《RSC Advances》：Adsorption and enrichment of platinum(iv), palladium(ii), and rhodium(iii) from aqueous solutions using a modified jute powder followed by the separation and purification of the metalsOpen Access
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大多数关于从水溶液中回收铂族金属的研究集中于吸附与富集，较少关注后续从洗脱液中分离纯化金属。研究人员以黄麻粉为基底，通过聚乙烯亚胺（PEI）功能化与戊二醛（GA）交联制备改性黄麻粉吸附剂（MJP），用于从复杂低浓度铂族金属废液中高效回收 Pt、Pd 与 Rh。
大多数关于从水溶液中回收铂族金属的研究集中于吸附与富集，较少关注后续从洗脱液中分离纯化金属。研究人员以黄麻粉为基底，通过聚乙烯亚胺（PEI）功能化与戊二醛（GA）交联制备改性黄麻粉吸附剂（MJP），用于从复杂低浓度铂族金属废液中高效回收 Pt、Pd 与 Rh。Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ) 与 Rh(Ⅲ) 的吸附行为更符合准二级动力学与 Langmuir 等温模型；MJP 对三者的饱和吸附容量分别达 582、615 与 412 mg·g?1，较未改性黄麻粉提升 5.82、5.50 与 6.60 倍。吸附过程涉及静电吸引、配位作用与部分还原。工业废水研究表明，MJP 可将 Pt、Pd、Rh 有效富集于洗脱液中，而 Fe 等杂质元素几乎不被富集。对富集洗脱液依次采用 NH?Cl 沉淀、氨水解与氨络合-酸沉淀实现顺序分离纯化，最终 Pt、Rh、Pd 的直接回收率分别为 98.7%、96.7% 与 98.0%。该工作将前端生物质吸附富集与下游湿法冶金纯化耦合，为复杂低浓度废液中贵金属回收及生物质吸附剂在工程中的应用提供了有效路径。
研究背景与问题提出
铂族金属（PGMs，platinum group metals）因催化、电子与新能源领域的高需求而战略价值显著，但原生资源高度集中、二次低浓度废液（如工业尾液）中 Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ)、Rh(Ⅲ) 常以毫克级存在，传统火法或萃取工艺成本高、选择性差。生物质吸附剂虽具低成本、环境友好优势，但原始植物纤维对铂族金属吸附容量低、机械稳定性差；更为关键的是，既往研究多止步于“吸附富集”环节，忽视洗脱后金属的顺序分离与高纯转化，导致“吸附成功≠金属回收成功”。因此，构建一条从吸附、洗脱到梯级纯化的完整闭环，是该类材料走向工程应用的核心瓶颈。
研究人员开展的工作与结论
研究人员以天然黄麻粉（JP）为基质，引入聚乙烯亚胺（PEI，含丰富氨基的阳离子聚合物）并经戊二醛（GA）交联，制备改性黄麻粉（MJP），系统考察其对 Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ)、Rh(Ⅲ) 的吸附行为、机制及工业废水中的富集-分离全链条性能。结果表明：MJP 通过表面质子化氨基与亚胺键提供高密度结合位点，吸附以单层化学吸附为主；在工业废水场景下，MJP 选择性富集三种贵金属，杂质（如 Fe）几乎不共富集；经洗脱与 NH?Cl 沉淀、氨水解、氨络合-酸沉淀等湿法步骤，可分别获得直接回收率 98.7%（Pt）、96.7%（Rh）、98.0%（Pd）的金属产品。该集成路线证明了生物质吸附剂具备“前端捕获+后端提纯”的工程潜力。
主要关键技术方法
研究采用批式吸附实验结合动力学/等温线建模，利用 FTIR（傅里叶变换红外光谱）、SEM-EDS（扫描电镜-能谱）、XPS（X射线光电子能谱）与 Zeta 电位解析表面化学与吸附机制；以 HCl-硫脲体系洗脱负载金属；样本方面，模拟液采用配置的标准 Pt/Pd/Rh 氯络合溶液，实际验证采用贵研铂业提供的工业废水。下游分离依次通过硝酸破络、氯化铵沉淀、氨水水解与酸沉络合实现三金属梯级拆分，并以 XRD 表征最终金属产物。
研究结果
3.1 改性条件优化
通过变量实验发现 PEI 与 GA 存在最优配比（PEI 3%、GA 0.75%）：过量会导致交联过度、颗粒团聚、可及位点下降，证明表面网络密度需平衡。
3.2 吸附性能
3.2.1 吸附动力学
MJP 对三金属吸附前 120 min 快速上升，约 720 min 达平衡；准二级模型拟合优度（R2≈0.99）优于准一级，表明限速步骤为化学吸附而非单纯扩散。
3.2.2 吸附等温线
Langmuir 模型优于 Freundlich，提示均质单层吸附；MJP 最大容量 Pt 582、Pd 615、Rh 412 mg·g?1，较原始 JP 提升 5.5–6.6 倍。
3.3 MJP 表征
SEM 显示形貌未被破坏；EDS 见 N 含量由 12.7% 升至 19.1%；FTIR 中 1653 cm?1 处 C=N 伸缩振动证实 Schiff 碱（亚胺）形成；XPS 的 N 1s 出现 398.7 eV 亚胺峰，吸附后 N 峰向高结合能移动、亚胺占比下降，说明 M–N 配位发生；Pt 4f/Pd 3d/Rh 3d 中出现低价态（Pt(Ⅱ)、Pd?、Rh?），证实部分还原；Zeta 电位显示等电点由 2.51 升至 7.36，酸性下表面强正电，利于捕获氯金属阴离子。
3.4 吸附-脱附循环
五轮循环后容量衰减 8.5%–13.3%，归因于还原态金属不可逆占据位点，但整体再生性可接受。
3.5 可能吸附机制
协同机制为：酸性条件下质子化氨基静电捕获 [PtCl?]2? 等氯络阴离子；PEI-GA 网络中亚胺/胺氮配位成键；生物质酚羟基等供电子体引发部分还原。三者共同构成“静电+配位+还原”复合机制。
讨论与结论翻译
讨论指出，以往生物质回收研究割裂了吸附与冶金环节，而本工作把吸附剂设计、洗脱破络与顺序沉淀/络合集成，填补了“从吸附材料到金属产品”的方法空白。Rh 因配体交换慢、最难回收，本文仍实现 96.7% 直接回收，凸显改性策略对惰性 Rh(Ⅲ) 的有效性。
研究结论如下：
研究人员成功通过 PEI 功能化与 GA 交联构建 MJP 吸附剂，其对 Pt(Ⅳ)、Pd(Ⅱ)、Rh(Ⅲ) 具备高容量与高选择性；吸附由化学驱动，机制涵盖静电吸引、配位相互作用与部分还原；将 MJP 用于工业废水可实现贵金属富集聚并抑制杂质共富集；经 NH?Cl 沉淀、氨水解及氨络合-酸沉淀的顺序分离，可直接获得高回收率金属 Pt、Rh、Pd。该前端吸附-后端湿法纯化耦合路线，为低浓度复杂废液中铂族金属回收及生物质基材料在湿法冶金中的延伸应用提供了实验依据与工艺范式。
