Yeni bir kompozit malzeme türü, elektronik atıklardan altını önceki adsorbanlardan 10 kat daha verimli bir şekilde çıkarıyor. Singapur, İngiltere ve Çin'deki araştırmacılar tarafından geliştirilen çevre dostu kompozit, grafen oksit ve kitosan adı verilen doğal bir biyopolimerden üretiliyor ve altını harici bir güç kaynağı olmadan filtreliyor, bu da onu eski, daha fazla enerji gerektiren tekniklere çekici bir alternatif haline getiriyor.
Elektronik atıklardan veya e-atıklardan altın çıkarmada daha iyi olmak iki nedenden dolayı arzu edilir. E-atık hacmini azaltmanın yanı sıra, aktif karbon ve siyanürler gibi çevreye zararlı maddeler içeren yeni altın madenciliği ve rafine etme bağımlılığımızı da azaltacaktır. Ancak elektronik atık yönetimi nispeten yeni bir alandır ve elektroliz gibi mevcut teknikler zaman alıcıdır ve çok fazla enerji gerektirir.
Daha verimli ve uygun bir kurtarma süreci
Liderliğinde Kostya Novoselov ve Daria Andreeva arasında Fonksiyonel Akıllı Malzemeler Enstitüsü at Singapur Ulusal Üniversitesi, araştırmacılar grafen ve kitosanı seçtiler çünkü ikisi de altın çıkarma için istenen özelliklere sahip. Grafen, iyonları adsorbe etmek için ideal hale getiren yüksek bir yüzey alanına sahip, diye açıklıyorlar, kitosanın ise doğal bir indirgeyici madde görevi görerek iyonik altını katalitik olarak katı metalik formuna dönüştürüyor.
Her iki malzeme de aktif karbon gibi geleneksel yöntemlerle tek başına rekabet edebilecek kadar verimli olmasa da Andreeva, bunların birlikte iyi çalıştığını söylüyor. "İkisini birleştirerek, hem grafenin adsorpsiyon kapasitesini hem de kitosanın katalitik indirgeme yeteneğini artırıyoruz," diye açıklıyor. "Sonuç, daha verimli ve uygun bir altın geri kazanım sürecidir."
Yüksek ekstraksiyon verimliliği
Araştırmacılar, tek boyutlu kitosan makromoleküllerinin iki boyutlu grafen oksit pulları üzerinde kendi kendine birleşmesini sağlayarak kompoziti oluşturdular. Bu birleştirme süreci, altın iyonlarını bağlayan yerlerin oluşumunu tetikler. Kompozitin gelişmiş çıkarma yeteneği, iyon bağlanmasının işbirlikçi olmasından kaynaklanır, yani bir yerdeki iyon bağlanması diğer iyonların da bağlanmasına izin verir. Ekip daha önce, şu gibi yapılara odaklanan çalışmalarda benzer yöntemler kullanmıştı: yapay iyon kanallarına sahip yeni membranlar, korozyon önleyici kaplamalar, sensörler ve aktüatörler, değiştirilebilir su vanaları ve biyoelektrokimyasal sistemler.
Andreeva, altın iyonları grafen yüzeyine adsorbe edildiğinde, kitosan bu iyonların indirgenmesini katalize ederek onları iyonik hallerinden katı metalik altına dönüştürüyor, diye açıklıyor. "Bu birleşik adsorpsiyon ve indirgeme eylemi, elektronik atıklardan altın geri kazanımında tipik olarak kullanılan sert kimyasalların kullanımından kaçınıldığı için işlemi hem oldukça verimli hem de çevre dostu hale getiriyor," diyor.
Araştırmacılar, SG Recycle Group SG3R, Pte, Ltd. tarafından sağlanan gerçek bir atık karışımı üzerinde malzemeyi test ettiler. Sadece 3 ppm'lik bir kalıntı konsantrasyonunda altın içeren bu karışımı kullanarak, kompozitin yaklaşık 17 g/g Au çıkarabileceğini gösterdiler.3+ iyonları ve sadece 6 g/g Au'nun biraz üzerinde+ bir çözümden – mevcut altın adsorbanlarından 10 kat daha büyük değerler. Malzemenin ayrıca ağırlıkça %99.5'in üzerinde (ağırlıkça) bir çıkarma verimliliği vardır ve %75 ağırlık sınırı akımını kırar. Üstüne üstlük, iyon çıkarma işlemi ultra hızlıdır ve diğer grafen bazlı adsorbanlar için günlere kıyasla sadece yaklaşık 10 dakika sürer.
Uygulanan voltaja gerek yok
Çalışmalarını rapor eden araştırmacılar PNAS, kompozitin yapısının çok boyutlu mimarisinin, altın iyonlarını adsorbe etmek ve indirgemek için uygulanan bir voltaja gerek olmadığı anlamına geldiğini söylüyor. Bunun yerine, teknik yalnızca heterojen grafen oksit/kitosan nanokonfinman kanallarındaki altın iyonlarının kemisorpsiyon kinetiğine ve çoklu bağlanma bölgelerindeki kimyasal indirgemeye dayanıyor. Bu nedenle yeni süreç, elektronik atıklardan altın geri kazanımı için daha temiz, daha verimli ve çevre dostu bir yöntem sunuyor, diye ekliyorlar.
Flaş ısıtma tekniği, pil atıklarından değerli metalleri hızlı ve ucuz bir şekilde çıkarır
Mevcut çalışma altına odaklanmış olsa da ekip, tekniğin elektronik atıklardan veya hatta madencilik kalıntılarından gümüş, platin veya paladyum gibi diğer değerli metalleri geri kazanmak için uyarlanabileceğini söylüyor. Ve hepsi bu kadar değil: e-atıkların yanı sıra, teknoloji kirli su kaynaklarından veya endüstriyel atıklardan ağır metalleri filtrelemek gibi daha geniş bir yelpazede çevre temizleme çabalarına uygulanabilir. Andreeva, "Bu nedenle ekosistemlerdeki metal kirliliğini azaltmak için bir çözüm sağlıyor" diyor.
Diğer olası uygulama alanları arasında sürdürülebilirlik de yer alıyor, diye ekliyor. karbonsuzlaştırma ve hidrojen üretimi, nöromorfik hesaplama için donanıma yapay sinir ağlarını yerleştirmek için düşük boyutlu yapı taşları ve biyomedikal uygulamalar.
Singapurlu araştırmacılar artık kompozit malzemenin kendisini nasıl yenileyip yeniden kullanacaklarını, atıkları daha da azaltıp sürecin sürdürülebilirliğini nasıl iyileştireceklerini inceliyorlar. Andreeva, "Devam eden araştırmamız, malzemenin özelliklerini optimize etmeye odaklanıyor ve bizi e-atık yönetimi ve ötesi için ölçeklenebilir, çevre dostu bir çözüme yaklaştırıyor" diyor.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/eco-friendly-graphene-composite-recovers-gold-from-e-waste/
