瑞士科学家发明了一种利用奶酪生产过程的废弃物从电子废物中提取黄金的方法。
黄金由于其贵金属和惰性金属的特性一直处于社会发展的中心。现在黄金因其优秀的导电性、延展性、反射率、生物相容性和稳定性成为电子、催化、航空航天、医学生物等行业的重要原材料。
废弃电子设备造成的电子垃圾是当前社会增长最快的固体废弃物，2023年全球电子垃圾量约6130万吨，其中含有铜、钴、锂和黄金等多种高价值金属。但是目前从电子垃圾中回收黄金的方法通常需要使用剧毒化学品并消耗大量能源，还会产生有毒废弃物。开发出一种安全环保且高效地提取黄金的方法是不少化学家的追求。
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特异性气凝胶吸附黄金
瑞士苏黎世联邦理工学院的Raffaele Mezzenga团队用蛋白淀粉纳米纤维（AF）制成的蛋白质气凝胶作为新型吸附剂，成功从电子垃圾中回收到了黄金。这种方法不单高效，具有成本优势，更重要的是这是一种可持续性的方法。
他们先将计算机或手机主板溶于合适的溶剂中（比如王水），制成含金的电子垃圾溶液。这种AF气凝胶能从电子垃圾溶液中选择性地吸附黄金，其金吸附能力达到每克吸附166.7mg黄金（166.7mg/g），吸附的黄金纯度达到了21-22克拉（质量百分比90.8wt.%）。这说明AF气凝胶是一种具有指向性的高效金吸附剂，具有显著的金吸附能力和选择性。
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如何获得气凝胶
为了制造这种气凝胶，Mezzenga教授团队中的Mohammad Peydayesh选择了乳制品工业中的主要副产物乳清，在酸性条件和高温下让乳清蛋白变性，使它们在凝胶中聚集成蛋白质纳米纤维。然后，科学家们将凝胶干燥，用这些蛋白质原纤维制成海绵一样的AF气凝胶。
这种气凝胶非常轻
这种AF气凝胶密度为33.18g/L，孔隙率为97%，重量非常轻，具有优异的机械稳定性和水稳定性。用AF气凝胶处理后，混合物中的金浓度从950ppm降至130ppm，表明AF气凝胶吸附了3320μg的金。
此外，除黄金外，其他离子浓度仅略有变化。气凝胶对金的去除效率为93.3%，吸附能力为166.7mg/g。相反，对于Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Fe和Mn等离子吸附率和吸附量较低。这些结果是从极高浓度的重金属溶液中被动吸附获得的，证明了与其他金属离子相比，AF气凝胶对金离子具有优异的选择性。
对金和其他金属的吸附率%（左）和吸附量mg/g（右）
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为什么吸金能力这么强？
如果溶液中金浓度较低时（10ppm），AF气凝胶表面会形成金纳米颗粒，这些颗粒的大小为32nm。当金浓度增加到1000ppm时，AF气凝胶不仅吸附了金颗粒，还将其还原为单晶形式，在显微镜下这些金形成了三角形或六边形的结晶片，其外形始终具有120°角对称性，所有晶片的厚度统一为55nm。研究人员认为这是由于氨基酸与金离子之间复杂的相互作用让金可以沿着其平面生长。
金离子生长成了六边形晶片
即使溶液中只有1.44ppm的低浓度金，远低于铜（2711ppm）、铁（5033ppm）等其他金属的情况下，经过AF气凝胶的处理金含量降至0.48ppm，这吸附了66.8%的金，而铜（第二大吸附金属）的去除效率仅为15.6%。对吸附金离子后的AF气凝胶进行热处理，获得的金块中主要含金90.8wt.%，相当于21-22克拉，剩余金属为铜10.9wt.%和镍0.018wt.%。AF气凝胶的高金选择性让这项技术让回收含金量电子垃圾有了可能。
由于原料来自食品工业的副产物，因此AF气凝胶的成本不高，所有原材料及过程成本仅为回收的黄金价值的五十分之一，因此这项新技术在商业上是可行的。
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单价：8元，年价：408元
编辑｜张毅
审核｜吴新
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