离子液体助力金回收_离子液体【默尼离子液体定制】

MOF-聚离子液体杂化材料 高选择性回收电子废弃物中金

一、研究背景与行业痛点

金凭借优异的理化性能广泛应用于高端制造领域，随着电子产品迭代加速，电子废弃物量快速增长。电子垃圾中含金量远高于原生矿，“城市采矿” 是缓解贵金属资源短缺、发展循环经济的重要方向。 但电子废弃物提金面临高选择性分离难题：传统火法、湿法工艺能耗高、体系复杂；常规吸附材料存在选择性差、稳定性弱、传质慢等不足，难以满足工业需求，亟需开发高性能新型吸附体系。

二、杂化材料设计与制备

鲁东大学王爱丽团队创新制备方法，通过无表面活性剂离子液体微乳液体系结合硫醇 - 烯点击光聚合，将 ZIF-8 纳米粒子原位封装于聚离子液体微球中，构建出共价键与氢键协同交联的分级多孔骨架。 该材料具有相互连通的串珠状形貌，平均孔径 542 nm，孔隙率达 63.27%，突破了传统浸渍法中聚合物难以进入 MOF 孔道的局限，实现了 MOF 与聚合物基质的分子级复合。

三、吸附性能与作用机制

静态吸附实验验证了材料优异的金吸附性能：在 pH=4 的酸性条件下，对 Au (III) 的最大吸附容量达 487.5 mg/g，吸附平衡时间约 600 min，过程以扩散控制的物理单层吸附为主。 吸附由多重机制协同驱动：静电吸引作用、Au-S 配位作用，以及三唑环将部分 Au (III) 还原为 Au (0)，结合 ZIF-8 的限域效应进一步稳定金物种。

四、选择性与循环稳定性

在含 Au (III) 及铜、镍、铬、锌等多种贱金属离子的混合溶液中，金去除率达 97.90%，分配系数较竞争离子高出 1-2 个数量级。高选择性源于阴离子金络离子与阳离子竞争离子的电荷差异，以及硫基对软金属的优先亲和性。 经 5 次循环再生，材料仍保持 94% 的金去除率，结构稳定性优异；性能衰减的主要原因是活性位点被还原沉积的单质金逐步占据。

五、实际应用与经济价值

针对真实废弃 CPU 浸出液（原始金浓度仅 1.77 mg/L、铜浓度高达 403.63 mg/L），材料对 Au (III) 实现近 100% 去除，而对锌、镍、铜的吸附效率低于 4.5%，展现出极端复杂体系下的超高选择性。 载金材料经 900 ℃煅烧后，Au/Cu 质量比大幅提升，可得到单质金。成本核算显示该工艺利润率约 52.36%，具备良好的工业应用潜力。

六、研究结论

该研究通过原位微乳液聚合法构建的分级多孔 MOF - 聚离子液体杂化材料，结合多重吸附机制，实现了复杂实际体系中金的高选择性捕获与富集回收，为电子废弃物贵金属绿色可持续回收提供了高效、经济的新技术路径。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6c03040

原文作者：

Shunjie Li, Weiwei He, Minxin Song, Guangshun Wu, He Lin, Shengze Zhang, Jian Xue, Guowei Weng, and Aili Wang

DOI: 10.1021/acssuschemeng.6c03040