活性炭从高度稀释的电解质中回收铼

　　铼是一种有价值的金属，也是一种独特的金属，因为它的物理特性以及优异的机械和抗腐蚀性能。作为合金添加剂，铼提高了高温下的耐腐蚀性和强度。这一特性被用于制造喷气发动机涡轮机、燃气涡轮机和航天器部件。铼的主要二次来源是废合金和催化剂。从这些来源中回收铼涉及许多火法和湿法冶金操作。这些金属主要通过溶剂萃取、化学还原沉淀或活性炭吸附来回收。

　　铼回收是一个潜力巨大的工艺，因为超过80%的铼可以回收。目前，用于从水溶液中回收铼(VII)的工艺主要基于离子交换树脂和溶剂萃取。这些工艺具有许多优点，例如容量高，但它们对渗透冲击敏感并且受操作温度的限制。如果使用定制的活性炭就没有这些缺点。而且活性炭对比起来相当便宜。所以我们开发出活性炭在从合成废物溶液中回收铼(VII)中的应用。

　　活性炭对硒和铼的吸附试验

　　废液的蒸馏过程在几个温度下进行。在250到300℃的温度范围内，没有观察到废物质量的变化。在400℃的温度下，观察到显着的质量变化。在500℃的情况下，观察到活性炭完全烧尽。剩余质量低于分析天平的灵敏度，即0.1mg。先前的研究并未表明氧化硒与氧化铼具有同样的挥发性。应该强调的是，与铼相比，废料中的硒浓度要高得多。

　　进行了从含有硒和铼的溶液中吸附金属离子的过程，以反映真实的溶液。在指定时间后，通过MP-AES方法确定浓度，因为使用UV-Vis方法无法确定一种溶液中这些金属离子的浓度。在指定时间后，取2cm3溶液样品进行分析。

　　比较了Se(VI)+Re(VII)体系和单独Re(VII)体系的吸附动力学曲线和吸附容量。得到的结果如图1A和B所示，清楚地显示了动力学曲线和吸附容量的差异。如图1B所示，Re(VII)和Se(VI)的混合物对Re(VI)的吸附远高于Se(VI)，表明对Re(VII)的选择性。处理240分钟后，铼离子浓度从0.3mM下降到0.11mM，这意味着>60%的铼离子被吸附。然而，在硒吸附的情况下，如图1所示A，Se(VI)的初始浓度(0.63mM)和最终浓度(0.59mM)之间的差异等于0.06%(图1A)。该值在测量误差范围内，可以忽略不计。在这个过程中已经证实了活性炭对Re(VII)的选择性。根据获得的结果，确定将仅针对Re离子进行进一步的研究工作。

　　图1：硒和铼吸附的动力学曲线。

　　温度对吸附率的影响

　　图2显示了溶液Re(VII)的初始浓度=0.5mM在不同温度和活性炭量下的动力学曲线。图2A和B显示了当每200cm3溶液分别使用0.5和1g活性炭时的浓度变化。溶液中使用的活性炭量越大，Re(VII)浓度的降低越显着。这种趋势归因于吸附剂的大比表面积，这导致了大容量。碳含量加倍使表面积加倍。

　　图2：基于吸附剂用量和溶液温度的动力学曲线。

　　铼溶液pH值的影响

　　预计高铼酸根离子的结构不会随着pH值的变化而变化，因为它们被吸附。然而，研究表明，吸附剂的化学性质会随着电解质的pH值而变化。当PZC<9.7时，活性炭为正电，当PZC>9.7时，活性炭为负电。该参数对于吸附过程至关重要，其中静电相互作用是机制中的主要因素。溶液中带负电荷的物质倾向于吸附到表面上带正电荷的中心。使用pH值为1.0(0.1M/HClO4)、7.0(具有APR的纯水)和10.8(0.1M/NH4OH)的电解质进行了三个独立的实验。结果如图3所示。

　　图3：A吸附过程中的pH变化，B电解质组成(pH)对吸附速率的影响。

　　铼离子的解吸

　　对于解吸研究，在25℃吸附后，200cm3溶液使用1g活性炭。Re(VII)离子的初始浓度为0.5mM。吸附后，将样品分成三部分。然后在三种环境中进行解吸，即0.1M/HClO4、0.1M/NH4OH和H2O。在所有情况下，每50cm3液体使用0.3g活性炭。UV-Vis光谱和动力学曲线如图4。

　　图4：A在0.1M/HClO4,B在0.1M/NH4OH,C在H2O中解吸过程中获得的UV-Vis曲线。D不同溶液中解吸过程的动力学曲线。

　　在不同溶液中解吸的动力学曲线。在过程的初始阶段解吸率最高。当大约91%的金属解吸到0.1M/HClO4中时，计算最终浓度。在这种情况下，铼化合物的再溶解与解吸一起发生。水的特点是解吸率最低;只有15%的Re被解吸。在0.1M/NH4OH的情况下，3小时后的最终浓度为0.093mM，38%的Re被解吸。然而，0.1M/NH4中的铼浓度OH在解吸的第一个小时内增加，之后略有下降。

　　活性炭从高度稀释的电解质中回收铼，在这里，我们已经表明，与空气的相互作用可能会显着影响系统中的平衡。吸附过程伴随着Re(VII)到Re(VI)的还原反应。然而，根据我们的计算，这种反应被溶解在水中的氧气逆转。根据我们的结果，可以得出结论，氧化速率比还原速率慢得多。因此，观察到吸附后溶液中Re(VII)浓度的稳定状态。使用氮气从脱氧溶液中的吸附效果不如氧饱和溶液。吸附过程的选择性可以通过考虑硬-软酸-碱原理来解释。众所周知，Re具有硬酸性质，而Se具有软碱性质。表面的含氧官能团，具有很强的碱性。因此，Re与活性炭之间的相互作用比Se与活性炭之间的相互作用强得多。