電解稀有金屬是獲取鋅的常用方法，其中有幾個階段，包括溶劑萃取，在提取鋅和選擇的賤金屬和堿金屬陽離子的階段會使用有機磷基萃取劑。有機磷基萃取劑的存在降低了金屬雜質，也包括鋅的濃度。因此需要活性炭來去除，活性炭被認為由于其高度疏水的表面而對有機化學品具有強吸附親和力。就孔結構而言，活性炭擁有大量微孔，約為目標吸附物動力學直徑的1.5倍。為了確定硫酸溶劑組分中有機組分的有效去除方法，有必要確定不會影響鋅電解提取效率的有機化合物的上限。因此，本研究有三個主要目標：(1)比較三種活性炭作為吸附劑的性能，(2)研究吸附溫度和接觸時間的影響，(3)確定用有機組分回收鋅的效率。

　　活性炭作為吸附劑

　　將萃取劑以各種比例加入到電解質中，在硫酸中為0.00%-5.00%作為電解質。使用我們的活性炭，木質活性炭，煤質活性炭，椰殼活性炭分別進行了測試。在吸附之前，將活性炭在110℃下干燥并儲存在干燥器中。對于吸附實驗方法我們比較了連續(xù)攪拌釜反應器和填充床反應器吸附這兩次方法。對于連續(xù)攪拌釜方法，將100mL 3MH2 SO4溶劑加入到活性炭中并以300rpm攪拌1小時。過濾后，我們分析了有機成分。對于填充床反應器方法，將0.5-1.5g活性炭裝入反應器中，并使用液體泵進料溶劑。在具有活性炭的3MH2 SO4溶液中進行鋅電解提取實驗。電池由鋁陽極和鉑陰極組成。陽極-陰極距離為3cm，如圖1a所示。

　　圖1：電解沉積測試電池設置和電極特性。

　　活性炭的表征

　　活性炭的孔隙及其表面積，木質活性炭具有高揮發(fā)性和灰分含量以及低水分含量。根據(jù)最終分析，椰殼活性炭的碳含量高于煤質和木質活性炭。此外，氧含量按以下順序降低：木質>椰殼>煤質。所有三種活性炭硫含量為零，降低了酸性物質形成的可能性。圖2顯示了在該研究中分析的所有三種活性炭獲得的氮的吸附/解吸等溫線。

　　圖2：活性炭的物理性質。(a)氮的吸附/解吸等溫線和(b)活性炭的孔徑分布。

　　活性炭的吸附去除效率

　　為了評估活性炭在有機萃取劑存在下對吸附容量的影響，我們進行了吸附測試。三種活性炭吸附容量分別為99%，98%和93%，木質活性炭對吸附質的吸附能力較大，包括較高的BET表面積和總孔體積。然后比較了物理和化學活性炭對吸附能力的影響，它們表現(xiàn)出大量的微孔，其寬度比目標活性炭的動力學直徑大約1.3至1.8倍，能去除有機物。因此，木質活性炭的大表面積和中孔體積表明它們具有高的去除效率。

　　除了孔隙特征，活性炭的吸附行能受到氧氣的影響，從而影響到表面疏水性影響。碳材料的表面疏水性在界面和膠體科學中起著重要作用。碳的氧含量的增加導致其疏水性降低。因此，當碳質吸附劑的氧含量增加時，活性炭對有機萃取劑的吸附減少。在活性炭中，木質活性炭顯示出較高的吸附質去除效率(圖3A)。因此，我們比較了不同重量的木質活性炭(0.1g至5.0g)的去除效率。如(圖3B)所示，去除效率取決于活性炭的比例，去除效率隨吸附質組分的減少而增加。應注意，去除效率結果顯示出非常好的相關性。使用正己烷方法，活性炭應在斷裂點發(fā)生之前使用至少60%的吸附劑去除99%的有機萃取劑。

　　圖3：(A)作為平衡濃度的吸附量取決于不同類型的活性炭，(B)活性炭的含量對去除效率的影響。

　　鋅電解測試

　　吸附試驗揭示了在預處理過程中有效回收高純度鋅所必需的因素。因此，如果在預處理過程中沒有除去有機萃取劑，則考慮鋅回收過程的影響。因此，使用有機萃取劑濃度范圍為0.0-5.0%進行鋅回收實驗。

　　如圖4所示，在吸附物濃度為0.00-0.50%存在下的鋅回收效率至少恢復99.9%。在超過0.50%的吸附物存在下，鋅回收效率趨于迅速降低。一個電極的表面由具有不同吸附內(nèi)容物的電解質中回收，在沒有吸附物的情況下，電極表面顯示出均勻的沉積。然而，對于0.1-2%的吸附物，電極表面看起來非常不均勻地生長。向電解質中添加有機物改變了金屬沉積物的特征。從顯微鏡分析中，向電解質中添加有機物導致在沉積表面上形成孔。因此，吸附物的存在降低了鋅的回收效率并導致不均勻的沉積。因此，去除吸附物必須小于0.1%。

　　圖4：鋅電解提取后鋅回收率和圖像的能量效率。

　　在三種不同類型的活性炭中，木質活性炭顯示出較高的吸附物吸附能力，并且由于其表面積和孔徑，被認為更適合吸附物吸附。如使用木質活性炭的量占吸附物的至少60%，則去除率超過99%。而且，吸附容量在20-50℃的溫度范圍內(nèi)沒有顯著差異。Zn回收效率傾向于顯示與吸附物的量成反比關系。建議吸附物降到0.1%才可進行鋅電解提取。

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