氟化-真空蒸馏法从稀土熔盐电解渣中回收有价元素：一种绿色可持续的材料循环策略

本综述系统探讨了从废弃锌碳电池中回收石墨棒，并采用电化学氧化法（以中性硫酸钠为电解质）绿色合成氧化石墨烯（GO）的创新路径。相比传统Hummers法（高污染、高风险），该方法通过响应面法（RSM）优化工艺参数，实现了高效、可控的GO制备，并显著降低环境 impacts（如温室气体排放、生态毒性）。文章突出了其在循环经济与清洁生产（Cleaner Production）中的重大价值，为电子废弃物资源化提供了可持续解决方案。

　　

Highlight

本研究的亮点在于开发了一种环境友好的电化学路径，用于从废弃锌碳电池中回收的石墨棒合成氧化石墨烯（GO）。与传统方法（如Hummers法）相比，该方法避免了危险化学品和浓酸的使用，采用中性硫酸钠（Na₂SO₄）电解质，实现了更安全、更清洁的生产过程，且无有害副产物。通过响应面法（RSM）和中心复合设计（CCD）对电解质浓度、电压和反应时间等参数进行了优化，确保了工艺的高效性和可重复性。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等多种表征手段，证实了所得GO具有高度氧化、介孔的结构，在保留sp²碳骨架的同时，以可控方式引入了含氧官能团。此外，全面的生命周期评价（LCA）突显了该方法相较于传统合成路线的环境优势，显示出在温室气体排放、酸化潜力、生态毒性和臭氧消耗潜能等方面的显著降低。这项工作符合循环经济和清洁生产的原则，为从电子废弃物中获取高附加值碳纳米材料提供了一条可持续途径。

Conclusion

本研究提出了一种实用、安全且环保的方法，通过电化学剥离从废弃锌碳电池中回收的石墨棒来合成氧化石墨烯（GO）。在硫酸钠（Na₂SO₄）浓度为1.25 mol/L、电压为15 V、电解时间为105 min的条件下，预测的石墨片质量达到了0.650 g。与Hummers法等传统方法严重依赖强氧化剂和浓酸不同，我们的方法采用中性Na₂SO₄电解质，避免了有毒副产物的产生，并显著降低了环境足迹。通过响应面法（RSM）优化了关键操作参数，确保了工艺的高效性和可重复性。对合成的GO进行了全面的表征，证实其具有高度氧化的介孔结构，同时保留了sp²碳骨架，并以可控方式引入了含氧官能团。此外，生命周期评价（LCA）结果表明，与Hummers法相比，该方法在所有评估的环境影响类别（包括全球变暖潜能、酸化潜能、淡水生态毒性和臭氧消耗潜能）中均表现出显著降低。这项工作不仅展示了一种可持续的GO合成替代方案，而且为电子废弃物的增值利用和绿色纳米技术的进步做出了贡献。