「新浪科技综合」专注“吸金”的超级聚合物问世：COP-180能否替代剧毒氰化物？新浪科技综合2020-07-20 16:54:430阅( 二 )
例如 ， 火法冶金需要先进的焚烧炉 ， 还需要严格的污染排放控制 。 而湿法冶金则是利用化学物质溶解电子垃圾 ， 再从溶液中分离贵金属 。 湿法冶金的工艺更加精确、更容易控制、也更有预测性的 ， 自上世纪 80 年代中期开始便逐渐取代火法冶金 。 但对于黄金回收来说 ， 湿法冶金仍有一个致命的弊端：依赖于剧毒的氰化物 。
除了上述两种方法 ， 还有一种叫做生物冶金的新型回收技术 ， 但还处于研究的早期阶段 。
因此 ， 找到在湿法冶金的过程中可以有选择性地高效回收黄金的非氰化物 ， 一直是研究的重点 。 而之前找到的大多数吸附剂 ， 基本都只能在只含有金元素、或者只含有少量其它金属元素的溶液中回收金元素 ， 根本无法投入实际应用 。
在最近的实验中 ， 韩国科学技术院的科研人员报告了一种高度多孔且性质稳定的卟啉聚合物 COP-180 ， 表现出了前所未有的优良性能 。
在之前的研究中 ， 研究人员就发现卟啉对于贵金属有很好的亲和性和选择性 。 因此 ， 理论上 ， 如果制成永久性的多孔网状聚合物 ， 卟啉应该可以用来吸附金原子 。
通过将卟啉与吩嗪结合 ， 他们赋予了卟啉以鲁棒性和抗氧化性 。 由此形成的共价有机聚合物——COP-180 ， 理论上每一个分子都可以吸附 1 个贵金属原子 。 换句话说 ， 如果实验的结果符合理论预期的话 ， 每克 COP-180 应该可以从湿法冶金的电路板浸出液中吸附 0.173 克的黄金 。
文章图片
图4/8COP-180 的合成（来源：Hong 2020 ， PNAS）实验的结果令研究人员大喜过望 。
他们将 COP-180 加入到了废旧电路板的酸/碱浸出液中 ， 搅拌两天后 ， 他们发现 ， 每克 COP-180 从 63 种竞争金属的混合液中捕获了高达 1.62 克的黄金 ， 这个数字是理论预期（0.173克）的近 10 倍！
而与之相反的是 ， COP-180 对铂金的吸收率则只有 0.197 克/克 ， 只比理论预期高了 15% ， 而其它的绝大多数元素的吸收率更是连 3% 都不到 。 这意味着 ， 尽管有着其它 62 种竞争金属元素的干扰 ， 但 COP-180 还是十分“专情”地从中挑选出来了黄金这一种元素 。
文章图片
图5/8COP-180 对不同元素的吸附效率 ， 其中金的吸附效率远高于其它金属 。 （来源：Hong 2020 ， PNAS）这种神奇的性能吸引了科学家们的注意 。 经过进一步的实验和理论研究 ， 他们认为 ， 由于卟啉具有还原性 ， 很可能导致金原子出现了还原性的固定：从单个的金离子 ， 变成了金离子簇 。 在扫描透射电子显微镜（STEM）的镜头下 ， 他们发现 ， COP-180 让金原子团在了一起 ， 而铂则依然四处散开 。
文章图片
图6/8在 COP-180 的作用下 ， 金原子（上排）团成了一个原子簇 ， 而铂（下排）则保持着原来的散开的状态 。 （来源：Hong 2020 ， PNAS）如此一来 ， 金原子便可能以许多个原子组成的原子簇、而不是单个原子的形式被 COP-180 集中吸附了 ， 实现了极高的吸附效率 。
在这样的吸附效率下 ， 提取出来的黄金纯度高达 99.6% 以上 。 这意味着 ， 无需经过进一步的提纯 ， 就直接超过了足金（99%）、逼近千足金（99.9%）的纯度 。
文章图片
图7/8OP-180 从电路板中捕获黄金的过程（来源：Hong 2020 ， PNAS）而且 ， 经过三次重复实验（吸附-再生）之后 ， COP-180 的吸附效率只降低了不到 7% 。 每克 COP-180 的成本约为 5 美元 ， 一次可以回收的黄金价值就高达 64 美元 。 单次使用就已经很赚了 ， 再加上可重复利用的性质 ， 研究人员称 ， 制备过程并不复杂的 COP-180 表现出了极佳的经济性能 。
如果成功走向商业化 ， 这种聚合物 ， 或者将来出现的其它与之性能类似的吸附剂 ， 将可以把海量的废旧电子垃圾变成环保、无毒、可持续、超高品位的贵金属矿藏 ， 为全球电子回收行业带来一场利润、环保和健康的全新变革 。
先进工艺商业化的种种难题
如果这项实验室验证的技术是可行的 ， 那能否快速投入商业化落地？提升我国对电子垃圾的回收率？对此 ， 中国电子装备技术开发协会秘书长、高级工程师唐爱军对 DeepTech 表示 ， 一项回收技术从实验室到大规模产业应用并不如想象中那么简单 。 从目前国内回收产业的角度来说 ， 技术方面普遍都是经过火法对金属富集之后 ， 再通过湿法实现对稀贵金属的提纯 ， 所以类似这项实验的湿法提纯环节是比较常见的 。
国内更多的都是用氰化法提金 ， 这是一个最常规或成本最低的方式 ， 其中氰化物的毒性很强 ， 很容易造成严重的环境污染 ， 如果这种新型的聚合物是绿色化学的方式 ， 那是有可取之处的 。 不过作为一种新的对黄金的捕获技术 ， 纯度达到99.6%其实并不算最高 ， 产业中正常情况下用氰化法其实能够达到 99.9% 的纯度 。
推荐阅读
- 古都正|中国千年古都正在崛起“硬科技”
- 小米科技|外媒曝光：小米新奇想专利让超广角拍摄不失真
- 职场女性|巾帼不让须眉：科技界又多了一位女掌门
- 【行走自贸区】线下逛线上购！来曹妃甸综合保税区体验不一样的“海淘”|【行走自贸区】线下逛线上购！来曹妃甸综合保税区体验不一样的“海淘”
- 【行走自贸区】线下逛线上购！来曹妃甸综合保税区体验不一样的“海淘”
- 服贸会|金融科技新成果集中“上新”服贸会，150家金融机构携手亮相
- 省属|赋予科研人员职务科技成果所有权 事关8家省属高校、科研院所
- 【行走自贸区】三亚崖州湾科技城：企业人才纷至沓来|【行走自贸区】三亚崖州湾科技城：企业人才纷至沓来
- 创新服贸|创新服贸 互惠共享 | 智能科技改变生活 服务贸易添新元素
- 创新服贸 互惠共享 | 智能科技改变生活 服务贸易添新元素