JoVE Journal > Engineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
русский

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Engineering

Обнаружение и восстановление палладия, золота и кобальта металлов из рудника городской использующие новые Датчики / адсорбенты Места с наноразмерных Wagon колеса в форме порах

Published: December 06, 2015
doi:
10.3791/53044
, , , ,
1National Institute for Materials Science, Japan, 2Graduate School for Advanced Science and Engineering,Waseda University, 3Center for Research in Isotopes and Environmental Dynamics,Tsukuba University

Summary

Из-за важности и широкого использования палладия, золота и кобальта металлы в высокотехнологичном оборудовании, их восстановление и утилизация представляют собой важный промышленный вызов. Система восстановления металла, описанный здесь, простой, недорогой средства для эффективного обнаружения, удаления и восстановления этих металлов из городского шахты.

Abstract

Разработка недорогих, эффективных процессов извлечения и утилизации палладия, золота и кобальта металлов из городского шахте остается серьезной проблемой в промышленно развитых странах. Здесь разработка оптических mesosensors / адсорбенты (СУУ) для эффективного распознавания и селективного извлечения Pd (II), Au (III), и Со (II), из городских шахты была достигнута. Простой, общий способ получени СУО, основанные на использовании высокого порядка мезопористых монолитных каркасов было описано. Иерархические куб Ia 3 D универсал колеса-образные СУО были сфабрикованы якорь хелатообразователей (красители) в трехмерных поры и микрометрические поверхностей частиц мезопористых монолитных каркасов. Результаты показывают,, впервые, что свидетельствует о контролируемой оптического распознавания Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы и высоко селективным система для восстановления Pd (II) ионы (до ~ 95%) в рудах и промышленных отходов. Кроме того, процессы, контролируемые оценки описал ееЭйн привлекать оценку собственных свойств (например, визуальное изменение сигнала, долгосрочной стабильности, эффективности адсорбции, внеочередное чувствительности, селективности и повторного использования); Таким образом, дорогие, сложные инструменты не требуются. Результаты показывают, что СУО доказательства будет привлекать всеобщее внимание как перспективные технологические средства восстановления и утилизации палладия, золота и кобальта металлы.

Introduction

Движущие силы для бум использования металлов платиновой группы (PGM) являются их необыкновенные, а иногда и эксклюзивные свойства, которые делают их основные компоненты в широком диапазоне применений. МПГ может играть роль в создании устойчивого общества, и эти материалы используются в различных современных приложений и продуктов: химический процесс катализа, автомобильной контроля выбросов, информационных технологий, бытовой электроники, ювелирных украшений, подготовки стоматологических материалов, фотоэлектрических топливных элементов и литий-ионные батареи (LIB) 1-10. За последнее столетие, по всему миру экономические изменения были на питание от использования МПГ. Из-за важности МПГ в чистых технологий и высокотехнологичного оборудования, использование МПГ резко возросло в современном обществе. Из-за резкого увеличения использования МПГ, в частности, в производстве электронного оборудования, накопление электронных отходов (э-отходов) привело к окрл вызовы и проблемы. Кроме того, недавний всплеск цен на сырьевые товары вызвало новый интерес к добыче э-отходов 1-4.

E-отходы содержат как опасные материалы и ценные палладия, золота и кобальта металлы. Если E-отходы вывозятся на свалки или не лечить в экологически безопасным образом, они могут представлять высокий риск нанесения ущерба окружающей среде. Палладия, золота и кобальта металлы в электронных отходов являются устойчивыми и "зеленый" вторичный ресурс таких металлов 5-10. Поэтому, эффективные процессы для извлечения палладия, золота и кобальта металлов из электронных отходов необходимо срочно.

Будущие достижения во многих технологических областях потребует контроля над ресурсами первичных металлов. Из-за растущей важности палладия, золота и кобальта металлы в промышленных приложений и решений экологических проблем, 11-13 развивающихся адсорбции / extractioп методы для признания и восстановления таких металлов, стала главным приоритетом.

Основные драгоценные металлы, используемые в электронных продуктов серебро, золото, палладий, платину, и в небольших количествах родия 4-8. Восстановление палладий и золото стало важно, потому что их уникальное сочетание свойств в широком диапазоне промышленных применений, экономической ценности и редко. Рыночные механизмы были влиятельными в увеличении ставки сбора и утилизации печатных плат устаревших ПК, телевизоров, мобильных телефонов и других электронных устройств. Массовые производства потребительских компоненты, такие как материнские платы компьютера, содержат примерно 80 г Pd и 300 г Au на тонну э-отходов; соответствующие суммы для мобильных телефонах являются 130 г Pd и 200 г Au на тонну отходов электронной 5-10. Этот городской шахта имеет огромные количества этих металлов (в сравнении, Au и Pd находятся в крайне низких концентрациях в породах (~ 4 нг / г), почвы (1 нг / г), морская вода (0,05 мкг / л), и речной воды (0,2 мкг / л) 14-16). Для обеспечения продолжения и надежное снабжение палладия, золота и кобальта металлы для будущих технологических инноваций и новых электронного оборудования, важно разработать технологию эффективной и недорогой для переработки драгоценных металлов из электронных отходов. Такая технология может служить в качестве страховки от будущей дефицитного наличии редкоземельных руд, которые, согласно прогнозам, будет в дефиците, или даже исчерпаны, в течение 100 лет.

Элемент, такие как кобальт имеет существенный вклад в почти всех электрохимических энергетических хранения клеток, таких как Libs 17-19. Из-за быстрого роста информационных технологий и использования широкого диапазона библиотеками, выпуск библиотеками как электронные отходы изучить новую экологическую задачу 18-20. Таким образом, обработка этих отходов с осторожностью восстановления этих ресурсов может открыть новые возможности вокружающая среда и промышленных приложений.

Несколько мощных и хорошо зарекомендовавших методологии и аналитические методы были использованы для дискриминации и количественно Au (III), Pd (II) и Co (II), в естественном руды и промышленных отходов, в том числе и углерода пламени печи атомно абсорбционной спектрофотометрии, ultraviolet- видно (UV-VIS) спектрофотометрия, нейтронно-активационный анализ, и с индуктивно связанной плазмой масс-спектрометрия 14-16,21-27. Несмотря на универсальность и растущей популярности, эти аналитические методы страдают от многих недостатков. Например, они, как правило, требуют тщательного планирования и тестирования, включают много шагов пробоподготовки для сведения к минимуму помехи от матрицы образца, требуется сложное оборудование и хорошо подготовленных лиц, и должны быть выполнены в соответствии с жесткими экспериментальных условиях 17,21. Кроме того, все эти методы включают аналитических предварительно концентрирования и разделения шаги, такие как доб растворителяraction, соосаждение, ионный обмен, и адсорбции, чтобы преконцентрата ионы целевого металла из компонентов матрицы до их определения 20-27. Кроме того, Гидрометаллургия и Пирометаллургия методы, обычно используемые в рециркуляции цепи в промышленности 19-22. Таким образом, развитие эффективных, рентабельных и простые в использовании аналитических методов для восстановления палладия, золота и кобальта металлов из руды естественного и промышленных отходов важны как для окружающей среды, а в промышленном секторе 11-13.

Новые технологии могут новые подходы к химическому анализу и восстановления металлов из руды и природного промышленных отходов. Недавний прогресс был достигнут в снижении стоимости и сокращении времени изготовить оптические химические Наносенсоры / адсорбенты; Однако оптические адсорбенты все еще ​​используются для конкретной реальной зондирования, экстракции, и приложений восстановления для широкого круга металлов 28-36. Недавно исследования были направлены на конкретные пошива твердых мезопористых монолиты для использования в качестве высокочувствительных датчиков для простого и одновременного обнаружения невооруженным глазом и удаления ионов токсичных и драгоценных металлов, таких как ртуть и ионов золота, из водных образцов 28-32. Здесь процесс для избирательного обнаружения и извлечения Au эффективно (III) и Pd (II) от городской шахты сообщалось; Кроме того, способ может быть применен для восстановления Со (II) с ионами библиотеками. Переработка металлов этого процесса должны не только служить в качестве вторичного источника Au (III), Pd (II) и Со (II), ионы, но и уменьшить загрязнение окружающей среды. Конструкции протокола вагона-форме колеса MSAs показать, впервые, что свидетельствует о контролируемой оптического распознавания Au (III), Pd (II) и Со ионов (II), и с высокой селективностью системы восстановления Pd ( II) ионы (до ~ 95%) в рудах и промышленных отходов.

Protocol

1. Изготовление вагон-колесо-образный, кубический Ia 3 г Мезопористые монолитные Строительные леса ПРИМЕЧАНИЕ: Контролируйте кубическую геометрию (преимущественно gyroidal Ia 3 d симметрии) и микрометрических поверхностей частиц мезопористых монолитных каркасов, используя триблоксополимера Плюроник P123 P123 [; поли (этилен пропилен oxide- блокировать oxide- блокировать этилендиамин оксид) (EO 20 ПЭО 70 EO 20)] в качестве шаблона. В типичных условиях, добавить P123, пентадекан и тетраметилортосиликата (TMOS) при массовом соотношении от 1,6: 2: 1,2 до HCl / H 2 O (рН ~ 1,0) в 200 мл круглодонную колбу, Затем встряхнуть смесь при 45 ° С до образования однородной золь-гель. Подключение колбу роторного испарителя и упаривают смесь при 45 ° С и начальном давлении 1,023 кПа. В этих условиях, экзотермическая гидролиза и конденсации TMOS происходить быстро. Продолжить evaporatiна смеси в течение 10-20 мин, чтобы получить оптическую гелеобразную монолит вагон-форме колеса вокруг стенки подключения колбу 37-39. Сушат колбу, содержащую в качестве производства монолит при 45 ° С в течение 24 ч, чтобы завершить процесс сушки. Лечить сухой вагон колеса в форме монолита на 450 ° C в течение 8 ч при нормальных атмосферных условиях. Измельчить прокаленного твердого монолит полностью с помощью минометов и пестиком, и магазин измельченный материал для последующего использования в качестве платформы-носителя в изготовлении СУО. 2. Характеристика материалов Высокое разрешение просвечивающая электронная микроскопия (ВРТЭМ) Дисперсные 1 мг образца в 5 мл раствора этанола с использованием ультразвукового очистителя, а затем падение двух капель образца на медную сетку. Сушат под вакуумом сетки в течение 20 мин до введения образцов в колонке HRTEM. Выполнение ВПЭМ помощью просвечивающего электронного микроскопа, подключенный к ПЗС-камеры, Запись ВПЭМ микрофотографии при ускоряющем напряжении 200 кВ, чтобы получить разрешение 0.1 нм решетки. N 2 адсорбции-десорбции изотермы Предварительная обработка универсал колеса в форме образцов при 100 ° C в течение 8 ч под вакуумом, чтобы уравновесить давление до 10 -3 торр. Измерьте N 2 адсорбции-десорбции изотермы при 77 К, используя площадь поверхности и пор анализатора размера в соответствии с инструкциями изготовителя Определите распределение размера пор от изотерм адсорбции с помощью теории функционала плотности нелокальной. Рассчитать удельную площадь поверхности по БЭТ (S) с помощью адсорбционных данных многоточечных из линейных сегментов N 2 изотерм адсорбции Брунауэра-использованием Эмметта-Теллера (BET) теорию. Малый угол порошок дифракции рентгеновских лучей (ДРЛ) Измерьте рентгенограммы с помощью 18-кВт дифрактометра и монохроматизированном CuKα излучения, в соответствии с производителем и# 39, S инструкции. Запись Дифракции по использованием как графитовый монохроматор и детекторы GÖBEL зеркало с 2 & thetas углов между 0,1 ° и 6,5 °, что соответствует d- расстояний между 88.2 и 1.35 нм. Измельчить образец и распространять порошок на держатель образца. Подтвердите разрешение дифракционных пиков со стандартным воспроизводимости в 2 & thetas (± 0,005 °). Повторите измерение образца в три раза с вращением под различными углами (15 °, 30 °, 45 ° и). 3. Изготовление Pd (II) -MSA-1, Au (III), -MSA-2, и Со (II), -MSA-3 Синтез Pd (II) -MSA-1 и Со (II), -MSA-3 Примечание: Используйте метод давления при содействии направить модификацию универсал колеса в форме, кубический Ia 3 D монолитов от 1,5-дифенилтиокарбазоном дикарбоксилата (L1) и 2-нитрозо-1-нафтол (L3) лиганды (0,1 М EtOH растворы) для изготовления Pd (II) -MSA-1 и Со (II), -MSA-3, соответственно. Добавить EThanolic 1,5-дикарбоксилат дифенилтиокарбазоном (L1) или 2-нитрозо-1-нафтол (L3) на твердых растворов вагон колеса монолитов в круглую колбу и перемешивают при встряхивании в течение 1 мин. Подключение колбу, содержащую гетерогенный этанол-L1 / твердое монолита смеси в роторном испарителе и упаривают смесь при 45 ° С и начальном давлении 1,023 кПа. Подключение другую колбу, содержащую гетерогенный этанол-L3 / твердое монолита смеси в роторном испарителе и упаривают смесь при 50 ° С и начальном давлении 1,023 кПа. Удалить EtOH раствор из гетерогенной этанол-лиганд / твердой смеси монолитного в вакууме при температуре окружающей среды. Уточнить механизм формирования лиганд-твердое (MSA-1 и MSA-3) physisorbed взаимодействий ближнего (т.е., ван-дер-Ваальса и Н-связывающих взаимодействий) между богатыми гидроксильных групп активных центров поверхности вагона колеса образных каркасов и гетероатом лигандов 40,41. Рассчитайте АМОунц иммобилизованных L1 и L3 следующим образом: Q е = (С 0 – С д) В / м, где Q е адсорбированное количество, V представляет объем раствора (л), М масса носителей (г), В и С 0 и С е начальные и супернатантные концентрации зонда, соответственно. Количество фиксированного L1 и L3 могут быть как ожидается, будет примерно 0,09 ммоль / г. Синтез Au (III) -MSA-2 ПРИМЕЧАНИЕ: Нанесите протокол строительные блоки для синтеза Au (III), -MSA-2: Остановите 40 мл 0,1 М раствора этанола в dilauryldimethylammonium бромид (DDAB) в 0,5 г универсал колеса в форме Нот лесов с использованием роторного испарителя, чтобы произвести универсал колеса-образные НОМ-DDAB монолиты. Растворите 20 мг hydrophilic6-гидрокси-5- (4-sulfonatophenylazo) динатриевой соли кислоты -2-нафталинсульфоновой (L2) лиганда в 80 мл деионизированной воды. Добавить 0,5 г твердого НОМ-DDAB монолитов.н удалить H 2 O раствор через фильтрации. Вымойте НОМ-DDAB-L2 деионизированной водой до тех пор, пока не L2 элюируют; Затем сухого образца при температуре 65-70 ° С в течение 4 ч. Примечание: 0.07 ммоль L2 лиганд на грамм HOM эшафот был включен в HOM-DDAB 42. Уточнить механизм формирования (MSA-2) на основе L2-DDAB-твердого взаимодействия. 4. Пакетные исследования для определения Pd (II), Au (III), и Со (II) ионы Погружают 20 мг вагон колеса в форме MSA-1, MSA-2, и МСА-3 в смеси Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы (ион концентрация: 2 мг / л) ; регулировки громкости в 20 мл и рН соответствующее значение рН 2, 7 и 5.2, соответственно. Механически встряхнуть смеси в водяной бане с контролируемой температурой при 25 ° C в течение 45 мин при постоянной скорости перемешивания 300 об. Фильтр СУО через 25-мм фильтровальной бумаги; после уравновешивания, использовать визуальную оценку цвета и спектры отражения measuremЭнты для определения концентрации ионов. Определить Pd (II), Au (III), и Со (II), целевой концентрации ионов путем сравнения отражения интенсивности MSA-1, MSA-2 и MSA-3 при длине волны максимального 384, 486 и 537 нм, соответственно, в течение добавление неизвестной концентрации целевых образцов с тем стандартной концентрации целевых образцов. Проведение экспериментов с использованием других целевой Pd (II), Au (III), и Со (II), концентрации ионов при оптимальной величины рН 2, 7, и 5,2, соответственно, с использованием UV-VIS-спектроскопии. Часть на миллион (частей на миллион, мг / л), часть на миллиард (частей, мкг / л), и молярное (моль / л) единицы используются для определения концентрации ионов в мишень решения. 5. Метод устранения Pd (II), Au (III), и Co (II) ионы Погружают 40 мг каждого вагона колеса-образной MSA в смеси определенного Pd (II), Au (III), и Со (II), концентрации ионов; отрегулировать рН смеси до конкретных значений 2, 7 и 5,2, соответственно, в объеме 20 мл, а с перемешиванием смеси в течение 2 ч при комнатной температуре. Фильтр твердых СУО и анализировать фильтрата с индуктивно связанной плазмой спектроскопии (ICP-MS) 28-30. Рассчитайте изотермы Ленгмюра на основе следующего уравнения 43: где С е концентрацию мишени ионный, д е сумма целевой иона в растворе, уравновешенную, д м (мг · г -1) представляет собой количество Pd (II), Au (III), или Со (II), ионы удаляют образуют покрытие монослоя, а К Л является адсорбции Ленгмюра константа равновесия. Например, данные показывают, д м практического удаление ионов металлов из водной среды с высокой эффективностью адсорбции (97% -98%). Кроме того, K L значения согласуются с темпами адсорбции / десорбции, указывая полностью обратимые металла адсорбции анализов. </oл> 6. Формирование металл-лиганд-связывающий констант в Вагон-колесо-образного СУО Определить константы устойчивости (K войти ы) [Pd- (L1) 2], [Аи (L2)], и [Координатор (L3), 2] комплексы при рН 2, 7, и 5,2, которые можно ожидать составит около 5,8, 4,9, 7,9 и, соответственно. Рассчитать константы устойчивости по следующему уравнению 28-32: К войти S = ([ML] S / [L] S) × [M] где [М] означает концентрацию свободного Pd (II), Au (III), или Со (II), ионов в растворе; [L] обозначает концентрацию свободной L (т.е. L не связаны с Pd (II), Au (III), или Со (II), ионы); и нижний индекс S относится к общей концентрации Pd (II), Au (III), или Со (II), ионы в твердой фазе вагон-форме колеса MSA. Определить пределы обнаружения (LOD) из MSAs для Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы следующим образом: ППС = 3σ / Ψ где σ и Ψ являются стандартное отклонение и наклон калибровочной графа 40-42. 7. Избирательный-ионный экстракции экспериментальная система ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, конкретный и сильный металл-лиганд связывания следующим образом: Регулировка рН раствора до извлеченного 2, 7, и 5,2 для Pd (II), Au (III), Co и ионы (II). Alter концентрации мешающих ионов металла ≤5 раз больше, чем концентраций Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы мишени. Добавить 2 мл комплексообразующего агента (например, 0,3-0,5 М цитрата / тартрата) в экстрагированного раствора перед добавлением целевых ионов сдерживать активное реакции ионы меди (II). 8. Реальная извлечения металлов из городского шахте Растворите доска PCI в сильных кислотах, чтобы получить ионы металлов в растворе. Добавить СУО к раствору, содержащему Pd (II), Au (III), а ионы Co (II), чтобы извлечь эти ионы в твердыеСУО. Фильтр твердых СУО и анализировать фильтрата ICP-MS.

Representative Results

Периодические gyroidal кубических Ia 3 D монолитные каркасы и универсал колеса в форме СУО с большим цилиндрических открытые поры (до 10 нм в диаметре) были изготовлены с использованием давления при содействии прямой шаблонов с системой Р123 сополимер микроэмульсии. ПЭМ микрофотографии СУО показать универсал колеса, как каналы, организованные в крупных размерах доменов и в разных ориентационных геометрии в gyroidal бинепрерывных кубических Ia 3 D мезоструктур (рис 1). Хотя электродами L1, L2 и L3 непосредственно physisorbed в монолитных каркасов (~ 80 мг зонда на грамм помост), то MSAs условии контроль над потенциальной выщелачивания из лигандов при стирке, зондирования состояние анализов, и химическая обработка во циклов регенерации / повторного использования. Wagon Wheel форма, как поры признакам куб Ia 3 D структуры СУО, о чем свидетельствует ТЕМ изображений (рисунок 1).ВПЭМ микрофотографии, записанные по доминирующей грани в направлении [111] указывает на формирование кубической би-непрерывной морфологии поверхности 37-39. Шестикратное симметричные каналы с различными наноразмерных соединений в вагон колеса формы, как поры были характеристики кубические Ia3d решетчатых конструкций из СУО (Рисунок 1, центр) 44. Кроме того, соглашение в элементарной ячейки решетки определения ТЕА микрофотографии (22,5 нм) с параметром элементарной ячейки, определяемой малоуглового ДРЛ (A = D 211 √6) указывает на образование кубической Ia3d MSA морфологии. Появление поры различных геометрических форм в этом шестикратным ориентации вокруг каждого рисунка универсал колеса является ключевой особенностью контролируемой Pd (II), Au (III) и Co (II), диффузии ионов, адсорбции и восстановления. 2В указывает, что равномерно формы пор геометрии и текстурных свойств кубический <eм> I-3 D MSA-1, MSA-2, и МСА-3 были сохранены (площадь поверхности (S БЭТ) 560, 520 и 570 м 2 / г, объем пор (V р) 1,03, 0,98, и 1,09 см 3 / г, и размер пор (D / нм) 8,2 8,1 и 8,2, нм соответственно, о чем свидетельствуют результаты N 2 изотермы). Это сохранение кубической Ia 3 г MSA структурной целостности был использован для рационального проектирования в СУО, для которых Pd (II), Аи (III) и Co ионы (II) были обнаружены с быстрым временем отклика, даже при нМ концентрации (Фигура 3-5). Значительное число органических остатков с потенциальными функциональных активных центров сильно привязан на вагон колесо поверхности пор через Н-связи и дисперсионных взаимодействий с сохранением кубической Ia 3 D геометрии, о чем свидетельствуют Брэгг плоскостей отражения (Hkl) (рис 2А ). Формирование устойчивых органо-неорганических гибридных СУО с подходящимразмещение L1, L2 и L3 в вагон колеса поры может привести к не выщелачивания лигандов во время ион металла зондирования захвата анализов / / удаления и повторного процесса / восстановления. Специфичность и чувствительность вагон-форме колеса MSAs для целевого Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы регулировать путем регулирования рН до 2, 7, и 5,2, соответственно. Эти конкретные значения рН являются наиболее подходящими для селективного, чувствительной и эффективной системы мониторинга и удаления ионов металлов с использованием СУО (рис 6а). Процедура количественного для зондирования / захвата Pd (II), Аи (III) и Co (II), ионы с MSA-1, MSA-2, и MSA-3 участвуют обнаружения изменений в интенсивности цвета в разы цвет реагирования (R т) 2, 3 и 5 мин соответственно. Для оценки чувства людей MSAs, цветовые переходы в спектрах отражения, которые могут быть обнаружены человеческим глазом были тщательно проверены в широком диапазоне концентраций ионов металлов(0-5,000 мкг / л). На рис 6В-D шоу изменения в цвете и интенсивности отражения MSA-1, MSA-2 и MSA-3 при длине макс 384, 486, 537 нм и, соответственно. Эти изменения указывают на металл-лиганд-связывающий событий во время формирования октаэдрических [Pd-(L1) 2], плоско-квадратные [Аи (L2)], и восьмигранный [Координатор (L3), 2] комплексы (стабильность Константы этих комплексов выше, чем конкурировать-ионных комплексов; Фиг.7) .Отель отражения спектральные отклики на MSAs указано эффективное обнаружение / признание металлов. Кроме того, рис 6F показывает, что СУО являются очень эффективными в удалении и мониторинга Pd (II) Au (III) и Co (II), ионы из городского шахте и LIB решения в широком диапазоне концентраций (от мкг / л в мг / л), и даже на пределе низкой концентрации 0,19, 0,6, 0,51 и мкг / л, соответственно. Эффективность ионно-чувствительный / ионно-удаление ваугольника-форме колеса СУО к Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы в отсутствии и в присутствии мешающих ионов были оценены (фиг.7). Существенные изменения в видимой картины цвета и спектры отражения были очевидны, и в большинстве случаев, при добавлении от 1 до 18 конкурирующих ионов [т.е., (G1) К (I), Na (I), Ли (I), Ca (II ), Fe (III) и Сu (II); (G2) из ​​Cd (II), Pb (II), ртути (II), Ni (II), Mn (II), Al (III), и (G3) из Bi (III), Zn (II), Dy (III) Er (III), Ho (III) и Ла (III)] в Pd (II), Au (III), и Co (II), ионные системы, подтверждающие селективное удаление и эффективный мониторинг цели (T) ионов. Низкие концентрации Ni (II), Cu (II), и Fe (III) ионы мешал, но помехи были устранены с помощью 0,3-0,5 м / цитрат тартрат раствор в качестве агента, подавляющего; нет СИГВВП фантастические изменения косяка в видимой расцветок и обратным ectance спектры произошло при добавлении высоких концентраций различных катионов в условиях оптимальной ионно-чувствительный / захвата (стрН 2, 7 и 5,2, 40 мг MSAs, 20 мл объема, 25 ° С) (фиг.7). Эти данные свидетельствуют о селективной идентификации и сбора целевых ионов в широком диапазоне реальных пробах, содержащих высокие концентрации конкурирующих ионов 45,46. Возможность повторного вагона колеса-образной MSAs оценивали путем анализа спектров отражения целевых ионов зондирования / захвата анализов и определения эффективности поглощения (Е%) в виде функции регенерации / повторного цикла. Процесс переработки проводили путем удаления Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы с поверхности MSA (т.е. декомплексирования). Декомплексирования было достигнуто путем обработки Pd (II) -, Au (III) – и Co (II), -MSAs 0,1 М HClO 4, 0,1 М тиомочевины в 1% концентрированной НСl, и 2М HCl, соответственно. Лечение декомплексирования проводили несколько раз, чтобы полностью удалить Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы с поверхности MSA. УФ-спектроскопии по отношениюкопия и ИСП-МС были использованы для подтверждения того, что поверхности MSA были свободны от металла (рисунок 8). Эффективность поглощения в MSA-1, MSA-2 и MSA-3 были рассчитаны% (С А / С 0), где А представляет собой С целевой поглощение концентрация ионов сплошными MSAs и С 0 начальная концентрация иона мишени. Результаты показали, что функциональные вагона колеса-образных СУО сохранялись в течение восьми циклов регенерации / повторного 46,47. Восстановление Pd (II) и Au (III), из электронного лома (т.е., PCI плат) и Co (II) с библиотеками осуществлялось в несколько этапов: Первый этап был механическое разделение измельченных компонентов PCI борту. На втором этапе предварительной обработки гидрометаллургического процесса, в котором фишки PCI платы (источник э-отходов) были выщелоченного в смеси 2 H 2 SO 4 вй 0,2 H 2 O 2 при 90 ° С в течение 6 ч, чтобы растворить базовые металлы (Cu, Fe, Ni, Al, Li, Mn, Co и Zn) и суспензию частично растворенных пластика и Pd (II) и Au (III ) ионов 8. После фильтрации нерастворенных пластмасс, остаток выщелачивают комбинированным кислоты HCl и HNO 3 (3: 1) при 70 ° С в течение 3 ч с образованием растворимого раствор Pd (II), Au (III), Ag (I ), Fe (III), Sn (IV) и Al (III), ионы. СЭ (III), Sn (IV) и Al (III), ионы осаждаются на повышение рН раствора до 4,5 с помощью 2М NaOH и отфильтровывают. AgCl осаждают с помощью NaCl и отфильтровывают (рисунок 9). Кроме того, компоненты, освобождает отходов лечили HNO 3, что приводит к смеси Co (II), Ni (II), Mn (II) литий (I), Fe (III) и Al (III), ионы. Третий этап включает серию пакетных экспериментов, проведенных в контролируемых экспериментальных условиях. В этих экспериментах растворы выщелачивания очищали, Pd (II) и Au (III),ионы были извлечены из электронных решений с использованием подручных MSA-1 и MSA-2 (рисунок 9), и Со (II), был выделен из основных продуктов решения LIB использованием MSA-3 (таблица 1). После удаления, фильтрат анализировали с помощью ICP-MS. На четвертом этапе, процент поглощени Pd (II) и Au (III) по MSA-1 и MSA-2 из реальной городской шахты композитного смеси [0,119 мг / л Pd (II), 0,35 мг / л Au (III ), 0,23 мг / л Ag (I), 7,05 мг / л Cu (II) 5,78 мг / л Ni (II), 13,35 мг / л Fe (III), 7,09 мг / л Al (III)], были определены. MSA-3 был использован для оценки восстановления Со (II) ионы из реальной LIB композитного смеси [1,75 мг / л Со (II) 420 мг / л Ni (II), 350 мг / л Mn (II), в 370 мг / л Li (I) 7 мг / л Fe (III), 1 мг / л Al (III)]. Эффективность поглощения Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы по MSA-1, MSA-2 и MSA-3 была рассчитана следующим образом: E% = С / C е = С 0 – С е / С <suб> 0, где С А поглощение концентрация ионов целевой твердыми СУО и С е и С 0 являются целевой концентрации ионов в уравновешенных и начальных решений. В таблице 1 представлены результаты для реального образца изучения добыче Pd (II), Au (III), и Со (II), с использованием СУО; процентные поглощени Pd (II), Au (III), и Со (II), были приблизительно 79%, 68% и 66%, соответственно. Пятый этап восстановления эксперименты связана с использованием вскрышных агентов (рис 3-5), чтобы освободить Pd (II) Au (III) и Co (II), ионы из вагона колеса-образных MSA поверхностей. Эффективность восстановления (R%) рассчитывали следующим образом: Р = С% Р / Д, где C R представляет собой концентрацию иона мишени выпущен в растворе десорбирующего агента в. ИСП-МС анализа собранных растворов показал, что >> 98% ионов металла мыповторно выпущен простой химический способ (таблица 1). Этот результат показывает, что уровень ультра-следовых Pd (II), Au (III), и Co (II) ионы были извлечены из городского рудника в СУО. Рисунок 1. Исследование универсал колеса-образной геометрии. ВПЭМ микрофотографии универсал колеса модели в кубических Ia 3 D структур СУО. Центр: кристалл форма. Рисунок 2. Определение мезоструктурированных кристаллической решетки и поверхностных параметров вагона-колесных форме поры. Рентгенограммы (A) и N 2 адсорбции / десорбции изотермы (б) универсал колеса-образных, куб Ia 3 D СУО. <p class="jove_content"FO: держать-together.within-страницу = "всегда"> Рисунок 3. Системный инжиниринг в MSA-1. Изготовление Pd (II) -MSA-1 и Со (II), -MSA-3 с помощью метода давления помощь. Рисунок 4. Системный инжиниринг в MSA-3. Изготовление Co (II) -MSA-3 через метод давления рулевого управления. Рисунок 5. Систематическое проектирование в СУМ-2. Изготовление Au (III) -MSA-2 по протоколу строительных блоков. Рисунок 6. Контролируемое зависит от рН Pd (II), Au (III), и Со (II), с ионно-Ensing системы. (А) профили рН-отклика вагон колеса в форме MSA-1, MSA-2, и МСА-3 в течение периода считывания и удаления анализов целевой Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы. Эффективность спектров отражения контролировали как функцию рН при длине макс = 384, 486, 537 и нм соответственно. (B – D) Целевое концентрации ионов в зависимости от спектров отражения MSA-1, MSA-2, и МСА-3, соответственно. (E) Цвет карты для MSAs с добавлением 2 частей на миллион Pd (II), Au (III), и Со (II). (F), калибровка участки (R – R 0) против [M +] н для MSA-1, MSA-2, и MSA-3. Примечание: R и R 0 представляет собой коэффициент отражения СУО с и без того целевых ионов, соответственно. Рисунок 7. Исследование Pd (II), Au (III), и Со (II), Ионоселективные системы (А – С). Селективность вагон колеса в форме MSA-1, MSA-2, и 3-MSA к Pd (II) (2 мг / л), Au (III) (1 мг / л), и Co (II) (2 мг / л) ионно-зондирование и анализы ионно-удаление. (D) Последовательное цвет ответ ofMSA-1, MSA-2, и МСА-3 (пустой, то есть без металла анализ) к мишени Pd (II), Au (III), и ионы Co (II) при добавлении вмешательства ионов в одном, двоичный, и группы ионов (G1-G3). Рисунок 8. Повторное из вагона-колесных форме СУО (А) Оценка универсал колеса в форме, анализов оптических датчиков / удаления целевых ионов после циклов регенерации восемь / повторного (концентрация ионов цель:. 2 мг / л; рН и значения времени отклика сигнала для MSA-1, MSA-2 и MSA-3: рН = 2, показано на фиг.7,d 5.2, R т = 2, 3, и 5 мин; Т = 25 ° С). (Б) Поглощение эффективность против количества циклов регенерации. Рисунок 9. Недвижимость восстановление Pd (II) и Au (III), ионы из электронных решений лома. Гидрометаллургической обработке PCI плат и восстановление Pd (II) и Au (III), ионы из электронных решений лома. Целевые ионы Целевая ионно-определение Целевые ионы (мг / л) Сосуществовали ионы металлов (мг / л) E% Р % </TR> Pd (II) С 0 0,119 Ag (I): 0,23, Au (III): 0,35, Al (III) 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7,05 79 97 С электронной 0,025 Ag (I): 0,225, Au (III): 0,351, Al (III) 7,11, Ni (II): 5,77, Fe (III): 13,32, Cu (II): 6,95 C R 0,0913 Ag (I): 0,00, Au (III): 0,001, Al (III) 0,00, Ni (II): 0,002, Fe (III): 0,005, Cu (II): 0,009 Au (III), С 0 0,35 Ag (I): 0,23, Pd (II): 0,119, Al (III) 7,09, Ni (II): 5,78, Fe (III): 13,35, Cu (II): 7,05 68 98 С электронной 0.11 Ag (I): 0,231, Pd (II): 0,118, Al (III) 7,00, Ni (II): 5,66, Fe (III): 13,29, Cu (II): 6,92 C R 0,235 Ag (I): 0,00, Pd (III): 0,002, Al (III) 0,00, Ni (II): 0,004, Fe (III): 0,003, Cu (II): 0,01 Со (II), С 0 1,75 Ni (II): 420, Mn (II) 350, Li (I) 370, Fe (III): 2,00, Al (III) 0,40 66,3 95 С электронной 0,59 Ni (II): 419,34, Mn (II) 350,06, литий (I) 370, Fe (III): 1,91, Al (III) 0,05 C R 1.15 Ni (II): 0,85, Mn (II) 0,00, Li (I) 0,00, Fe (III): 0,05, Al (III) 0,02 Таблица 1. Количественное определение ионов металлов в реальных образцах. ICP-MS аналитические данные для восстановления Pd (II), Аи (III) и Co (II), ионы в электронный лом и LIB решений.

Discussion

Во всем мире растет спрос на средство быстро и точно обнаружить, селективному узнаванию и восстановления Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы из электронного лома и LIB решений. Для решения этого вопроса, для химической обнаружения / удаления / извлечения и восстановления этих ионов металлов были разработаны универсал колеса-образные, оптические СУО.

При разработке СУО, два ключевых фактора были рассмотрены в следующем: (1) рецепторы и (2) иммобилизацию / трансдукции каркасов. Рецепторы органическими лигандами, ответственные за избирательности СУО; каркасы отвечают за стабильность, повторного использования и чувствительности СУО. Из-за их высокой однородности каналов, большой площадью поверхности, распределение пор по размерам, и контролируемой структурой вагон колеса, которые обычно ассоциируются с [111] проекции кубической биконтинуальной морфологии поверхности (фиг.1 и 2), MSA на основе вагон колеса Ia 3 гмезоструктура материала каркасы при условии, контроль над потенциальными требованиями этого метода обнаружения / удаления / извлечения и восстановления следующим образом: (1) устойчивость лиганд-вложения HOM твердого вещества (т.е. без выщелачивания из лигандов при стирке), (2) состояние чувствительный анализы, и (3) условия химической обработки в процессе регенерации / повторного цикла (т.е., после восьми циклов); высокий охват лиганд-поверхность и дисперсия; механическая прочность; и эффективным технологичность восстановления от городской шахты.

Для изготовления стабильный и надежный дизайн СУО, в monofunctionalization вагона колеса внутренней поверхности пор или последовательного включения различных лигандов (т.е., L1, L2 и L3; рисунках 3-5) в Hom лесов может быть достигнута путем давления помощь соконденсации; Старшее гибридов MSA-1 и MSA-3 были получены с использованием L1 и L3 соответственно. Контролируемое конструкция MSA-2 был основан на тонкой настройкой поверхность узора Oе мезоскопических вагон колесо лесов архитектур. Это было достигнуто с помощью рассеянию, активное вещество (DDAB), что привело к плотной украшения центров сигнальных L2 внутри вагонов колеса пор полостей. С помощью этих конструкций MSA, ионы металлов могут взаимодействовать с органическими остатками нековалентными связи (например, водородных связей), координации металла, гидрофобных сил Ван-дер-Ваальса, π-П взаимодействий, и электростатических и / или электромагнитных эффектов (рис 3-5 ). В анализах зондирования наноинженерии СУО могут быть вызваны цели Pd (II), Аи (III) или Со (II), ионные видов и преобразовывать измеряемые оптические сигналы в соответствии синергетического рН, температуры реакции, и времени контакта (время отклика) условиях, позволяя связывание металлов в гидрофобные или гидрофильные лиганда кармана имитировать. Разработанная СУО не только удалены Pd (II), Аи (III) и Co (II), ионы из сложных экологических матриц, но и служит средством для простой визуальныйколориметрический оценка концентрации ионов металлов; UV-VIS отражательной спектроскопии чутко количественно концентрацию ионов металла в широком диапазоне концентраций (3-6) рис. Таким образом, MSAs обеспечить простой и чувствительный колориметрический на основе решения для обнаружения изменений в широком диапазоне концентраций ионов металлов, а также средства для чувствительной количественного определения целевых ионов, тем самым устраняя необходимость в сложных приборов. Даже при концентрации ультра-следовых (≤0.19 мкг / л), изменение сигнала в спектрах отражения датчиков при формировании комплексов (рис 1) появился.

В пакетных систем зондирования / удаления / экстракции, основным преимуществом вагона колеса-образной СУО является их селективность к целевым ионов, тем самым предотвращая препятствие от вмешательства конкурирующих ионов. Рисунок 6 подтвердил селективное удаление и эффективного мониторинга Pd (II), Au (III), и Со (II), ионы пооптические СУО. Незначительное изменение в отражательной сигналов MSAs в присутствии конкурирующих ионов показали, что слабые хелаты были сформированы между конкурирующими металлов и L1, L2 и L3, а именно при рН 2, 7 и 5.2, соответственно. Селективность MSAs могут быть отнесены к образованию высокостабильного октаэдрических [Pd-(L1) 2], плоско-квадратные [Au-(L2)], и октаэдрических [CO- (L3) 2] комплексов.

Для судя экономическую эффективность, возможность переработки и долговечность универсал колеса в форме СУО после неоднократных были исследованы Восстановление / циклы повторного использования. Рисунок 8 показывает, что СУО сохранил высокую эффективность обнаружения / удаления / извлечения Pd (II), Au ( III), и Co (II циклов) ионы над многократной регенерации / повторного использования, хотя в целом эффективность снизилась незначительно после шестого цикла регенерации / повторного использования. Стабильность кубической Ia 3 D мезоструктуры и включение L1, L2 и L3 или, вИСТОЧНИКОМ универсал колеса в форме поры (вызванные сильным Н-связи и дисперсионных взаимодействий) играют важную роль в поддержании функции системы / захвата ионов зондирования через несколько циклов регенерации / повторного (рисунок 7).

Восстановление Pd (II), Au (III), и Co (II), ионы из городского шахте может помочь ограничить ущерб окружающей среде, связанной с добычей полезных этих металлов, особенно по отношению к воздействию на земле и климата. Используя реальные образцы городских мои результаты показали, что СУО, описанные здесь, могут выборочно восстановить Pd и Au с электронной отходов, и Co из выброшенных библиотеками (таблица 1 и рис 9), но практической и масштабируемой процесса по-прежнему остается проблемой для будущего применения в восстановлении металла из городского шахты.

На основе предложенного протокола управления, два ключевых компонента играют важную роль в расширенной ионов металлов доступности, адсорбционная способностьИ восстановление в течение гетерогенных процессах. Во-первых, большой поверхности к объему отношения и открытые цилиндрические поры универсал колеса куб Ia 3 D мезоструктур (СУО) содействовать ориентационной сборки лиганда (о чем свидетельствует гибкой взаимодействия Pd (II), Аи (III) и Co (II), ионы с L1, L2 и L3 и высоким сродством лиганда металл-связывающего события) (рис 3-5). Во-вторых, селективные процессы адсорбции / обнаружения / экстракции в основном зависит от структуры хелатирующего агента, экспериментальные условия (в частности, Ph), в состав системы ион, концентрация ионов металла и металл-лиганд связывания события. Хотя этот протокол показывает значительный прогресс в качестве и эффективности методов восстановления, необходимы дополнительные меры, чтобы они могли быть использованы в других сложных применимости окружающей среды отходами, в которых они обогащены высоких доз активного конкурентных металлов, таких как Cu (II), Fe (III) А.d Ni ионы (II).

В заключение, эффективные, рентабельные, универсал колеса в форме СУО разработали для восстановления палладия, золота и кобальта металлов из городского шахты. Результаты показывают, что СУО доказательства будут полезны в предоставлении маршрут к устойчивому поставку золота, палладия и кобальта, чтобы удовлетворить потребности современного общества.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Эта работа была поддержана Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий и Министерства охраны окружающей среды правительства Японии.

Materials

Tetramethylorthosilicate (TMOS) Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 681-84-5 Molecular Weight 152.22; Linear Formula Si(OCH3)4; 218472-500G
Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol), PEG-PPG-PEG, Pluronic® P-123 Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 9003-11-6 average Mn ~5,800
Sodium citrate tribasic dehydrate Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 6132-04-3 Linear Formula HOC(COONa)(CH2COONa)2 · 2H2O; Molecular Weight 294.10; S4641-500G
Pentadecane, C15 Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 629-62-9 Linear Formula CH3(CH2)13CH3; Molecular Weight 212.41
3-(N-Morpholino)propanesulfonic acid (MOPS) Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI) CAS Number：1132-61-2, Product Number M0707 Linear Formula C7H15NO4S, M1254-250G, Molecular Weight 209.26
2-(cyclohexylamino) ethane sulfonic acid (CHES) Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI) CAS Number：103-47-9, Product Number C0920 Linear Formula C8H17NO3S,  Molecular Weight 207.29
N-cyclohexyl-3-aminopropane sulfonic acid (CAPS) Dojindo Chemicals (Japan) 343-00484, Lot.DE132 Linear Formula C9H19NO3S, M1254-250G, Molecular Weight 221.32
2-Nitroso-1-naphthol (NN) Tokyo Chemical Industry Con, LTD (TCI) Product Number N0267 Linear Formula ONC10H6OH, M1254-250G, Molecular Weight 173.17
Sunset Yellow FCF Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 2783-94-0 Empirical Formula (Hill Notation) C16H10N2Na2O7S2, Molecular Weight 452.37, 465224-25G
Diphenylthiocarbazone Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 60-10-6 Linear Formula C6H5NHNHCSN=NC6H5, Molecular Weight 256.33, 194832-10G
4-hydrazinobenzoic acid Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 619-67-0 Linear Formula H2NNHC6H4CO2H, Molecular Weight 152.15, 246395-25G
Carbon disulfide Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 75-15-0 Empirical Formula (Hill Notation) CS2, Molecular Molecular Weight 76.14, 335266-100ML
Ethanol absolute Sigma–Aldrich Company Ltd. (USA) CAS Number 64-17-5 Linear Formula CH3CH2OH, Molecular Weight 46.07, 24102-1L-R
Small angle powder X-ray diffraction (XRD)  Bruker D8 Advance Small angle powder X-ray diffraction (XRD) patterns were measured by using a 18 kW diffractometer (Bruker D8 Advance) with monochromated CuKα radiation and with scattering reflections recorded for 2θ 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 2θ = 0.1–6.5o with step size of 0.02o. To confirm the resolution of the diffraction peaks with standard reproducibility in 2θ (±0.005), the sample measurement was recorded by using both graphite monochromator and Göbel 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). 
N2 adsorption–desorption isotherms  BELSORP MIN-II analyzer (JP. BEL Co. Ltd) N2 adsorption–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–Emmett–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 10−3 Torr.
High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM)  JEOL JEM model 2100F microscope 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 ±0.01 in the molar fraction of each cation (with their sum normalized to unity). 
UV-Vis-NIR spectrophotometer Shimadzu 3700 The absorbance spectrum of the nano-collectors material was measured by UV-Vis-NIR spectrophotometer (Shimadzu 3700).
Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) Perkin Elmer Elan-6000 ICP-MS 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.
inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) PerkinElmer Elan-6000 
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chung, S. -. W., Murakami-Suzuki, R., Kojima, M. A Comparative study of e-waste recycling systems in Japan, South Korea and Taiwan from the EPR perspective: Implications for Developing Countries. Promoting 3Rs in developing countries-Lessons from the Japanese experience. , 125-145 (2008).
  2. Li, J., Lu, H., Guo, J., Xu, Z., Zhou, Y. Recycle technology for recovering resources and products from waste printed circuit boards. Environ. Sci. Technol. 41 (6), 1995-2000 (2007).
  3. Ammen, C. W. . Recovery and Refining of Precious Metals. , 99-138 (1984).
  4. Hageluken, C. Recycling the platinum group metals: A European Perspective. Platinum Metals Rev. 56 (1), 29-35 (2012).
  5. Hall, W. J., Williams, P. T. Separation and recovery of materials from scrap printed circuit boards. Resour. Conserv. Recy. 51 (3), 691-709 (2007).
  6. Tuncuk, A., Stazi, V., Akcil, A., Yazici, E. Y., Deveci, H. Aqueous metal recovery techniques from e_scrap: Hydrometallurgy in recycling. Miner. Eng. 25 (1), 28-37 (2012).
  7. Huang, K., Guo, J., Xu, Z. Recycling of waste printed circuit boards: A review of current technologies and treatment status in China. J. Hazard. Mater. 164 (2-3), 399-408 (2009).
  8. Oh, C. J., Lee, S. O., Yang, H. S., Ha, T. J., Kim, M. J. Selective leaching of valuable metals from waste printed circuit boards. J. Air Waste Manage. 53 (7), 897-902 (2003).
  9. Birloaga, I., De Michelis, I., Ferella, F., Buzatu, M., Vegliò, F. Study on the influence of various factors in the hydrometallurgical processing of waste printed circuit boards for copper and gold recovery. Waste Manage. 33 (4), 935-941 (2013).
  10. Park, Y. J., Fray, D. J. Recovery of high purity precious metals from printed circuit boards. J. Hazard. Mater. 164 (2-3), 1152-1158 (2009).
  11. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismael, M., Khairy, M., Awual, M. R. Optical mesosensors for monitoring and removal of ultra-trace concentration of Zn(II) and Cu(II) ions from water. Analyst. 137 (22), 5208-5214 (2012).
  12. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismael, M., Khairy, M., Awual, M. R. Mesoporous aluminosilica sensors for the visual removal and detection of Pd(II) and Cu(II) ions. Microporous Mesoporous Mater. 166, 195-205 (2013).
  13. Khairy, M., El-Safty, S. A., Shenashen, M. A. Environmental remediation and monitoring of cadmium. TrAC Trends Anal. Chem. 62, 56-68 (2014).
  14. Elci, L., Soylak, M., Buyuksekerci, E. B. Separation of gold, palladium and platinum from metallurgical samples using an amberlite XAD-7 resin column prior to their atomic absorption spectrometric determination. Anal. Sci. 19 (12), 1621-1624 (2003).
  15. Medved, J., Bujdos, M., Matus, P., Kubova, J. Determination of trace amounts of gold in acid-attacked environmental samples by atomic absorption spectrometry with electrothermal atomization after preconcentration. Anal. Bioanal. Chem. 379 (1), 60-65 (2004).
  16. Liu, P., Pu, Q., Su, Z. Synthesis of silica gel immobilized thiourea and its application to the on-line preconcentration and separation of silver, gold and palladium. Analyst. 125 (1), 147-150 (2000).
  17. El-Safty, S. A. Functionalized hexagonal mesoporous silica monoliths with hydrophobic azo- chromophore for enhanced Co(II) ion monitoring. Adsorption. 15 (3), 227-239 (2009).
  18. Zhao, J. M., Shen, X. Y., Deng, F. L., Wang, F. C., Wu, Y., Liu, H. Z. Synergistic extraction and separation of valuable metals from waste cathodic material of lithium ion batteries using Cyanex272 and PC-88A. Sep. Purf. Technol. 78 (3), 345-351 (2011).
  19. Swain, B., Jeong, J., Lee, J. C., Lee, G. H., Sohn, J. S. Hydrometallurgical process for recovery of cobalt from waste cathodic active material generated during manufacturing of lithium ion batteries. J. Power Sources. 167 (2), 536-544 (2007).
  20. El-Safty, S. A., Awual, M. R., Shenashen, M. A., Shahat, A. Simultaneous optical detection and extraction of cobalt(II) from lithium ion batteries using nanocollector monoliths. Sens. Actut. B Chem. 176, 1015-1025 (2013).
  21. Barefoot, R. R., Van Loon, J. C. Recent advances in the determination of the platinum group elements and gold. Talanta. 49 (1), 1-14 (1999).
  22. Gureva, R. F., Savvin, S. B. Spectrophotometric methods for determining noble metals. J. Anal. Chem. 57 (11), 980-996 (2002).
  23. Zhang, S., Pu, Q., Liu, P., Sun, Q., Su, Z. Synthesis of amidinothioureido-silica gel and its application to flame atomic absorption spectrometric determination of silver, gold and palladium with on-line preconcentration and separation. Anal. Chim. Acta. 452 (2), 223-230 (2002).
  24. Hinds, M. Determination of gold, palladium and platinum in high purity silver by different solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry methods. Spectrochim. Acta B. 48 (3), 435-445 (1993).
  25. Elshehy, E. A., El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Khairy, M. Design and evaluation of optical mesocaptor for the detection/recovery of Au(III) from an urban mine. Sens. Actuat. B Chem. 203, 363-374 (2014).
  26. Safavi, A., Shams, E. Highly sensitive and selective measurements of cobalt by catalytic adsorptive cathodic stripping voltammetry. Talanta. 51 (6), 1117-1123 (2000).
  27. Singh, A. K., Mehtab, S., Saxena, P. A novel potentiometric membrane sensor for determination of Co2+based on 5-amino-3-methylisothiazole. Sens. Actut. B-Chem. 120 (2), 455-461 (2007).
  28. Shenashen, M. A., Elshehy, E. A., El-Safty, S. A., Khairy, M. Visual monitoring and removal of divalent copper, cadmium, and mercury ions from water by using mesoporous cubic Ia3d aluminosilica sensors. Sep. Purif. Technol. 116, 73-86 (2013).
  29. Shenashen, M. A., El-Safty, S. A., Elshehy, E. A. Architecture of optical sensor for recognition of multiple toxic metal ions from water. J. Hazard. Mater. 260, 833-843 (2013).
  30. Khairy, M., El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Elshehy, E. A. Hierarchical inorganic-organic multi-shell nanospheres for intervention and treatment of lead-contaminated blood. Nanoscale. 5 (17), 7920-7927 (2013).
  31. El-Safty, S. A., Khairy, M., Ismael, M. Visual detection and revisable supermicrostructure sensor systems of Cu(II) analytes. Sens. Actut. B-Chem. 166-167, 253-263 (2012).
  32. Rampazzo, E., Brasola, E., Marcuz, S., Mancin, F., Tecilla, P., Tonellato, U. Surface modification of silica nanoparticles: a new strategy for the realization of self-organized fluorescence chemosensors. J. Mater. Chem. 15 (27-28), 2687-2696 (2005).
  33. Han, W. S., Lee, H. Y., Jung, S. H., Lee, S. J., Jung, J. H. Silica-based chromogenic and fluorogenic hybrid chemosensor materials. Chem. Soc. Rev. 38 (7), 1904-1915 (2009).
  34. Shenashen, M. A., El-Safty, S. A., Elshehy, E. A., Khairy, M. Hexagonal-prism-shaped optical sensor/captor for the optical recognition and sequestration of PdII ions from urban mines. Eur. J. Inorg. Chem. 2015, 179-191 (2015).
  35. Ros-Lis, J. V., Casasus, R., Comes, M., Coll, C., Marcos, M. D., Martinez-Manez, R., Sancenon, F., Soto, J., Amoros, P., El Haskouri, J., Garro, N., Rurack, K. A mesoporous 3D hybrid material with dual functionality for Hg2+ detection and adsorption. Chem. Eur. J. 14, 8267-8278 (2008).
  36. Jung, J. H., Lee, J. H., Shinkai, S. Functionalized magnetic nanoparticles as chemosensors and adsorbents for toxic metal ions in environmental and biological fields. Chrm. Soc. Rev. 40 (9), 4464-4474 (2011).
  37. El-Safty, S. A., Hanaoka, T. Microemulsion liquid crystal templates for highly ordered three-dimensional mesoporous silica monoliths with controllable mesopore structures. Chem. Mater. 16 (9), 384-400 (2004).
  38. El-Safty, S. A., Hanaoka, T. Fabrication of crystalline, highly ordered three-dimensional silica monoliths (HOM-n) with large, morphological mesopore structures. Adv. Mater. 15 (22), 1893-1899 (2003).
  39. El-Safty, S. A., Hanaoka, T. Monolithic nanostructured silicate family templated by lyotropic liquid-crystalline nonionic surfactant mesophases. Chem. Mater. 15 (22), 2892-2902 (2003).
  40. Balaji, T., El-Safty, S. A., Hanaoka, T., Matsunaga, H., Mizukami, F. Optical sensors-based nanostructured cage materials for detection of toxic metal ions. Angew. Chem. Int. Ed. 45 (43), 7202-7208 (2006).
  41. Huang, J., Gao, X., Jia, J., Kim, J. -. K., Li, Z. Graphene oxide-based amplified fluorescent biosensor for Hg2+ detection through hybridization chain reactions. Anal. Chem. 86 (6), 3209-3215 (2014).
  42. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismael, M., Khairy, M. Mesocylindrical aluminosilica monolith biocaptors for size-selective macromolecule cargos. Adv. Funct. Mater. 22 (14), 3013-3021 (2012).
  43. Kreno, L. E., Leong, K., Farha, O. K., Allendorf, M., Van Duyne, R. P., Hupp, J. T. Metal Organic Framework Materials as Chemical Sensors. Chem. Rev. 112 (3), 1105-1125 (2012).
  44. El-Safty, S. A., Hanaoka, T., Mizukami, F. Large scale design of cubic la3d mesoporous silica monoliths with high order, controlled pores, and hydrothermal stability. Adv. Mater. 17 (1), 47-53 (2005).
  45. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A. Mercury-ion optical sensors. Trends Anal. Chem. 38 (1), 98-115 (2012).
  46. El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Ismail, A. A. A multi-pH-dependent, single optical mesosensor/captor design for toxic metals. Chem. Commun. 48 (77), 9652-9654 (2012).
  47. Shenashen, M. A., El-Safty, S. A., Elshehy, E. A. Monolithic scaffolds for highly selective ion sensing/removal of Co(II), Cu(II), and Cd(II) ions in water. Analyst. 139 (24), 6393-6405 (2014).

Tags

PalladiumGoldCobaltUrban MineMetal RecoveryNanoscale Porous AdsorbentsOptical MesosensorsChelating AgentsSelective AdsorptionIndustrial WasteRecycling

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
El-Safty, S. A., Shenashen, M. A., Sakai, M., Elshehy, E., Halada, K. Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores. J. Vis. Exp. (106), e53044, doi:10.3791/53044 (2015).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image