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

Detta arbete stöddes av ministeriet för utbildning, kultur, sport, vetenskap och teknik och miljöministeriet, Japans regering.

1. Tillverkning av Wagon-hjulformad, Cubic la 3 d Mesoporous Monolithic Byggnadsställningar OBS: Styr cubic geometri (företrädesvis gyroidal Ia 3 d symmetri) och mikrometerpartikelytor av mesoporösa monolitiska ställningar med hjälp av trisegmentsampolymer Pluronic P123 [P123; poly (etylen oxid- blockera -propylene oxid- blockera -etylen oxid) (EO 20 PEO 70 EO 20)] som en mall. <ol><li> Under typiska förhållanden, till P123, pentadekan, och tetrametyl ortosilikat (TMOS) vid ett massförhållande av 1,6: 2: 1,2 till HCI / H2O (pH ~ 1,0) i en 200-ml rundbottnad kolv; sedan skaka blandningen vid 45 ° C tills en homogen sol-gel. </li><li> Anslut kolven till en rotationsindunstare, och indunsta blandningen vid 45 ° C och ett utgångstryck av 1023 hPa. Under dessa förhållanden, exoterm hydrolys och kondensation av TMOS ske snabbt. </li><li> Fortsätt evaporatipå blandningen för 10-20 minuter för att erhålla den optiska gelliknande vagnshjulformad monolit runt väggen av anslutnings kolven 37-39. </li><li> Torka kolven innehållande som tillverkade monolit vid 45 ° C under 24 timmar för att slutföra torkningen. </li><li> Behandla torkade vagnshjulformade monoliten vid 450 ° C i 8 h under normala atmosfäriska förhållanden. </li><li> Grind kalcinerade fast monolit helt med hjälp av mortel och mortelstöt, och lagra markmaterial för senare användning som en bärare plattform i tillverkning av MSAs. </li></ol> 2. karakterisering av material <ol><li> Högupplöst transmissionselektronmikroskop (HRTEM) <ol><li> Skingra 1 mg prov i 5 ml etanollösning med hjälp av en ultraljud renare, och sedan släppa två droppar av provet på en koppargaller. </li><li> Vakuum-torka nätet för 20 minuter före införandet prover i HRTEM kolonn. </li><li> Utför HRTEM med användning av ett transmissionselektronmikroskop anslutet till en CCD-kamera. Spela HRTEM mikrofotografier vid en accelerationsspänning av 200 kV för att erhålla ett galler upplösning på 0,1 nm. </li></ol></li><li> N 2 adsorption-desorptionsisotermer <ol><li> Pre-treat vagnshjulformade prover vid 100 ° C under 8 timmar under vakuum till jämvikt trycket till 10 -3 Torr. </li><li> Mät N 2 adsorption-desorptionsisotermer vid 77 K med hjälp av en yta och porstorlek analysator enligt tillverkarens anvisningar </li><li> Bestäm porstorleksfördelning från adsorptionsisotermer genom att använda icke-lokala täthetsfunktionalteori. Beräkna specifik yta (S BET) med hjälp av multi adsorptionsdata från linjära segment av N 2 adsorptionsisotermerna använder Brunauer-Emmett-Teller (BET) teori. </li></ol></li><li> Liten vinkel pulver röntgendiffraktion (XRD) <ol><li> Mät XRD mönster genom att använda en 18-kW diffraktometer och monochromated CuKa-strålning, enligt tillverkaren &amp;# 39; s instruktioner. </li><li> Rekord diffraktioner med hjälp av både en grafitmonokromator och Göbel spegel detektorer med 2e vinklar mellan 0,1 ° och 6,5 °, motsvarande d- avstånd mellan 88,2 och 1,35 nm. </li><li> Mal provet och sprida pulvret på provhållaren. Bekräfta upplösningen av diffraktionstoppar med standard reproducerbarhet i 2θ (± 0,005 °). Upprepa provmätning tre gånger med rotation vid olika vinklar (15 °, 30 ° och 45 °). </li></ol></li></ol> 3. Tillverkning av Pd (II) -MSA-en, Au (III) -MSA-2, och Co (II) -MSA-3 <ol><li> Syntes av Pd (II) -MSA-1 och Co (II) -MSA-3 OBS: Använd en tryckassisterad metod för att styra modifieringen av vagnshjulformade, kubisk Ia 3 d monoliter med 1,5-diphenylthiocarbazone dikarboxylat (L1) och 2-nitroso-1-naftol (L3) ligander (0,1 M EtOH lösningar) att fabricera Pd (II) -MSA-1 och Co (II) -MSA-3, respektive. <ol><li> Lägg ethanolic 1,5-diphenylthiocarbazone dikarboxylat (L1) eller 2-nitroso-1-naftol (L3) lösningar på fasta vagn hjul monoliter i rundkolv och blanda under skakning under 1 minut. </li><li> Anslut kolv innehållande heterogena EtOH-L1 / fast monolit blandningen till en roterande indunstare, och indunsta blandningen vid 45 ° C och ett utgångstryck av 1023 hPa. </li><li> Anslut en annan kolv innehållande heterogena EtOH-L3 / fast monolit blandningen till en roterande indunstare, och indunsta blandningen vid 50 ° C och ett starttryck på 1023 hPa. Avlägsna EtOH-lösning från heterogena EtOH-ligand / fast monolit blandning under vakuum vid omgivningstemperatur. </li><li> Klargöra bildandet mekanism av ligand fasta (MSA-1 och MSA-3) av physisorbed kortdistans interaktion (dvs, van der Waals och H-bindningsinteraktioner) mellan de rikliga hydroxylgrupperna av de aktiva ytan platserna i vagnens hjul formade byggnadsställningar och heteroligander 40,41. </li><li> Beräkna amoUNTS av immobiliserad L1 och L3 på följande sätt: q e = (C 0 - C e) V / m, där q e är adsorberade mängden, V är lösningsvolym (L), m är massan av bärarna (g), och C 0 och C e är inledande och supernatant sondkoncentrationer, respektive. Kan förväntas Mängden immobiliserad L1 och L3 att vara omkring 0,09 mmol / g. </li></ol></li><li> Syntes av Au (III) -MSA-2 OBS: Applicera byggstenar protokoll att syntetisera Au (III) -MSA-2: <ol><li> Immobilisera en 40 ml 0,1 M etanollösning av dilauryldimethylammonium (DDAB) i 0,5 g vagnshjulformade HOM ställningar med användning av en rotationsindunstare för att producera vagnshjulformad HOM-DDAB monoliter. </li><li> Upplös 20 mg av hydrophilic6-hydroxi-5- (4-sulfonatfenylazo) -2-naftalensulfonsyra-dinatriumsalt (L2) ligand i 80 ml DI-vatten. Lägg 0,5 g av fasta HOM-DDAB monoliter. Den bort H2O lösningen genom filtrering. </li><li> Tvätta HOM-DDAB-L2 med avjoniserat vatten tills ingen L2 elueras; sedan torrt prov vid 65-70 ° C under 4 timmar. Obs: 0,07 mmol L2 ligand per gram HOM schavotten införlivades HOM-DDAB 42. </li><li> Klargöra bildandet mekanismen för (MSA-2) baseras på L2-DDAB fast interaktion. </li></ol></li></ol> 4. Batch Studier för detektering Pd (II), Au (III) och Co (II) -joner <ol><li> Doppa 20 mg av vagnshjulformad MSA-1, MSA-2, och MSA-3 i en blandning av Pd (II), Au (III) och Co (II) -joner (jonkoncentration: 2 mg / l) ; justera volymen till 20 ml och pH till lämpligt pH-värde av 2, 7, och 5,2, respektive. </li><li> Mekaniskt skaka blandningar i ett temperaturkontrollerat vattenbad vid 25 ° C i 45 min vid en konstant omrörningshastighet av 300 varv per minut. </li><li> Filtrera MSAs till 25 mm filterpapper; efter jämvikt, använder visuell färg bedömning och reflektansspektra measurement för bestämning jonkoncentrationer. </li><li> Bestäm Pd (II), Au (III) och Co (II) rikta jonkoncentrationer genom att jämföra reflektansvärdena intensiteterna hos MSA-1, MSA-2, och MSA-3 vid λ max 384, 486, och 537 nm, respektive, under tillsatsen av okänd koncentration av mål-prover med de för standardkoncentration av riktade urval. </li><li> Utför andra experiment med användning av mål-Pd (II), Au (III) och Co (II) jonkoncentrationer i det optimala pH-värdet för 2, 7, och 5,2, respektive, med användning av UV-vis-spektroskopi. Den del per miljon (ppm, mg / l), en del per miljard (ppb | ig / l), och molförhållandet (mol / l) enheter används för att definiera målet jonkoncentration i lösning. </li></ol> 5. Förfarande för demontering av Pd (II), Au (III), och Co (II) Joner <ol><li> Doppa 40 mg av varje vagn-hjulformad MSA i en blandning av specifik Pd (II), Au (III) och Co (II) jonkoncentrationer; justera pH hos blandningen till specifika värden på 2, 7 och 5,2, respektive, i en volym av 20 ml, och rör om blandningen under två timmar vid rumstemperatur. </li><li> Filter fasta MSAs och analysera filtratet genom induktivt kopplad plasma masspektrometri (ICP-MS) 28-30. </li><li> Beräkna Langmuir isoterm baserat på följande ekvation 43: <img alt="Ekvation 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044eq1.jpg" /> där C e är målet jonkoncentration, q e är mängden måljonens i ekvilibrerad lösning, q m (mg · g -1) är mängden Pd (II), Au (III), eller Co (II) joner avlägsnas till bildar monolagret täckning, och K L är Langmuir adsorption jämviktskonstanten. Exempelvis visar de Qm data indikerar den praktiska avlägsnande av metalljoner från det vattenhaltiga mediet med höga adsorptions effektiviteter (97% -98%). Dessutom K L-värden överensstämmer med adsorption / desorption priser, vilket tyder på fullt reversibla metall adsorption analyser. </li></ol&gt; 6. Bildning av metall-till-ligand-bindningskonstanter i vagn-hjulformad MSAs <ol><li> Bestäm stabilitetskonstanter (log K ar) av [PD- (L1) 2], [au- (L2)], och [CO- (L3) 2] komplexen vid pH 2, 7, och 5,2, som kan förväntas vara runt 5,8, 4,9, och 7,9, respektive. </li><li> Beräkna stabilitetskonstanter i enlighet med följande ekvation 28-32: log K s = ([ML] S / [L] S) × [M] där [M] är koncentrationen av fri Pd (II), Au (III), eller Co (II) joner i lösning; [L] betecknar koncentrationen av fri L (dvs., L inte bundna till den Pd (II), Au (III), eller Co (II) joner); och nedsänkt S avser den totala koncentrationen av Pd (II), Au (III), eller Co (II) joner i fast fas av vagnshjulformad MSA. </li><li> Bestäm detektionsgräns (LOD) av MSAs för Pd (II), Au (III), och Co (II) joner enligt följande: LOD = 3σ / Ψ där σ och Ψ är standardavvikelsen och lutningen på kalibreringskurvan 40-42. </li></ol> 7. Selektiv-ion-extraktion Experimental System OBS: Se till specifik och stark metall-till-ligandbindning enligt följande: <ol><li> Justera pH av extraherade lösningen till 2, 7 och 5,2 för den Pd (II), Au (III) och Co (II) joner. Alter koncentrationer av störande metalljoner till ≤ 5 gånger större än koncentrationerna av Pd (II), Au (III) och Co (II) riktjoner. Tillsätt 2 ml av komplexbildande medel (t.ex., från 0,3 till 0,5 M citrat / tartrat) till den extraherade lösningen före tillsatsen av mål-joner för att hålla tillbaka aktivt reagerande Cu (II) joner. </li></ol> 8. Real utvinning av metaller från Urban Mine <ol><li> Lös PCI-kortet i starka syror för att få metalljoner i lösning. </li><li> Lägg MSAs till lösningen innehållande Pd (II), Au (III) och Co (II) joner för att extrahera dessa joner i fastMSA. </li><li> Filter fasta MSAs och analysera filtratet genom ICP-MS. </li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Globala efterfrågan ökar på ett sätt att noggrant och snabbt upptäcka, selektivt känna igen, och återhämta Pd (II), Au (III), och Co (II) joner från elektronikskrot och LIB lösningar. För att lösa detta problem, vagn-wheel-formade, optiska MSAs för kemiska upptäckt / borttagning / utvinning och återvinning av dessa metalljoner utvecklades. Vid utformningen av MSA, var två viktiga faktorer beaktas på följande sätt: (1) receptorer och (2) immobilisering / transducerande ställningar. Receptorer är organiska ligander som ansvarar för selektiviteten hos MSA; ställningar ansvarar för stabiliteten, återanvändning och känslighet MSA. På grund av sina höggradigt likformiga kanaler, stora ytareor, porstorleksfördelning och styrbar vagn-hjulkonstruktion, som vanligen är associerad med [111] projektionen av den kubiska bikontinuerlig ytmorfologin (fig 1 och 2), MSA-baserade vagn hjul Ia 3 dmesostructure material ställningar tillgänglig kontroll över de potentiella krav på denna detektering / borttagning / extraktion och återvinning metod som följer: (1) stabilitet av ligand-inbakning HOM fast substans (dvs, ingen urlakning av liganderna vid tvättning), (2) avkännande tillstånd analyser, och (3) kemisk behandlingsförhållanden under regenererings / återanvändning cykler (dvs efter åtta cykler); hög täckning och spridning ligand-ytan; mekanisk robusthet; och effektiv återvinning bearbetbarhet från stads gruva. För att tillverka den stabila och robusta MSAs design, monofunctionalization av vagnshjul inre porytan eller successiv inkludering av olika ligander (dvs., L1, L2 och L3, fig 3-5) i HOM ställningar kan uppnås genom tryckassisterad samkondensation; den höggradiga hybrider MSA-1 och MSA-3 erhölls med användning av L1 och L3, respektive. Kontrollerad utformning av MSA-2 baserades på finjusteras yta mönstring of de mesoskopiska vagn hjul byggnadsställningar arkitekturer. Detta åstadkoms genom att använda en dispergerbar aktivt medel (DDAB) som ledde till den täta utsmyckningen av L2 signalcentra inne i vagnhjul pore håligheter. Med dessa MSA motiv kan metalljoner samverka med organiska delar av icke-kovalent bindning (t.ex., vätebindning), metallkoordinations, hydrofoba krafter, van der Waals krafter, π-Tt interaktioner och elektrostatiska och / eller elektromagnetisk påverkan (figurerna 3-5 ). I sensor analyser kan nanoengineered MSAs utlösas av ett mål Pd (II), Au (III), eller Co (II) jontyper och omvandla mätbara optiska signaler enligt synergistisk pH, reaktionstemperatur, och kontakttiden (svarstid) förhållanden, vilket möjliggör bindningen av metaller till en hydrofob eller hydrofil ligand ficka som skall efterliknas. Den utvecklade MSAs inte bara bort Pd (II), Au (III), och Co (II) joner från komplexa miljömatriser men också ett medel för en enkel visuellkolorimetrisk uppskattning av metalljonkoncentrationen; UV-vis-reflektansspektroskopi känsligt kvantifieras metalljonkoncentrationen över ett brett område av koncentrations (figurerna 3-6). Sålunda MSAs tillhandahålla en enkel och känslig kolorimetrisk-baserad lösning för att detektera förändringar över ett brett område av metall jonkoncentrationer, liksom ett organ för den känsliga kvantifiering av målet joner, varigenom man undviker behovet av sofistikerade instrument. Även med ultralåga koncentrationer (≤0.19 xg / L), framträdde en signaländring i reflektionsfaktorspektra av sensorerna under bildandet av komplexen (fig 1). I satsanalys / borttagning / utsugssystem, är en stor fördel med vagnshjulformad MSAs deras selektivitet mot målgruppjoner och därmed förhindra hinder från att störa konkurrerande joner. Figur 6 bekräftade selektivt avlägsnande och effektiv övervakning av Pd (II), au (III) och Co (II) joner genomde optiska MSA. Den försumbara förändring i reflektions signalerna från MSAs i närvaro av konkurrerande joner indikerade att svaga kelat bildades mellan konkurrerande metaller och L1, L2 och L3, speciellt vid pH 2, 7, och 5,2, respektive. Selektiviteten hos MSA kan tillskrivas bildningen av mycket stabila oktaedrisk [PD- (L1) 2], fyrkantiga plana [au- (L2)], och oktaedrisk [CO- (L3) 2] komplexen. För att bedöma kostnadseffektiviteten, återvinning och hållbarhet vagnhjulformade MSAs efter upprepade regenere / återanvändning cykler undersöktes. Figur 8 visar att MSA behöll en hög verkningsgrad för detektering / borttagning / utvinning av Pd (II), Au ( III), och Co (II) joner under upprepade regenerering / återanvändning cykler, även om den totala effektiviteten minskat något efter den sjätte regenere / återanvändning cykel. Stabiliteten hos den kubiska la 3 d mesostructure och införlivandet av L1, L2, och L3 in i ellerNyckeltal SAS Aviation Services vagn-wheel-formade porer (inducerade av en stark H-bindning och dispersiva interaktioner) spelar viktiga roller för att upprätthålla funktionaliteten i jon-avkänning / capture-system genom flera regeneration / återanvändning cykler (se figur 7). Återställa Pd (II), Au (III), och Co (II) joner från stads gruvan kan bidra till att begränsa de miljöskador i samband med gruvdrift dessa metaller, i synnerhet när det gäller påverkan på mark och klimat. Använda riktiga urbana gruvprover, har resultaten visat att MSA beskrivs häri selektivt kan återhämta Pd och Au från e-avfall, och Co från kasserade libs (tabell 1 &amp; Figure 9), men praktiskt, skalbar process fortfarande utmaning för framtiden tillämplighet av återvinningsmetall från stads gruva. På grundval av den föreslagna hanteringsprotokoll, två nyckelkomponenter spelar viktiga roller i den förbättrade metalljonen tillgänglighet, adsorptionskapacitetOch återhämtning under de heterogena processer. Först de stora surface-to-volym förhållanden och öppna cylindriska porerna i vagnshjul kubiska Ia 3 d mesostructures (MSAs) främja orienterings ligand enheten (vilket framgår av den flexibla interaktionen av Pd (II), Au (III), och Co (II) -joner med L1, L2 och L3 och den höga affiniteten hos metall-mot-ligandbindande händelser) (Figurerna 3-5). För det andra, de selektiva adsorptions / detektions / extraktionsförfaranden huvudsakligen beror på strukturen av kelatbildare, de experimentella betingelser (särskilt Ph), sammansättningen av jonen systemet, metalljonkomplexen koncentrationer och metall-mot-ligandbindande händelser. Även om detta protokoll visar betydande framsteg i kvalitet och effektivitet av återvinningsmetoder, ytterligare ansträngningar krävs, så att de kan användas i andra krävande tillämpning av miljöavfall, där de berikade med höga doser av aktivt konkurrenskraftiga metaller såsom Cu (II), Fe (III) ettd Ni (II) joner. Sammanfattningsvis har effektiva och kostnadseffektiva, vagn-hjulformade MSAs utvecklad för återvinning av palladium, guld och kobolt metaller från den urbana gruvan. Resultaten visar att MSAs kommer att vara användbart för att ge en rutt till en hållbar försörjning av guld, palladium och kobolt för att möta behoven i det moderna samhället.

Drivkrafter för blomstrande användning av platinagruppmetaller (PGM) är deras extraordinära och ibland exklusiva fastigheter, vilket gör dem viktiga komponenter i ett brett spektrum av tillämpningar. PGM kan spela en roll i byggandet av ett hållbart samhälle, och dessa material används i en mängd av moderna applikationer och produkter: kemisk process katalys, fordonsutsläppskontroll, informationsteknik, hemelektronik, fina smycken, framställning av dentala material, solceller bränsleceller och litium-jon-batterier (LIB) 1-10. Under det senaste århundradet har världen ekonomiska förändringar drivits genom användning av platinametaller. På grund av vikten av platinagruppens metaller i ren teknik och högteknologisk utrustning, har användningen av platinagruppens metaller har ökat dramatiskt i det moderna samhället. På grund av den kraftiga ökningen av användningen av platinagruppens metaller, framför allt vid tillverkning av elektronisk utrustning, har ansamling av elektroniskt avfall (e-avfall) ledde till environmental utmaningar och problem. Dessutom har den senaste tidens uppgång i råvarupriserna genererade ett nytt intresse för utvinning av e-avfall 1-4. E-avfall innehåller både farliga ämnen och värdefulla palladium, guld och kobolt metaller. Om e-avfall deponeras eller inte behandlas på ett miljöriktigt sätt, kan de innebära en hög risk för miljöskador. Palladium, guld och kobolt metaller i e-avfall är en hållbar och &quot;gröna&quot; sekundär resurs av sådana metaller 5-10. Därför, effektiva processer för att återvinna palladium, guld och kobolt är angelägna metaller från e-avfall. Framtida framsteg inom många teknikområden kommer att kräva kontroll av primära tillgångar metall. På grund av den växande betydelsen av palladium, guld och kobolt metaller i industriella tillämpningar och lösningar på miljöproblem 11-13, utvecklings adsorption / extraction tekniker för erkännande och utvinning av sådana metaller har blivit högsta prioritet. De huvudsakliga ädelmetaller som används i elektroniska produkter är silver, guld, palladium, platina, och små mängder av rodium 4-8. Återställa palladium och guld har blivit allt viktigare på grund av sin unika kombination av egenskaper i ett brett spektrum av industriella tillämpningar, ekonomiskt värde, och sällsynt företeelse. Marknadsmekanismerna har varit inflytelserika i att öka andelen insamling och återvinning av kretskort av föråldrade datorer, TV-apparater, mobiltelefoner och annan elektronisk utrustning. Massproducerade konsument komponenter, såsom datorns moderkort, innehåller ca 80 g Pd och 300 g Au per ton e-avfall; Motsvarande belopp för mobiltelefoner är 130 g Pd och 200 g Au per ton e-avfall 5-10. Denna urbana gruva innehåller enorma mängder av dessa metaller (i jämförelse, Au och Pd är närvarande i extremt låga koncentrationer i berg (~ 4 ng / g), jordar (1 ng / g), havsvatten (0,05 | ig / l), och flodvatten (0,2 | ig / l) 14-16). För att säkerställa en fortsatt och tillförlitlig försörjning av palladium, guld och kobolt metaller för framtida tekniska innovationer och ny elektronisk utrustning, är det viktigt att utveckla en effektiv och billig teknik för återvinning av ädelmetaller från e-avfall. Sådan teknik skulle kunna fungera som en försäkring mot framtida knappa tillgången på sällsynta jordartsmalmer, som förutspås vara en bristvara, eller till och med uttömda, inom 100 år. Ett element såsom kobolt har en viktig ingång till nästan alla de elektrokemiska lagringsenergiceller såsom LIBS 17-19. På grund av den snabba tillväxten av informationsteknik och ett stort utbud utnyttjande av libs, frisläppandet av LIBS som e-avfall undersökte en ny miljöutmaning 18-20. Därför kan hantera dessa avfall med omsorg genom att återvinna dessa resurser öppna en ny väg imiljö och industriella tillämpningar. Flera starka och väletablerade metoder och analysmetoder har använts för att diskriminera och kvantifiera Au (III), Pd (II), och Co (II) i naturlig malm och industriavfall, inklusive låga och kol ugn atomabsorptionsspektrofotometri, ultraviolet- synlig (UV-vis) spektrofotometri, neutronaktiveringsanalys och induktivt kopplad plasma masspektrometri 14-16,21-27. Trots sin mångsidighet och växande popularitet, dessa analytiska tekniker lider av många brister. Till exempel, de vanligtvis kräver noggrann planering och testning, involvera många provberedning åtgärder för att minimera störningar från provmatrisen kräver sofistikerad instrumentering och välutbildade individer, och måste utföras under rigorösa experimentella betingelser 17,21. Dessutom, alla dessa analytiska tekniker införliva pre-koncentration och separationssteg, såsom lösningsmedel extdiffraktion, samutfällning, jonbyte och adsorption, att i förväg koncentrera mål metalljoner från matrixkomponenter innan deras beslutsamhet 20-27. Dessutom är hydrometallurgi och pyrometallurgy tekniker som vanligen används i papperskedjan inom industrin 19-22. Därför att utveckla effektiva, kostnadseffektiva och lättanvända analysmetoder återhämta palladium, guld och kobolt metaller från naturliga malm och industriavfall är viktigt både för miljöskydd och inom industrisektorn 11-13. Ny teknik kan erbjuda nya metoder för kemisk analys och återvinning av metaller från naturliga malm och industriavfall. Senaste framsteg har gjorts när det gäller att minska kostnaderna och förkorta tiden för att tillverka optiska kemiska nanosensorer / adsorbenter; dock optiska adsorbenter används fortfarande för specifik verkliga avkänning, utvinning och återvinning program för ett brett spektrum av metaller 28-36. På senare tid har forskningen fokuserat på att skräddarsy specifika fasta mesoporösa monoliter för användning som mycket känsliga sensorer för enkel och samtidig blotta ögat upptäckt och borttagning av giftiga och ädelmetalljoner, såsom kvicksilver och guldjoner, från vattenlevande prover 28-32. Här, en process för att selektivt upptäcka och effektivt återvinna Au (III) och Pd (II) från den urbana gruvan rapporterades; dessutom kan förfarandet tillämpas för återvinning av Co (II) joner från LIBS. Återvinning av metall från denna process ska inte bara fungera som en sekundär källa till Au (III), Pd (II), och Co (II) joner, men också minska miljöförstöringen. Protokollet design av vagnhjulformade MSAs visar för första gången bevis för kontrollerad optisk erkännande av Au (III), Pd (II), och Co (II) joner, och ett mycket selektivt system för återvinning av Pd ( II) joner (upp till ~ 95%) i malmer och 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

Utveckla låg kostnad, effektiva processer för insamling och återvinning av palladium, guld och kobolt metaller från stads gruva är fortfarande en stor utmaning i de industrialiserade länderna. Här, utveckling av optiska mesosensors / adsorptionsmedel (MSAs) för effektiv erkännande och selektiv återvinning av Pd (II), Au (III), och Co (II) från stads gruvan uppnåddes. En enkel, allmän metod för framställning av MSAs baserade på användning av högre ordning mesoporösa monolitiska byggnadsställningar beskrevs. Hierarkiska kubiska Ia 3 d vagnshjulformad MSAs tillverkades genom förankrings kelateringsmedel (färgämnen) till tredimensionella porer och mikrometerpartikelytorna hos de mesoporösa monolitiska byggnadsställningar. Iakttagelser visar, för första gången, bevis av kontrollerad optisk igenkänning av Pd (II), Au (III) och Co (II) joner och ett mycket selektivt system för återvinning av Pd (II) joner (upp till ~ 95%) i malm och industriavfall. Dessutom de kontrollerade utvärderingsprocesser beskrev henneein innebär utvärdering av inneboende egenskaper (t.ex. visuell signal förändring, långsiktig stabilitet, adsorption effektivitets extra känslighet, selektivitet och återanvändning); alltså, är dyra, sofistikerade instrument som inte behövs. Resultaten visar att MSAs kommer att locka uppmärksamhet över hela världen som en lovande tekniska medel för att återhämta sig och återvinning palladium, guld och kobolt metaller.

Periodiska gyroidal cubic Ia 3 d monolitiska byggnadsställningar och vagn-hjulformade MSAs med stora cylindriska öppna porer (upp till 10 nm i diameter) tillverkades med hjälp av tryckassisterad direkt mall med en P123 sampolymer mikroemulsion systemet. TEM micrographs av MSAs visar vagnhjulliknande kanaler som organiseras i stora storlekar domän och i olika orienterings geometrier i gyroidal bikontinuerliga kubiska Ia 3 d mesostructures (Figur 1). Även om L1, L2, och L3 prober direkt physisorbed in i de monolitiska byggnadsställningar (~ 80 mg sond per gram byggnadsställning), MSAS tillgänglig kontroll över potentiell urlakning av ligandema vid tvättning, avkänna tillståndsanalyser, och kemisk behandling under regenerering / återanvändning cykler. Vagnen rullar formliknande porer innehöll de kubiska la 3 d strukturer av MSA, vilket framgår av TEM-bilder (figur 1). DeHRTEM mikroskopbilder som spelats in längs den dominerande aspekten i [111] riktning indikerar bildandet av kubisk bi-kontinuerlig ytmorfologi 37-39. Sexfaldig symmetriska kanaler med olika nanostorlek sammankopplingar i vagn hjul formliknande porer var egenskaper de kubiska Ia3d gitterstrukturer av MSAs (Figur 1, center) 44. Vidare innebär avtalet i enhetscellen gitter bestämma med TEM-mikrografer (22,5 nm) med enheten cellparameter bestäms av små vinklar XRD (a = d 211 √6) indikerar bildandet av den kubiska Ia3d MSA morfologi. Utseendet på porer av olika geometriska former i detta sexfaldig orientering runt varje vagnshjul mönster är det viktigaste inslaget i kontrollerad Pd (II), Au (III), och Co (II) jondiffusion, adsorption och återvinning. Figur 2B indikerar att likformigt formade por geometrier och texturegenskaper hos den kubiska <em&gt; Ia tre dagarna MSA-1, MSA-2, och MSA-3 behölls (ytarea (S BET) av 560, 520, och 570 m 2 / g; porvolym (Vp) av 1,03, 0,98, och 1,09 cm ​​3 / g och porstorleken (D / nm) för 8,2, 8,1, och 8,2 nm, respektive, vilket framgår från N 2 Isotherm resultat). Denna retention av kubisk la 3 d MSA strukturell integritet användes för rationell utformning av MSA, för vilken Pd (II), Au (III), och Co (II) -joner detekterades med en snabb svarstid, även vid nanomolar koncentrationer (Figur 3-5). Ett ansenligt antal av organiska delar med potentiella funktionella aktiva ställen är starkt förankrade på vagnens hjul porytorna via H-bindning och dispersiva interaktioner med bibehållande av den kubiska la 3 d geometri, vilket framgår av Bragg reflektionsplanen (HKL) (Figur 2A ). Bildningen av stabila organiska oorganiska hybrid MSAs med lämpliginkvartering av L1, L2 och L3 in i vagnen hjul porer kan leda till något läckage av ligander under metalljon avkänning / fånga / borttagning analyser och återanvändbarhet / återhämtningsprocessen. Specificiteten och känsligheten hos vagnshjulformad MSAs för målet Pd (II), Au (III) och Co (II) joner kontrollerades genom att justera pH till 2, 7 och 5,2, respektive. Dessa specifika pH-värden är den mest lämpliga för den selektiva, känslig och effektiv övervakning och avlägsnande av metalljoner som använder MSAs (figur 6A). Kvantifieringen Förfarandet för avkänning / fånga Pd (II), Au (III) och Co (II) -joner med MSA-1, MSA-2, och MSA-3 involverade detektera förändringar i färgintensitet vid färgsvarstider (Rt) av 2, 3, och 5 minuter, respektive. För att utvärdera känsligheten hos MSA, var färgövergångar i reflektionsfaktorspektra som kunde detekteras av det mänskliga ögat noggrant övervakas över ett brett område av metall jonkoncentrationer(0-5,000 | ig / l). Figurerna 6B-D visar förändringar i färg och reflektans intensitet MSA-1, MSA-2, och MSA-3 vid λ max 384, 486, och 537 nm, respektive. Dessa förändringar indikerar metall-mot-ligand bindningshändelser under bildningen av det oktaedriska [PD- (L1) 2], fyrkantiga plana [au- (L2)], och oktaedrisk [CO- (L3) 2] komplexen (stabiliteten konstanterna dessa komplex är högre än de konkurrerande-jon-komplex, Figur 7) .Det reflektionsspektrala svaren från MSA indikerade effektiv detektering / erkännande av metaller. Dessutom visar figur 6F att MSAs är mycket effektiva för att avlägsna och övervakning Pd (II), Au (III), och Co (II) joner från den urbana gruvan och LIB lösningar över ett brett spektrum av koncentrationer (från mikrogram / ​​L till mg / l) och till och med på gränsen av 0,19, 0,6 lågkoncentrerade, och 0,51 | ig / l, respektive. De jon-avkänning / jon-borttagning effektivitet i wagon-hjulformade MSAs mot Pd (II), Au (III), och Co (II) joner i frånvaro och i närvaro av störande joner utvärderades (figur 7). Väsentliga förändringar i det synliga färgmönster och reflektans-spektra var uppenbara i de flesta fall, efter tillsats av 1 till 18 konkurrerande joner [dvs (G1) K (I), Na (I), Li (I), Ca (II ), Fe (III), och Cu (II); (G2) av Cd (II), Pb (II), Hg (II), Ni (II), Mn (II), Al (III); och (G3) av Bi (III), Zn (II), Dy (III), Er (III), Ho (III), och La (III)] till Pd (II), Au (III), och Co (II) jon-system, bekräftar selektivt avlägsnande och effektiv övervakning av målet (T) joner. Låga koncentrationer av Ni (II), Cu (II) och Fe (III) -joner stört, men interferenser eliminerades genom användning av från 0,3 till 0,5 M citrat / tartratlösning som ett undertryckande medel; inga Väsentliga förändringar i de synliga färgmönster och åter fl ectance spektra inträffade vid tillsättning av höga koncentrationer av olika katjoner på optimal jon-avkänning / capture förhållanden (pH 2, 7, och 5,2, 40 mg av MSA, 20 ml volym, 25 ° C) (Figur 7). Dessa fynd indikerade selektiv identifiering och infångning av målgruppjoner i ett brett utbud av verkliga prover som innehåller höga koncentrationer av konkurrerande joner 45,46. Återanvändning av vagnen-hjulformad MSAs bedömdes genom att undersöka reflektansspektra av måljonens avkänning / infångningsanalyser och bestämma upptaget effektivitet (E%) som en funktion av regeneration / återcykel. Återvinningsprocessen utfördes genom avskalning av Pd (II), Au (III) och Co (II) joner från MSA ytorna (dvs decomplexation). Decomplexation åstadkoms genom behandling av Pd (II) -, Au (III) - och Co (II) -MSAs med 0,1 M HCIO4, 0,1 M tiokarbamid i en% koncentrerad HCl, och 2 M HCl, respektive. Den decomplexation Behandlingen utfördes upprepade gånger för att fullständigt avlägsna Pd (II), Au (III) och Co (II) joner från MSA ytor. UV-vis spectroskopiera och ICP-MS användes för att bekräfta att MSA ytorna var fria från metall (fig 8). Upptags effektiviteter för MSA-1, MSA-2, och MSA-3 beräknades som% (C A / C 0), där C A är målet jonkoncentrationen upptag av fasta MSAs och C 0 är det ursprungliga målet jonkoncentrationen. Resultaten visade att funktionerna i vagnens hjul-formade MSAs bibehölls över åtta regenerering / återanvändning cykler 46,47. Utvinningen av Pd (II) och Au (III) från elektronikskrot (dvs PCI-kort) och Co (II) från libs genomfördes i flera steg: Det första steget var mekanisk separation av malda PCI ombord komponenter. Det andra steget innefattade en förbehandling hydrometallurgisk process, i vilken de PCI-board chips (e-avfall källa) lakades i en blandning av 2 MH 2 SO 4 ennd 0,2 MH 2 O 2 vid 90 ° C under 6 timmar för att upplösa basmetaller (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co och Zn) och en suspension av partiellt upplöst plast och Pd (II) och Au (III ) -joner 8. Efter filtrering av oupplösta plaster, återstoden lakas med en kombinerad syra av HCl och HNO3 (3: 1) vid 70 ° C under 3 h för bildning av en löslig lösning av Pd (II), Au (III), Ag (I ), Fe (III), Sn (IV) och Al (III) joner. Fe (III), Sn (IV) och Al (III) joner utfälles genom att höja pH-lösning upp till 4,5 med användning av 2 M NaOH och filtrerades av. AgCl fälldes ut med användning av NaCl och filtrerades av (figur 9). Dessutom genomfördes LIBS avfallskomponenterna behandlas med HNO3, vilket leder till en blandning av Co (II), Ni (II), Mn (II), Li (I), Fe (III), och Al (III) joner. Den tredje etappen omfattade en serie sats experiment som utförs under kontrollerade experimentella förhållanden. I dessa experiment var lakningslösningar renades, Pd (II) och Au (III)joner utvanns från elektronikskrot lösningar med hjälp av MSA-1 och MSA-2 (se figur 9) och Co (II) utvanns från de viktigaste produkterna i LIB lösning med hjälp av MSA-3 (tabell 1). Efter avlägsnande, filtratet analyserades genom ICP-MS. I den fjärde etappen, de procentuella upptag av Pd (II) och Au (III) genom MSA-1 och MSA-2 från en verklig urbana gruva kompositblandning [0,119 mg / liter Pd (II), 0,35 mg / liter 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)] bestämdes. MSA-3 användes för att uppskatta återvinningen av Co (II) joner från en verklig LIB kompositblandning [1,75 mg / l Co (II), 420 mg / l Ni (II), 350 mg / l Mn (II), 370 mg / I Li (I), 7 mg / l Fe (III), 1 mg / l Al (III)]. Effektiviteten av upptag av Pd (II), Au (III) och Co (II) joner genom MSA-1, MSA-2, och MSA-3 beräknades enligt följande: E% = C A / C e = C 0 - C e / C <sub&gt; 0, där C A är målet jonkoncentrationen upptag av fasta MSAs och C e och C 0 är de mål-jonkoncentrationer i jämviktade och initiala lösningar. Tabell 1 presenterar resultat på en realtidsprovstudie av utvinningen av Pd (II), Au (III) och Co (II) med hjälp av MSA; de procentuella upptag av Pd (II), Au (III), och Co (II) var cirka 79%, 68%, och 66% respektive. Det femte steget involverade återvinnings experiment med strippmedel (Figur 3-5) för att frigöra Pd (II), Au (III), och Co (II) joner från vagnen-wheel-formade MSA ytor. Återvinningseffektiviteten (R%) beräknades enligt följande: R% = C R / C A, där C R är målet jonkoncentration frigörs i lösning genom strippningsmedlet. ICP-MS-analyser av de uppsamlade lösningarna indikerade att &gt;&gt; 98% av metalljonerna vire frigöras genom enkel kemisk avdrivning (tabell 1). Detta resultat tyder på att ultralåga halter av Pd (II), Au (III), och Co (II) joner extraherades från den urbana gruvan av MSA. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig1.jpg" /> Figur 1. Undersökning av vagnshjulformad geometri. HRTEM mikrofotografier av vagnshjul mönster i kubiska Ia 3 d strukturer av MSA. Center: kristallformen. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig2.jpg" /> Figur 2. Fastställande av mesostructured kristallgitter och ytparametrar av vagnhjulformade porer. XRD mönster (A) och N 2 adsorption / desorptionsisotermer (B) av vagnen-wheel-formade, kubiska Ia 3 d MSA. Figur 3. Systematisk konstruktion av MSA-1. Tillverkning av Pd (II) -MSA-1 och Co (II) -MSA-3 via tryckassisterad metod. <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig4.jpg" /> Figur 4. Systematisk konstruktion av MSA-3. Tillverkning av Co (II) -MSA-3 via tryckassisterad metod. <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig5.jpg" /> Figur 5. Systematisk konstruktion av MSA-2. Tillverkning av Au (III) -MSA-2 via byggstenar protokollet. <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig6.jpg" /> Figur 6. Kontrollerad pH-beroende Pd (II), Au (III) och Co (II) jon-sEnsing system. (A) pH-responsprofilerna för vagnshjulformad MSA-1, MSA-2, och MSA-3 under avkänning och borttagning analyser av mål Pd (II), Au (III), och Co (II) joner. Effektiviteten av reflektionsspektra övervakades som en funktion av pH vid λ max = 384, 486, och 537 nm, respektive. (B - D) Mål jonkoncentrationen som funktion av reflektionsspektra för MSA-1, MSA-2, och MSA-3, respektive. (E) Färg kartor för de MSAs med tillsats av 2 ppm Pd (II), Au (III) och Co (II). (F) Kalibrerings kurvor av (R - R 0) vs [Mn +] för MSA-1, MSA-2, och MSA-3. Anmärkning: R och R 0 representerar reflektansen hos de MSAs med och utan tillsats av mål-joner, respektive. <img alt="Figur 7" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig7.jpg" /> Figur 7. Studie av Pd (II), Au (III), och Co (II) jon-selektiva system (A - C). Selektivitet vagnshjulformad MSA-1, MSA-2, och MSA-3 mot Pd (II) (2 mg / l), Au (III) (1 mg / l), och Co (II) (2 mg / I) jon-avkänning och jon-borttagning analyser. (D) Sekventiell färgrespons ofMSA-1, MSA-2, och MSA-3 (tom, dvs metallfritt analys) mot mål-Pd (II), Au (III) och Co (II) -joner vid tillsats av interfererande joner i singel, binär, och grupper av joner (G1-G3). <img alt="Figur 8" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig8.jpg" /> Figur 8. Återanvändning av vagnshjulformade MSAs (A) Utvärdering av vagn-hjulformade, optiska avkänning / borttagning analyser av målgruppjoner efter åtta regenerering / återanvändning cykler (mål jonkoncentration. 2 mg / L; pH och signalsvarstidsvärden för MSA-1, MSA-2, och MSA-3: pH = 2, 7, end 5,2, Rt = 2, 3, och 5 min; t = 25 ° C). (B) Upptag effektivitet jämfört med regenereringscykeln nummer. <img alt="Figur 9" src="/files/ftp_upload/53044/53044fig9.jpg" /> Diagram 9. Real återvinning av Pd (II) och Au (III) joner från elektronikskrot lösningar. Hydrometallurgisk behandling av PCI-kort och återvinning av Pd (II) och Au (III) joner från elektronikskrot lösningar. <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td fo:width="0.45in" width="45"> Target joner </td><td fo:width="0.8in" width="120"> Måljonens bestämning </td><td> Target joner (mg / L) </td><td fo:width="4in" width="300"> Samexisterade metalljoner (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 bestämning av metalljoner i verkliga prover. ICP-MS analysdata för återvinning av Pd (II), Au (III), och Co (II) joner i elektronikskrot och LIB lösningar.

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 grund av vikten och omfattande användning av palladium, guld och kobolt metaller i högteknologisk utrustning, utgör deras återvinning och återanvändning en viktig industriell utmaning. Metallåtervinningssystem som beskrivs här är en enkel, billig organ för effektiv upptäckt, borttagning och återvinning av dessa metaller från den urbana gruvan.

Upptäckt och Återvinning av palladium, guld och kobolt Metals från Urban Mine Använda Nya Sensorer / Adsorbents Utsedda med Nanoscale Wagon-hjulformade 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 och mekaniska egenskaper Mätningar av organiska solceller material med 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

Syntes och funktionalisering av kväve-dopade Cups kolnanorör med guld nanopartiklar som korkar

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

Tillverkning av enhetliga håligheter i nanoskala via Silicon Direct Wafer Bonding

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

Indirekt Tillverkning av Lattice metaller med tunna sektioner Använda centrifugalgjutning

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

Höghastighets Continuous-wave stimuleras Brillouin spridning spektrometer för materialanalys

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 metod för<em&gt; I situ</em&gt; Elektromekanisk karaktärisering av nanoskalaprover

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

Tillverkning av periodiska guld Nanocup matriser använder 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

Bearbetning av Bulk nanokristallin metaller vid 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

Bestämning av den mekaniska styrkan hos ultrafinkorniga 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

Karakterisering i nanoskala av vätske-fasta gränssnitt genom koppling av kryofokuserad jonstrålefräsning med svepelektronmikroskopi och spektroskopi

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