vurderes som følger: (1) reseptorer og (2) immobilisering / transduse stillaser. Reseptorer er organiske ligander som er ansvarlige for selektiviteten av MSAS; stillasene er ansvarlig for stabilitet, gjenbruk, og følsomheten for MSAS. På grunn av deres meget jevne kanaler, store overflatearealer, porestørrelsesfordeling, og styrbare vognhjul struktur, noe som er vanligvis forbundet med [111] projeksjon av den kubiske bikontinuerlig overflatemorfologi (figur 1 og 2), MSA-baserte vogn hjulet Ia 3 dmesostructure material stillaser tilgjengelig kontroll over de potensielle kravene fra denne deteksjon / fjerning / ekstraksjon og gjenvinning av metoden som følger: (1) stabilitet av ligand-innebygging HOM faststoff (dvs. ingen utlekking av ligandene ved vasking), (2) avføling av tilstanden analyser, og (3) kjemisk behandling forholdene under restitusjon / gjenbruk sykluser (dvs. etter åtte sykluser); høy ligand-overflaten dekning og spredning; mekanisk robusthet; og effektiv utvinning prosesserbarhet fra urbane mine. For å fremstille stabile og robuste MSAS design, monofunctionalization av vognen hjulet indre poreoverflate eller suksessiv inkludering av forskjellige ligander (dvs., L1, L2, og L3, figurene 3-5) inn i HOM stillasene kan oppnås ved hjelp av trykk-assistert co-kondens; de høyereordens hybrider MSA-1 og MSA-3 ble oppnådd ved bruk av L1 og L3, respektivt. Kontrollert design av MSA-2 var basert på finjustert overflaten mønster of mesoskopisk vognhjul stillas arkitekturer. Dette ble gjort ved hjelp av en dispersible aktivt middel (DDAB) som førte til den tette dekorasjon av L2 signalsentre inne i vognhjul pore hulrom. Med disse MSA utførelser, kan metallioner samvirke med organiske grupper av ikke-kovalent binding (for eksempel, hydrogen-binding) av metall koordinering, hydrofobe krefter, van der Waals krefter, π-rc interaksjoner, og elektrostatiske og / eller elektromagnetiske effekter (figurene 3-5 ). I føler assays, kan nanoengineered MSAS utløses av en target Pd (II), Au (III), eller Co (II) ion-arter, og transdusere målbare optiske signaler i henhold til synergistisk pH, reaksjonstemperatur, og kontakttiden (responstid) betingelser, muliggjør bindingen av metallene i en hydrofob eller hydrofil ligand lommen for å bli etterlignet. Den utviklede MSAS ikke bare fjernet Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra komplekse miljø matriser, men også tilveiebrakt en anordning for en enkel visuellkolorimetrisk estimat av metallion-konsentrasjon; UV-vis spektroskopi følsomt kvantifisert metall-ion-konsentrasjon over et vidt område av konsentrasjon (figurene 3-6). Således MSAS tilveiebringe en enkel og sensitiv kolobasert løsning for å påvise endringer over et bredt spekter av metall-ion-konsentrasjoner, så vel som et middel for kvantifisering av sensitive mål-ioner, for derved å unngå behovet for avanserte instrumenter. Selv ved ultraspor konsentrasjoner (≤0.19 ug / L), en signalendring i refleksjonsspektrene av følerne vist under dannelse av kompleksene (figur 1). I batch sensing / fjerning / utvinning systemer, er en stor fordel av vognen-wheel-formet MSAS deres selektivitet mot målet ioner, og dermed hindre hindring fra å forstyrre konkurrerende ioner. Figur 6 bekreftet selektiv fjerning og effektiv overvåking av Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner vedde optiske MSAS. Den ubetydelig forandring i refleksjonssignalene for MSAS i nærvær av konkurrerende ioner indikerte at svake chelatene ble dannet mellom konkurrerende metaller og L1, L2, og L3, spesielt ved pH 2, 7 og 5,2, respektivt. Selektiviteten av MSAS kan tilskrives dannelse av svært stabil octahedral [Pd- (L1) 2], firkant-planar [Au- (L2)], og octahedral [Co- (L3) 2] komplekser. For å bedømme kostnadseffektivitet, resirkulering og holdbarhet av vogn-hjulformede MSAS etter gjentatte restitusjon / gjenbruk sykluser ble undersøkt. Figur 8 viser at MSAS beholdt en høy effektivitet for deteksjon / fjerning / utvinning av Pd (II), Au ( III), og Co (II) ioner i løpet av gjentatt regenerering / gjenbruk sykluser, selv om den totale effektiviteten sank litt etter den sjette regenerering / gjenbruk syklus. Stabiliteten av den kubiske Ia 3 d mesostructure og inkorporering av L1, L2, L3 og inn i den ellermyrdet vogn-wheel-formet porer (indusert av sterk H-binding og spredt interaksjoner) spiller viktige roller i å opprettholde funksjonaliteten til ion-sensing / fangst gjennom flere regenerering / gjenbruk sykluser (se figur 7). Utvinning av Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra urbane gruven kan bidra til å begrense miljøskader i forbindelse med gruvedrift disse metaller, særlig med hensyn til virkningen på land og klima. Bruke ekte urbane gruve prøver, har resultatene vist at MSAS beskrevet her kan selektivt gjenopprette Pd og Au fra e-avfall, og Co fra kasserte libs (Tabell 1 og figur 9), men praktisk, skalerbar prosessen fortsatt utfordring for fremtiden anvendbarhet av metallgjenvinning fra urban min. På basis av den foreslåtte administrasjonsprotokollen, to viktige komponenter spiller viktige roller i den forbedrede metallionet tilgjengelighet, adsorpsjonskapasitetOg utvinning i de heterogene prosesser. Først de store bakke-til-volum-forhold og åpne sylindriske porene i vogn hjulet kubikk Ia tre dager mesostructures (MSAS) fremme orienterings ligand enheten (som gjenspeiles av den fleksible samspillet mellom Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner med L1, L2, og L3 og den høye affinitet av metall-til-ligand-bindingsbegivenheter) (figurene 3-5). For det andre, den selektive adsorpsjon / deteksjons / ekstraksjonsprosesser hovedsakelig avhenger av strukturen av det chelaterende middel, forsøksbetingelsene (særlig Ph), sammensetningen av det ion system, metall ion-konsentrasjoner, og metall-til-ligand-bindingsbegivenheter. Selv om denne protokollen viser betydelig fremgang i kvaliteten og effektiviteten av utvinningsmetoder, er ytterligere innsats, slik at de kan brukes i andre krevende anvendelse av miljø avfall, hvor de anrikes med høye doser av aktivt konkurransedyktige metaller som Cu (II), Fe (III) etd Ni (II) -ioner. I konklusjonen, er effektive, kostnadseffektive, vogn-hjulformede MSAS utviklet for å utvinne palladium, gull og kobolt metaller fra det urbane mine. Resultatene viser bevis for at MSAS vil være nyttig for å gi en rute til en bærekraftig tilførsel av gull, palladium og kobolt for å møte behovene til moderne samfunn.

Drivkrefter for den blomstrende bruk av platina gruppe metaller (PGM) er deres ekstraordinære og noen ganger eksklusive egenskaper, som gjør dem viktige komponenter i et bredt spekter av applikasjoner. PGMs kan spille en rolle i å bygge et bærekraftig samfunn, og disse materialene er brukt i en rekke moderne programmer og produkter: kjemisk prosess katalyse, automotive utslipp kontroll, informasjonsteknologi, forbrukerelektronikk, fine smykker, utarbeidelse av dentale materialer, photovoltaic brenselceller og lithium ion-batterier (LIB) 1-10. I løpet av det siste århundret, har verdensomspennende økonomiske endringer blitt drevet av bruk av PGMs. På grunn av viktigheten av PGMs i ren teknologi og høyteknologisk utstyr, har bruken av PGMs økt dramatisk i det moderne samfunn. På grunn av sterk økning i bruken av PGMs, spesielt i produksjon av elektronisk utstyr, har opphopning av elektronisk avfall (e-avfall) førte til environmental utfordringer og bekymringer. Videre har den siste økningen i råvareprisene generert en ny interesse for utvinning av e-avfall 1-4. E-avfall inneholder både farlige materialer og verdifulle palladium, gull og kobolt metaller. Hvis kastes e-avfall på søppelfyllinger eller ikke behandles på en miljømessig forsvarlig måte, kan de utgjøre en høy risiko for miljøskade. Palladium, gull og kobolt metaller i e-avfall er en bærekraftig og &quot;grønn&quot; sekundær ressurs av slike metaller 5-10. Derfor effektive prosesser for å utvinne palladium, gull og kobolt metaller fra e-avfall er et presserende behov. Fremtidige fremskritt i mange teknologiske felt vil kreve kontroll av primærmetallressurser. På grunn av den økende betydningen av palladium, gull og kobolt metaller i industrielle applikasjoner og løsninger på miljøproblemene 11-13, utviklings adsorpsjon / extraction teknikker for anerkjennelse og utvinning av slike metaller har blitt en topp prioritet. De viktigste edle metaller som brukes i elektronikk er sølv, gull, palladium, platina, og små mengder av rhodium 4-8. Gjenopprette palladium og gull har blitt avgjørende på grunn av sin unike kombinasjon av egenskaper i et bredt spekter av industrielle applikasjoner, økonomisk verdi, og sjelden. Markedsmekanismene har vært innflytelsesrike i å øke satsene for innsamling og gjenvinning av kretskort av utdaterte PC-er, TV-er, mobiltelefoner og andre elektroniske enheter. Masseproduserte forbruker komponenter, slik som datamaskin hovedkort, inneholder ca. 80 g Pd og 300 g Au per tonn av e-avfall; de tilsvarende beløp for mobil telefoner er 130 g Pd og 200 g Au per tonn e-avfall 5-10. Dette urbane gruve inneholder enorme mengder av disse metaller (ved sammenligning, Au og Pd er til stede i svært lave konsentrasjoner i bergarter (~ 4 ng / g), jord (1 ng / g), sjøvann (0,05 ug / l), og elvevann (0,2 ug / l) 14-16). For å sikre en kontinuerlig og pålitelig forsyning av palladium, gull og kobolt metaller for fremtidige teknologiske nyvinninger og nye elektroniske utstyr, er det viktig å utvikle en effektiv og rimelig teknologi for resirkulering av edle metaller fra e-avfall. Slik teknologi kan tjene som forsikring mot en fremtidig knappe tilgangen på sjeldne jord malm, som er anslått til å være en mangelvare, eller utmattet, innen 100 år. Et element, for eksempel kobolt har en viktig input til nesten alle av de elektrokjemiske energilagringsceller, slik som LIBS 17-19. På grunn av den raske veksten av informasjonsteknologi og et bredt spekter utnyttelse av libs, utgivelsen av libs som e-avfall utforsket en ny miljøutfordring 18-20. Derfor kan håndtere disse avfall med forsiktighet ved å utvinne disse ressursene åpne en ny vei imiljø og industrielle applikasjoner. Flere kraftige og godt etablerte metoder og analytiske teknikker har blitt brukt til å diskriminere og kvantifisere Au (III), Pd (II), og Co (II) i naturlig malm og industriavfall, inkludert flamme og karbon ovn atomabsorpsjonsspektrometri, ultrafiolett synlig (UV-vis) spektrofotometri, nøytronaktivering analyse, og induktivt koplet plasma massespektrometri 14-16,21-27. Til tross for sin allsidighet og voksende popularitet, disse analytiske teknikker lider mange svakheter. For eksempel, de vanligvis krever nøye planlegging og testing, involvere mange prøveopparbeidelse skritt for å minimere interferens fra prøven matrise, krever avansert instrumentering og veltrente personer, og må utføres under strenge eksperimentelle forhold 17,21. Videre er alle disse analytiske teknikker innlemme pre-konsentrasjons- og separasjonstrinn, slik som løsningsmiddel extraction, samutfelling, ionebytting, og adsorpsjon, til pre-konsentrere target metallioner fra matrikskomponenter før sin vilje 20-27. Videre er hydrometallurgi og pyrometallurgi teknikker som vanligvis anvendes i papirindustrien i kjeden 19-22. Derfor, for å utvikle effektive, kostnadseffektive og enkle å bruke analysemetoder gjenopprette palladium, gull og kobolt metaller fra naturlig malm og industriavfall er viktig både for miljøvern og i industrisektoren 11-13. Nye teknologier kan tilby nye tilnærminger til kjemisk analyse og utvinning av metaller fra naturlige malm og industriavfall. Nyere fremskritt har blitt gjort i å redusere kostnadene og forkorte tiden for å fremstille optiske kjemiske nanosensorer / adsorpsjonsmidler; Imidlertid er optiske adsorbenter fortsatt brukes for spesifikk virkelige verden sensing, ekstraksjon og utvinning programmer for et vidt område av metaller 28-36. Nylig forskning har fokusert på å skreddersy spesifikke solide mesoporøse bautasteiner til bruk som svært følsomme sensorer for det enkle og samtidig blotte øye oppdagelse og fjerning av giftige og edle metallioner, for eksempel kvikksølv og gull ioner, fra vannprøver 28-32. Her, en fremgangsmåte for selektiv detektering og effektivt gjenvinne Au (III) og Pd (II) fra urbane min ble rapportert; i tillegg kan fremgangsmåten anvendes for utvinning av Co (II) -ioner fra LIBS. Gjenvinning metaller ved denne prosess ikke bare skal tjene som en sekundær kilde av Au (III), Pd (II) og Co (II) ioner, men også redusere miljøforurensning. Protokoll design av vognhjulformet MSAS viser for første gang, bevis på kontrollert optisk gjenkjenning av Au (III), Pd (II) og Co (II) -ioner, og en meget selektiv system for gjenvinning av Pd ( II) -ioner (opp til ~ 95%) i malmer og industriavfall.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1003">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Tetramethylorthosilicate (TMOS)</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 681-84-5</td>
			<td style="width:523px;">Molecular Weight 152.22; Linear Formula Si(OCH3)4; 218472-500G</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol), PEG-PPG-PEG, Pluronic&#174; P-123</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 9003-11-6</td>
			<td style="width:523px;">average Mn ~5,800</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sodium citrate tribasic dehydrate</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 6132-04-3</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula HOC(COONa)(CH2COONa)2 &#183; 2H2O; Molecular Weight 294.10; S4641-500G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Pentadecane, C15</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 629-62-9</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula CH3(CH2)13CH3; Molecular Weight 212.41</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">3-(N-Morpholino)propanesulfonic acid (MOPS)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number&#65306;1132-61-2, Product Number M0707</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C7H15NO4S, M1254-250G, Molecular Weight 209.26</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-(cyclohexylamino) ethane sulfonic acid (CHES)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number&#65306;103-47-9, Product Number C0920</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C8H17NO3S,&#160; Molecular Weight 207.29</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">N-cyclohexyl-3-aminopropane sulfonic acid (CAPS)</td>
			<td style="width:123px;">Dojindo Chemicals (Japan)</td>
			<td style="width:143px;">343-00484, Lot.DE132</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C9H19NO3S, M1254-250G, Molecular Weight 221.32</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-Nitroso-1-naphthol (NN)</td>
			<td style="width:123px;">Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI)</td>
			<td style="width:143px;">Product Number N0267</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula ONC10H6OH, M1254-250G, Molecular Weight 173.17</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Sunset Yellow FCF</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 2783-94-0</td>
			<td style="width:523px;">Empirical Formula (Hill Notation) C16H10N2Na2O7S2, Molecular Weight 452.37, 465224-25G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Diphenylthiocarbazone</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 60-10-6</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula C6H5NHNHCSN=NC6H5, Molecular Weight 256.33, 194832-10G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">4-hydrazinobenzoic acid</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 619-67-0</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula H2NNHC6H4CO2H, Molecular Weight 152.15, 246395-25G</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Carbon disulfide</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 75-15-0</td>
			<td style="width:523px;">Empirical Formula (Hill Notation) CS2, Molecular Molecular Weight 76.14, 335266-100ML</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Ethanol absolute</td>
			<td style="width:123px;">Sigma&#8211;Aldrich Company Ltd. (USA)</td>
			<td style="width:143px;">CAS Number 64-17-5</td>
			<td style="width:523px;">Linear Formula CH3CH2OH, Molecular Weight 46.07, 24102-1L-R</td>
		</tr>
		<tr height="243">
			<td height="243" style="height:243px;width:216px;">Small angle powder X-ray diffraction (XRD)&#160;</td>
			<td style="width:123px;">Bruker D8 Advance</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">Small angle powder X-ray diffraction (XRD) patterns were measured by using a 18 kW diffractometer (Bruker D8 Advance) with monochromated CuK&#945; radiation and with scattering reflections recorded for 2&#952; angles between 0.1o and 6.5o corresponding to d-spacing between 88.2 and 1.35 nm. First, the powder samples were ground and spread on a sample holder. The samples were scanned in the range from 2&#952; = 0.1&#8211;6.5o with step size of 0.02o. To confirm the resolution of the diffraction peaks with standard reproducibility in 2&#952; (&#177;0.005), the sample measurement was recorded by using both graphite monochromator and G&#246;bel mirror detectors. Both detectors were used to generate focusing beam geometry and parallel primary beam. The sample measurement was repeated three times under rotating at various degrees (15o, 30o and 45o).&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="192">
			<td height="192" style="height:192px;width:216px;">N2 adsorption&#8211;desorption isotherms&#160;</td>
			<td style="width:123px;">BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd)</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">N2 adsorption&#8211;desorption isotherms were measured using a BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd) at 77 oK. The pore size distribution was determined from the adsorption isotherms by using nonlocal density functional theory (NLDFT). Specific surface area (SBET) was calculated using multi-point adsorption data from a linear segment of the N2 adsorption isotherms using Brunauer&#8211;Emmett&#8211;Teller (BET) theory. Before the N2 isothermal analysis, all prepared samples were pre-treated at 100oC for 8 h under vacuum until the pressure was equilibrated to 10&#8722;3 Torr.</td>
		</tr>
		<tr height="273">
			<td height="273" style="height:273px;width:216px;">High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM)&#160;</td>
			<td style="width:123px;">JEOL JEM model 2100F microscope</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) was performed using a JEOL JEM model 2100F microscope. HRTEM was conducted at an acceleration voltage of 200 kV to obtain a lattice resolution of 0.1 nm. The HRTEM images were recorded using a CCD camera. In the HRTEM characterization, the sample was dispersed in ethanol solution using an ultrasonic cleaner, and then dropped on a copper grid. Prior to inserting the samples in the HRTEM column, the grid was vacuum dried for 20 min. Energy Dispersive X-ray micro-analyzers (EDX) were recorded by employing Horiba EDS-130S, which directly connected with Hitachi FE-SEM S-4300. Elemental mapping of all samples was carried out with the energy dispersive X-ray micro-analyzers with an acceleration voltage of 30 kV. Ten distinct spots were analyzed per sample, which resulted in 99% confidence bounds of &#177;0.01 in the molar fraction of each cation (with their sum normalized to unity).&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">UV-Vis-NIR spectrophotometer</td>
			<td style="width:123px;">Shimadzu 3700</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">The absorbance spectrum of the nano-collectors material was measured by UV-Vis-NIR spectrophotometer (Shimadzu 3700).</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)</td>
			<td style="width:123px;">Perkin Elmer Elan-6000 ICP-MS</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;">In selective removal, metal ion concentrations were determined by ICP-AES. The instrument was calibrated using four standard solutions containing 0, 0.5, 1.0 and 2.0 mg/L (for each element) and the correlation coefficient of calibration curve was higher than 0.9999.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)</td>
			<td style="width:123px;">PerkinElmer Elan-6000&#160;</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:523px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

detection and recovery of palladium, gold and cobalt metals from the urban mine using novel sensors/adsorbents designated with nanoscale wagon-wheel-shaped pores

Utvikling av lave kostnader, effektive prosesser for gjenvinning og resirkulering palladium, gull og kobolt metaller fra urban gruven er fortsatt en betydelig utfordring i industrialiserte land. Her har utviklingen av optiske mesosensors / adsorbenter (MSAS) for effektiv gjenkjennelse og selektiv gjenvinning av Pd (II), Au (III), og Co (II) fra urbane min ble oppnådd. En enkel, generell metode for fremstilling MSAS basert på ved hjelp av høy ordre mesoporøse monolittiske stillaser ble beskrevet. Hierarkiske kubikk Ia tre dager vogn-wheel-formet MSAS ble fabrikkert av forankrings chelateringsmidler (fargestoffer) til tredimensjonale porene og micrometric partikkel overflater av mesoporøse monolittiske stillaser. Resultater viser for første gang, bevis på kontrollert optisk gjenkjenning av Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner og et svært selektivt system for gjenvinning av Pd (II) -ioner (opp til ~ 95%) i malm og industriavfall. Videre er de kontrollerte vurderingsprosesser som er beskrevet sinein involverer evaluering av iboende egenskaper (f.eks visuell endring signal, langsiktig stabilitet, absorpsjon effektivitet, ekstraordinær følsomhet, selektivitet, og Gjenbruk); dermed blir dyre, avanserte instrumenter ikke nødvendig. Resultatene viser bevis på at MSAS vil tiltrekke seg oppmerksomhet over hele verden som en lovende teknologiske midler for å utvinne og gjenvinning palladium, gull og kobolt metaller.

Periodiske gyroidal kubikk Ia tre dager monolittiske stillaser og vogn-hjulformede MSAS med stort sylinder åpne porer (opp til 10 nm i diameter) ble fabrikkert ved hjelp av trykk-assistert direkte templating med en P123 copolymer mikroemulsjon system. TEM mikrografer av de MSAS viser vogn-wheel-lignende kanaler organisert i store domene størrelser og i ulike orienterings geometrier i gyroidal bikontinuerlig kubikk Ia tre dager mesostructures (figur 1). Selv om L1, L2, og L3 prober ble direkte physisorbed inn i de monolittiske stillasene (~ 80 mg av probe per gram stillas), den MSAS gitt kontroll over potensialet utvasking ut av ligandene ved vasking, sensing tilstand analyser, og kjemisk behandling i løpet regenerering / gjenbruk sykluser. Wagon wheel shape-lignende porene kjennetegnet kubikk Ia 3 dager strukturer av MSAS, som dokumentert av TEM bilder (figur 1). DeHRTEM mikrografier registrert langs dominerende fasett i [111] retningen indikerer dannelsen av kubikk bi-kontinuerlig overflatemorfologien 37-39. Six-fold symmetriske kanaler med ulike nanostørrelse sammenkoblinger i vogn hjulet shape-lignende porene var egenskaper de kubiske Ia3d gitterkonstruksjoner av MSAS (figur 1, senter) 44. Videre avtalen i enhetscellen gitteret bestemmelse av TEM-mikrografer (22,5 nm) med enhetscelleparameteren bestemt ved XRD liten vinkel (a = d 211 √6) indikerer dannelsen av det kubiske Ia3d MSA morfologi. Synligheten av porer i ulike geometriske former i denne seksdoblet orientering rundt hver vogn hjulet mønsteret er hovedfunksjonen i kontrollerte Pd (II), Au (III), og Co (II) ion diffusjon, adsorpsjon, og utvinning. Figur 2B indikerer at jevnt formet pore geometrier og tekstur egenskaper av kubikk <em&gt; Ia 3 d MSA-1, MSA-2, og MSA-3 ble beholdt (overflateareal (S BET) på 560, 520, og 570 m 2 / g, porevolum (Vp) på 1,03, 0,98, og 1,09 cm3 / g; og porestørrelse (D / nm) på 8,2, 8,1 og 8,2 nm, henholdsvis, som dokumentert fra N to isoterme resultater). Dette bibehold av kubiske Ia 3 d MSA strukturell integritet ble anvendt for den rasjonelle utforming av MSAS, for hvilken den Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner ble detektert med en rask responstid, selv ved nanomolar konsentrasjoner (figur 3-5). Et stort antall organiske grupper med potensielle funksjonelle aktive områdene er sterkt forankret på de wagon wheel poreoverflatene via H-binding og spredt interaksjoner med oppbevaring av kubikk Ia tre d geometri, som dokumentert av Bragg refleksjonsplan (hkl) (Figur 2A ). Dannelsen av stabile organiske-uorganiske hybrid MSAS med egnetinnkvartering av L1, L2 og L3 i vogn hjulet porene kan føre til ingen utlekking av ligander under metallionet føler / fangst / fjerning analyser og gjenbruk / gjenopprettingsprosessen. Spesifisitet og sensitivitet av vognhjulformet MSAS for målet Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner ble kontrollert ved å justere pH til 2, 7 og 5,2, respektivt. Disse spesifikke pH-verdier er de mest egnet for den selektive, følsom og effektiv overvåkning og fjerning av metallioner ved hjelp av MSAS (figur 6A). Kvantifiseringen fremgangsmåte for avføling / fange Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner med MSA-1, MSA-2, og MSA-3 er involvert detektere endringer i fargeintensiteten til fargeresponstider (R t) fra 2, 3, og 5 min, respektivt. For å evaluere følsomheten til de MSAS, ble fargeoverganger i refleksjonsspektrene som kan oppdages av det menneskelige øye nøye overvåket over et bredt spekter av metall ion-konsentrasjon(0-5,000 ug / l). Figurene 6B-D viser endringer i farge og reflektans intensiteten av MSA-1, MSA-2, og MSA-3 ved λ max 384, 486 og 537 nm, respektivt. Disse endringene indikerer metall-til-ligand-bindingshendelser under dannelsen av den oktaedrisk [Pd- (L1) 2], kvadratisk planar [Au- (L2)], og oktaedrisk [Co- (L3) 2] komplekser (stabiliteten konstantene i disse kompleksene er høyere enn for konkurrerende-ion-kompleksene; figur 7) sikret reflektans spektrale respons av de MSAS indikerte effektiv detektering / gjenkjenning av metaller. I tillegg, figur 6F viser at MSAS er svært effektive i å fjerne og overvåking av Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra urbane gruven og LIB løsninger over et stort område av konsentrasjoner (fra ug / l til mg / L), og selv ved de lave konsentrasjonsgrenser av 0,19, 0,6 og 0,51 ug / l, henholdsvis. De ion-sensing / ion-fjerning effektiviteten av wagon-hjulformet MSAS mot Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner i fravær og i nærvær av interfererende ioner ble evaluert (figur 7). Vesentlige endringer i det synlige fargemønstre og refleksjonsspektrene var tydelig i de fleste tilfeller, ved tilsetning av 1 til 18 konkurrerende ioner [ie, (G1) fra K (I), Na (I), Li (I), Ca (II ), Fe (III), og Cu (II); (G2) av Cd (II), Pb (II), Hg (II), Ni (II), Mn (II), Al (III); og (G3) av Bi (III), Zn (II), Dy (III), Er (III), Ho (III), og La (III)] til den Pd (II), Au (III), og Co (II) ion-systemer, som bekrefter selektiv fjerning og effektiv overvåkning av målet (T) ioner. Lave konsentrasjoner av Ni (II), Cu (II) og Fe (III) -ioner forstyrret, men forstyrrelser ble eliminert ved hjelp av 0,3 til 0,5 M citrat / tartrat-oppløsning som et undertrykkende middel; ingen signifikante endringer i de synlige fargemønstre og re fl ectance spektra skjedde ved tilsetting av høye konsentrasjoner av ulike kationer på optimal ion-sensing / fangstforhold (pH 2, 7, 5,2 og 40 mg av de MSAS, 20 ml volum, 25 ° C) (figur 7). Disse funn indikerte selektiv identifikasjon og fangst av mål-ioner i et bredt spekter av virkelige prøver inneholdende høye konsentrasjoner av konkurrerende ioner 45,46. Gjenbruk av vognhjulformet MSAS ble vurdert ved undersøkelse av refleksjon spektra av de target ion føle / fangst analyser og bestemmelse av opptakseffektiviteten (E%) som en funksjon av regenerering / gjenbruk syklus. Gjenvinningsprosessen ble utført ved å strippe den Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra MSA overflater (dvs. dekompleksering). Dekompleksering ble oppnådd ved behandling av Pd (II) -, Au (III) - og Co (II) -MSAs med 0,1 M HClO 4, 0,1 M tiourea i 1% konsentrert HCl, og 2M HCl, respektivt. Den dekompleksering Behandlingen ble gjennomført gjentatte ganger for å fjerne Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra MSA overflater. UV-vis spectroskopiere og ICP-MS ble brukt til å bekrefte at MSA flater var uten metall (Figur 8). Opptak effektivitet for MSA-1, MSA-2, og MSA-3 ble beregnet som% (A C / C 0), hvor C er en mål-ion konsentrasjonen opptak av faste MSAS C og 0 er den første mål-ion-konsentrasjon. Resultatene indikerte at funksjonaliteten av vognen-hjul-formet MSAS ble opprettholdt over åtte regenerering / gjenbruks sykluser 46,47. Utvinningen av Pd (II) og Au (III) fra elektronisk skrap (dvs. PCI boards) og Co (II) fra libs ble utført i flere etapper: Den første etappen var den mekaniske separasjon av slipte PCI bordkomponenter. Den andre fasen omfattet en forbehandling hydrometallurgisk prosess, hvor PCI styre chips (e-avfall kilde) ble utlutet i en blanding av to MH 2 SO 4 and 0,2 MH 2 O 2 ved 90 ° C i 6 timer for å oppløse uedle metaller (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co og Zn) og en suspensjon av delvis oppløst plast og Pd (II) og Au (III ) ioner 8. Etter filtrering av uoppløst plast, ble resten utlutet med en samlet syre av HCl og HNO3 (3: 1) ved 70 ° C i 3 timer for å danne et oppløselig løsning av Pd (II), Au (III), Ag (I ), Fe (III), Sn (IV) og Al (III) ioner. Fe (III), Sn (IV) og Al (III) ioner utfelles ved å heve pH-løsning opp til 4,5 ved hjelp av 2 M NaOH og filtrert fra. AgCl ble utfelt ved hjelp av NaCl og frafiltrert (figur 9). I tillegg var LIBS avfallskomponentene behandles med HNO 3, som fører til en blanding av Co (II), Ni (II), Mn (II), Li (I), Fe (III) og Al (III) ioner. Det tredje trinn innbefattet en serie av satsvise forsøk utført under kontrollerte eksperimentelle betingelser. I disse eksperimentene, ble lekke løsninger renset, Pd (II) og Au (III)ioner ble gjenvunnet fra de elektroniske skrap løsninger ved hjelp av MSA-en og MSA-2 (se figur 9), og Co (II) ble gjenopprettet fra de viktigste produktene til LIB løsning ved hjelp av MSA-3 (tabell 1). Etter fjerning ble filtratet analysert ved hjelp av ICP-MS. I det fjerde trinnet, den prosentvise uptakes av Pd (II) og Au (III) av MSA-1 og MSA-2 fra en ekte urban gruve komposittblanding [0,119 mg / l Pd (ll), 0,35 mg / l Au (III ), 0,23 mg / l Ag (I), 7,05 mg / l Cu (II), 5,78 mg / l Ni (II), 13,35 mg / l Fe (III), 7,09 mg / l Al (III)] ble bestemt. MSA-3 ble brukt for å estimere gjenvinning av Co (II) ioner fra en ekte LIB sammensatt blanding [1,75 mg / l Co (II), 420 mg / l Ni (II), 350 mg / l Mn (II), 370 mg / l Li (I), 7 mg / l Fe (III), 1 mg / l Al (III)]. Effektiviteten av opptaket av Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner ved MSA-1, MSA-2, og MSA-3 ble beregnet som følger: E% = C A / C e = C 0- - C e / C <sub&gt; 0, hvor C A er målet ionekonsentrasjonen opptak av faste MSAS, og C e og C 0 er målet ionekonsentrasjoner i likevekt og innledende oppløsninger. Tabell 1 viser resultater for den virkelige prøvestudie av ekstraksjon av Pd (II), Au (III), og Co (II) ved hjelp av MSAS; de prosentvise uptakes av Pd (II), Au (III), og Co (II) var ca. 79%, 68% og 66%, respektivt. Den femte trinn innbefattet gjenvinning av eksperimenter ved hjelp av strippemidler (figur 3-5) for å frigjøre Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner fra vognhjul-formet MSA overflater. Den virkningsgrad (R%) ble beregnet som følger: R% = C R / C-A, hvor C R er målet ionkonsentrasjon utgitt i oppløsning ved strippemiddel. ICP-MS analyse av de oppsamlede løsninger indikerte at &gt;&gt; 98% av metallionene vire utgitt av enkel kjemisk stripping (tabell 1). Dette resultatet indikerer at ultraspornivåer av Pd (II), Au (III), og Co (II) -ioner ble ekstrahert fra den urbane gruven ved MSAS. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig1.jpg" /> Figur 1. Undersøkelse av vognhjul formet geometri. HRTEM mikrografer av vognhjul mønster i kubikk Ia 3 dager strukturer av MSAS. Center: krystall form. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig2.jpg" /> Figur 2. Fastsettelse av mesostructured krystall gitter og overflate parametere av vognhjulformede porene. XRD mønstre (A) og N 2 adsorpsjon / desorpsjon isotermer (b) i vogn-wheel-formet, kubiske Ia 3 d MSAS. Figur 3. Systematisk prosjektering av MSA-en. Fabrikasjon av Pd (II) -MSA-en og Co (II) -MSA-3 via den trykk assistert metode. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig4.jpg" /> Figur 4. Systematisk prosjektering av MSA-3. Fabrikasjon av Co (II) -MSA-3 via den trykk assistert metode. <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig5.jpg" /> Figur 5. Systematisk prosjektering av MSA-2. Fabrikasjon av Au (III) -MSA-2 via byggeklosser protokollen. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig6.jpg" /> Figur 6. Kontrollert pH-avhengig Pd (II), Au (III), og Co (II) ion-sEnsing systemer. (A) pH-responsprofiler av vognhjulformet MSA-1, MSA-2, og MSA-3 i løpet av sensor- og fjerning analyser av target Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner. Effektiviteten av refleksjonsspektrene ble overvåket som en funksjon av pH ved λ max = 384, 486, og 537 nm, respektivt. (B - D) Target ion konsentrasjonen som en funksjon av refleksjonsspektrene av MSA-1, MSA-2, og MSA-3, respektivt. (E) fargekart for de MSAS med tilsetning av 2 ppm Pd (II), Au (III), og Co (II). (F) Kalibrerings plott av (R - R 0) g [M n +] for MSA-1, MSA-2, og MSA-3. Merk: R og R 0 representerer reflektansen av MSAS med og uten tilsetting av målet ioner, henholdsvis. <img alt="Figur 7" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig7.jpg" /> Figur 7. Studie av Pd (II), Au (III), og Co (II) ion-selektive systemer (A - C). Selektivitet av vognhjulformet MSA-1, MSA-2, og MSA-3 mot Pd (II) (2 mg / l), Au (III) (1 mg / l), og Co (II) (2 mg / l) ion-ion-sensing og fjerning analyser. (D) sekvensiell fargerespons ofMSA-1, MSA-2, og MSA-3 (blank, dvs. metallfrie assay) mot målet Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner ved tilsetning av interfererende ioner i single, binære, og grupper av ioner (G1-G3). <img alt="Figur 8" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig8.jpg" /> Figur 8. Gjenbruk av vognhjulformede MSAS (A) Evaluering av vognhjulformet, optiske sensing / fjerning analyser av målet ioner etter åtte regenerering / gjenbruk sykluser (target ion konsentrasjonen. 2 mg / L, pH og signalresponstidsverdiene for MSA-1, MSA-2, og MSA-3: pH = 2, 7, end 5,2, R t = 2, 3, og 5 min, t = 25 ° C). (B) Opptak effektivitet kontra regenereringssyklus nummer. <img alt="Figur 9" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig9.jpg" /> Figur 9. Fast utvinning av Pd (II) og Au (III) ioner fra skrap elektroniske løsninger. Hydrometallurgisk behandling av PCI brett og utvinning av Pd (II) og Au (III) ioner fra skrap elektroniske løsninger. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="0.45in" width="45"> Target ioner </td><td fo:width="0.8in" width="120"> Target ion-determination </td><td> Target ioner (mg / L) </td><td fo:width="4in" width="300"> Coexisted metallioner (mg / L) </td><td fo:width="0.3in" width="30"> E% </td><td fo:width="0.2in" width="20"> R% </td></tr&gt; <tr><td rowspan="3"> Pd (II) </td><td> C 0 </td><td> 0,119 </td><td> Ag (I): 0,23, Au (III): 0,35, Al (III): 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7.05 </td><td rowspan="3"> 79 </td><td rowspan="3"> 97 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0.025 </td><td> Ag (I): 0,225, Au (III): 0,351, Al (III): 7,11, Ni (II): 5,77, Fe (III): 13,32, Cu (II): 6,95 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 0,0913 </td><td> Ag (I): 0,00, Au (III): 0,001, Al (III): 0,00, Ni (II): 0,002, Fe (III): 0,005, Cu (II): 0,009 </td></tr><tr><td rowspan="3"> Au (III) </td><td> C 0 </td><td> 0,35 </td><td> Ag (I): 0,23, Pd (II): 0,119, Al (III): 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7.05 </td><td rowspan="3"> 68 </td><td rowspan="3"> 98 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0,11 </td><td> Ag (I): 0,231, Pd (II): 0,118, Al (III): 7,00, Ni (II): 5,66, Fe (III): 13,29, Cu (II): 6,92 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 0,235 </td><td> Ag (I): 0,00, Pd (III): 0,002, Al (III): 0,00, Ni (II): 0,004, Fe (III): 0,003, Cu (II): 0.01 </td></tr><tr><td rowspan="3"> Co (II) </td><td> C 0 </td><td> 1,75 </td><td> Ni (II): 420, Mn (II): 350, Li (I): 370, Fe (III): 2,00, Al (III): 0,40 </td><td rowspan="3"> 66.3 </td><td rowspan="3"> 95 </td></tr><tr><td> C e </td><td> 0,59 </td><td> Ni (II): 419,34, Mn (II): 350,06, Li (I): 370, Fe (III): 1,91, Al (III): 0.05 </td></tr><tr><td> C R </td><td> 1.15 </td><td> Ni (II): 0,85, Mn (II): 0,00, Li (I): 0,00, Fe (III): 0,05, Al (III): 0.02 </td></tr></tbody></table> Tabell 1. Kvantitativ bestemmelse av metallioner i det virkelige prøver. ICP-MS-analysedata for gjenvinning av Pd (II), Au (III), og Co (II) ioner i elektronisk skrap og LIB løsninger.

Watch this Scientific Journal Video about Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Po

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

På grunn av viktigheten og utstrakt bruk av palladium, gull og kobolt metaller i høyteknologisk utstyr, deres gjenvinning og resirkulering utgjør en viktig industriell utfordring. Metallet recovery system beskrevet her er en enkel, billig betyr for effektiv deteksjon, fjerning og gjenvinning av disse metallene fra den urbane mine.

Påvisning og utvinning av Palladium, Gull og Cobalt Metals fra Urban Mine Bruke Novel Sensorer / adsorbenter Eget med nanoskala Wagon-hjulformede Porer

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Samtidig Kvantitativ Konduktivitet og mekaniske egenskaper Målinger av organiske fotovoltaiske materialer ved hjelp AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

Syntese og Funksjonalisering av Nitrogen-dopet karbon nanorør kopper med gull nanopartikler som Cork Propper

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Fabrikasjon av ensartede nanoskala hulrom via silisium direkte wafer binding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Indirect Fabrication of Lattice Metals with Thin Sections Using Centrifugal Casting

Indirekte Fabrikasjon av Gitter Metals med tynne snitt Bruke Sentrifugal Casting

One of the typical methods to manufacture 3D lattice metals is the direct-metal additive manufacturing (AM) process such as Selective Laser Melting (SLM) ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Høyhastighets Continuous-wave stimulert Brillouin spredning Spectrometer for materielle analyse

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

A Novel Method for In Situ Electromechanical Characterization of Nanoscale Specimens

En ny metode for<em&gt; I situ</em&gt; Elektromekanisk karakterisering av nanoskalaeksempler

Electrically assisted deformation (EAD) is increasingly being used to improve the formability of metals during processes such as sheet metal rolling and ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Fabrikasjon av periodiske gull Nanocup matriser bruker kolloidalt Litografi

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Processing of Bulk Nanocrystalline Metals at the US Army Research Laboratory

Behandling av Bulk Nanocrystalline metaller ved US Army Research Laboratory

Given their potential for significant property improvements relative to their large grained counterparts, much work has been devoted to the continued ...

Determining the Mechanical Strength of Ultra-Fine-Grained Metals

Bestemme den mekaniske styrken til ultra-finkornede metaller

The mechanical strengthening of metals is the long-standing challenge and popular topic of materials science in industries and academia. The size ...

Nanoscale Characterization of Liquid-Solid Interfaces by Coupling Cryo-Focused Ion Beam Milling with Scanning Electron Microscopy and Spectroscopy

Nanoskala karakterisering av flytende-solide grensesnitt ved kobling av Kryo-fokusert ionstråle fresing med skanning elektronmikroskopi og spektroskopi

Physical and chemical processes at solid-liquid interfaces play a crucial role in many natural and technological phenomena, including catalysis, solar ...