综述：等离子气化作为减少废物和生产清洁能源的潜在解决方案：一项关于技术经济环境评估及建模方法的关键综述

《Waste Management》：Plasma gasification as a potential solution for waste minimization and clean energy production: A critical review on techno-economic-environmental assessment and modelling approaches

电子废弃物中高效金回收材料设计及机理研究。通过水热法合成氯甲基化交联聚苯乙烯-咪唑基材料（CMCPS-IMZ），利用氮杂环基团形成正电陷阱捕获AuCl4?，最大负载量达323.08 mg/g，符合伪一级动力学和弗伦德里希等温模型。实验和计算表明静电相互作用主导吸附，循环稳定性优异，在含高浓度干扰离子的实际废液中提取效率超93.33%。

　　随着电子产品的迅速发展，电子垃圾（E-waste）的产生量逐年增加，成为全球面临的重要环境问题之一。电子垃圾中不仅含有大量基础金属，如铜、铅、锌和锰，还富含贵金属，如金、银、铂和钯。这些贵金属在电子设备中的含量远高于自然界中的矿石，例如废印刷电路板（WPCBs）中的金含量可达80至1300克每吨，远高于天然金矿石的6克每吨。因此，从废弃电子产品中高效回收贵金属具有重要的经济和环境意义。它不仅能缓解金属资源的短缺问题，还能减少对环境的污染，支持可持续发展和循环经济的建设。

在贵金属回收技术中，湿法冶金因其较低的初始投资、操作条件温和以及易于控制等优势而被广泛应用。其中，使用王水作为浸出剂是一种常见的方法，它能够将金转化为可溶的AuCl??络合离子。随后，通过多种手段如膜过滤、沉淀、电化学处理和吸附等方式，实现金离子的分离和回收。在这些方法中，吸附技术因其高效性和环境友好性而备受关注。许多研究已经证明，某些吸附材料，如多孔碳、改性纤维素、功能树脂、壳聚糖以及有机聚合物等，在特定的吸附条件下展现出优异的金回收性能。然而，大多数现有吸附材料缺乏针对AuCl??的特异性结合位点，导致在高浓度干扰离子共存的复杂体系中，吸附性能受到限制。

为了克服上述问题，研究人员开始探索具有特定结合位点的吸附材料，以实现对金离子的高效、选择性吸附。其中，氮杂环化合物因其独特的电子结构和亲金特性而受到广泛关注。氮杂环化合物通常具有丰富的氮原子，这些氮原子能够通过孤对电子与金离子形成稳定的配位键。此外，氮杂环化合物中的氮原子在酸性条件下容易被质子化，形成正电荷的结合位点，从而通过静电作用与带负电的AuCl??发生高效结合。因此，设计含有氮杂环结构的吸附材料，成为提升金回收效率和选择性的关键方向。

在此背景下，研究团队提出了一种基于氮杂环化合物的功能化聚合物吸附材料，命名为CMCPS-IMZ。该材料通过溶热法合成，其表面引入了含氮的杂环结构，如咪唑、三唑和四唑等。这些结构不仅赋予材料丰富的结合位点，还通过其独特的电子分布增强了对金离子的吸附能力。CMCPS-IMZ具有高度的孔隙率和较大的比表面积，这些物理特性为金离子的吸附提供了理想的微环境。实验结果表明，CMCPS-IMZ在Au(III)的吸附过程中表现出优异的性能，最大负载能力达到323.08毫克每克，且其吸附过程符合伪一级动力学模型和弗兰德利希等温模型，说明其吸附行为具有可预测性和可优化性。

理论计算和实验分析进一步揭示了CMCPS-IMZ对AuCl??的吸附机制。研究表明，材料表面的RNH?基团与AuCl??之间的静电相互作用是主要的驱动力，这种相互作用不仅增强了吸附效率，还为材料在复杂环境下的应用提供了理论支持。此外，材料表面还可能存在一些弱的分子间相互作用，如范德华力，这些作用虽然不如静电作用显著，但在吸附过程中仍发挥一定作用。值得注意的是，CMCPS-IMZ在多次吸附-解吸循环中表现出良好的稳定性，使用0.5摩尔每升的硫脲（SC(NH?)?）作为洗脱剂时，其吸附性能几乎没有下降，这表明该材料具有良好的重复使用性和经济性。

为了验证CMCPS-IMZ在实际应用中的可行性，研究团队还测试了其在模拟电子垃圾浸出液中的表现。实验结果显示，即使在高浓度干扰离子的环境下，CMCPS-IMZ仍然能够实现超过93.33%的金回收效率。这一结果不仅表明了材料的高选择性，也说明其在复杂体系中仍能保持高效的吸附能力。此外，通过调整操作参数，如Au(III)的初始浓度、pH值和温度，研究团队还发现CMCPS-IMZ的吸附性能受到这些因素的显著影响。在不同的条件下，材料的吸附容量和速率表现出一定的变化，这为优化吸附过程提供了重要依据。

CMCPS-IMZ的成功开发不仅为贵金属回收提供了一种新的解决方案，也为设计具有特定结合位点的吸附材料提供了重要的参考。通过将氮杂环化合物引入到多孔有机聚合物的表面，研究人员成功构建了一种兼具高吸附容量和优异选择性的吸附材料。这种材料的合成方法具有一定的普适性，可以应用于其他类似金属离子的回收。此外，其在实际应用中的良好表现，也表明该材料在工业领域具有广阔的应用前景。

在实际应用中，电子垃圾的浸出液通常含有多种金属离子，这些离子可能会与目标金属离子发生竞争吸附，从而影响回收效率。因此，提高吸附材料的选择性是实现高效回收的关键。CMCPS-IMZ通过其表面的氮杂环结构，不仅提供了丰富的结合位点，还通过静电作用和分子间相互作用，实现了对AuCl??的高效捕获。这种选择性使得CMCPS-IMZ在复杂体系中仍能保持较高的回收效率，从而满足实际应用的需求。

此外，CMCPS-IMZ的制备过程相对简单，且材料本身具有良好的热稳定性和机械强度，使其在工业应用中具备较强的可行性。在实际操作中，材料的吸附和洗脱过程可以通过调节pH值和使用适当的洗脱剂来实现，这为大规模生产提供了便利。同时，由于材料的合成过程不涉及有害物质，且其结构可以通过化学修饰进一步优化，因此具有较高的环境友好性和可持续性。

综上所述，CMCPS-IMZ作为一种新型的含氮杂环化合物功能化聚合物，不仅在实验室条件下表现出优异的金回收性能，还在实际应用中展现了良好的适应性和稳定性。其独特的结构设计和高效的吸附机制，为贵金属回收技术的发展提供了新的思路和方法。未来，随着对材料性能的进一步优化和对实际应用场景的深入研究，CMCPS-IMZ有望在电子垃圾处理领域发挥更大的作用，推动贵金属资源的可持续利用和循环经济的发展。