cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2021-2-4-13cvmet-1237Research ArticleМеталлургия редких и благородных металловMetallurgy of Rare and Precious MetalsЭкспериментальное исследование закономерностей электрохимической сорбции/десорбции ионов золота (III)Experimental study of gold (III) ion electrochemical sorption/desorption regularitiesМансуровЗ. А.MansurovZ. A.

докт. хим. наук, профессор кафедры химической физики и материаловедения (ХФМ); науч. руководитель 

050040, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71050012, г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 172

Dr. Sci. (Chem.), Professor of the Department of chemical physics and material science; Scientific director

050040, Almaty, al-Farabi ave., 71

050012, Almaty, Bogenbai Batyr str., 172 

zmansurov@kaznu.kzСупиеваЖ. А.SupiyevaZh. A.

докторант кафедры ХФМ; науч. сотрудник

Doctoral student of the Department of chemical physics and material science; Research scientist 

 Almaty 

zhazyra@mail.ruЕлеуовМ. А.YeleuovМ. А.

докторант; науч. сотрудник

050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22

Doctoral student; Research scientist

050013, Almaty, Satbayev str., 22

mukhtar.yu@gmail.comТаурбековА. Т.ТаurbekovА. Т.

докторант кафедры ХФМ; науч. сотрудник 

г. Алматы

Doctoral student of the Department of chemical physics and material science; Research scientist 

 Almaty 

azamat.taurbek@mail.ruПавленкоВ. В.PavlenkoV. V.

ст. преподаватель кафедры ХФМ; вед. науч. сотрудник

г. Алматы 

Senior lecturer of the Department of chemical physics and material science; Leading research scientist 

 Almaty 

pavlenko-almaty@mail.ruСмагуловаГ. Т.SmagulovaG. T.

ст. преподаватель кафедры ХФМ; зав. лабораторией функциональных наноматериалов 

г. Алматы

Senior lecturer of the Department of chemical physics and material science; Нead of the Laboratory of functional nanomaterials 

 Almaty 

smagulova.gaukhar@gmail.comКазахский национальный университет им. аль-Фараби; Институт проблем горенияКазахстанАl-Farabi Kazakh National University; Institute of Combustion ProblemsKazakhstanИнститут проблем горения; Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. СатпаеваКазахстанInstitute of Combustion Problems; Satbayev UniversityKazakhstan202118042021272413Copyright © Мансуров З.А., Супиева Ж.А., Елеуов М.А., Таурбеков А.Т., Павленко В.В., Смагулова Г.Т., 20212021Мансуров З.А., Супиева Ж.А., Елеуов М.А., Таурбеков А.Т., Павленко В.В., Смагулова Г.Т.Mansurov Z.A., Supiyeva Z.A., Yeleuov М.А., Таurbekov А.Т., Pavlenko V.V., Smagulova G.T.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1237

Для Республики Казахстан, как для страны с развитыми добывающими и перерабатывающими отраслями промышленности, актуальным направлением является развитие областей знаний, направленных на улучшение и совершенствование методов и технологий комплексной переработки сырья, в том числе для более полного извлечения благородных металлов. Основанием необходимости проведения этих исследований являются высокие потери благородных металлов при их переработке и выделении, а также совершенствование процесса их концентрирования. Достижения в области углеродных наноматериалов открывают большие перспективы для модернизации существующих технологий извлечения благородных металлов из отходящих растворов и пульп. В настоящей работе проведены комплексные исследования влияния скорости потока растворов, величины pH и присутствия ионов других металлов на извлечение золота на углеродном наноструктурированном материале из рисовой шелухи с дальнейшей его регенерацией и повторным использованием. Выявлено, что наивысшая степень извлечения ионов золота (III) наблюдается при pH ~ 2. Исследована эффективность извлечения золота при совместном присутствии меди, никеля и серебра. Рассмотрена зависимость электрохимической восстановительной сорбции золота от скорости потока растворов, оптимальная величина которой составила 10 мл/мин. Рассчитана сорбционная емкость сорбента на основе карбонизованной рисовой шелухи. Исследование электрохимической сорбции/десорбции ионов золота (III) показало, что процесс десорбции лучше протекает в смеси ацетон + вода + NaOH. При этом степень десорбции достигает 96 %, что свидетельствует о возможности регенерации углеродного материала электрода для повторного применения. Полученные результаты могут быть применены для оптимизации процессов извлечения благородных металлов из их растворов.

For the Republic of Kazakhstan as a country with developed mining and processing sectors, a topical issue is to develop the areas of knowledge aimed at improving and refining methods and technologies for comprehensive mineral processing including for the more complete extraction of precious metals. The necessity of these studies is determined by the high loss of precious metals during their processing and separation and the need to improve the process of their concentration. Advances in the field of carbon nanomaterials offer great prospects for improving existing technologies for the precious metal extraction from waste solutions and pulps. This paper covers the comprehensive studies into the influence of the solution flow rates, pH and the presence of ions of other metals on the extraction of gold on a carbon nanostructured material consisting of rice husk with its further regeneration and reuse. It was found that the highest gold (III) ion recovery is observed at pH ~ 2. The gold recovery efficiency was studied in the combined presence of copper, nickel and silver. The dependence of the electrochemical reduction sorption of gold on the flow rate of solutions was investigated. It was found that the optimal solution flow rate is 10 ml/min. The sorption capacity of a sorbent based on carbonized rice husk was calculated. The investigation of electrochemical sorption/desorption of gold (III) ions showed that the desorption process runs better in an acetone + water + NaOH mixture with a desorption degree of 96 %. This demonstrates the possibility of regenerating the electrode carbon material for reuse. The results obtained can be used to optimize the processes of extraction of precious metals from their solutions.

активированные углиблагородные металлыэлектрохимическая сорбциядесорбцияactivated carbonsprecious metalselectrochemical sorptiondesorptionРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Республики Казахстан (проект № AP05134691).The study was carried out under financial support of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (Project № AP05134691).ReferencesКинцле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Л.: Химия, 1984. Kintsle H., Bader E. Active coals and their industrial applications. Leningrad: Khimiya, 1984 (In Russ.).Кинцле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Л.: Химия, 1984. Kintsle H., Bader E. Active coals and their industrial applications. Leningrad: Khimiya, 1984 (In Russ.).Sun T.M., Yen W.T. Kinetics of gold chloride adsorption onto activated carbon. Miner. Eng. 1993. Vol. 6(1). Р. 17—29.Sun T.M., Yen W.T. Kinetics of gold chloride adsorption onto activated carbon. Miner. Eng. 1993. Vol. 6(1). Р. 17—29.Morcali M. H., Zeytuncu B., Akman S., Yucel O. Sorption of gold from electronic waste solutions by a commercial sorbent. Chem. Eng. Comm. 2014. Vol. 201 (8). P. 1041— 1053.Morcali M. H., Zeytuncu B., Akman S., Yucel O. Sorption of gold from electronic waste solutions by a commercial sorbent. Chem. Eng. Comm. 2014. Vol. 201 (8). P. 1041— 1053.Albishri H.M., Marwani H.M. Chemically modified activated carbon with tris(hydroxymethyl)aminomethane for selective adsorption and determination of gold in water samples. Arab. J. Chem. 2016. Vol. 9. P. S252—S258.Albishri H.M., Marwani H.M. Chemically modified activated carbon with tris(hydroxymethyl)aminomethane for selective adsorption and determination of gold in water samples. Arab. J. Chem. 2016. Vol. 9. P. S252—S258.Parlayıcı Ş., Pehlivan E. Adsorption of Cr (VI) from the aqueous solution by apricot stones activated carbon. Inter. Proc. Chem., Biol. Envir. Engin. 2017. Vol. 101. P. 142—148.Parlayıcı Ş., Pehlivan E. Adsorption of Cr (VI) from the aqueous solution by apricot stones activated carbon. Inter. Proc. Chem., Biol. Envir. Engin. 2017. Vol. 101. P. 142—148.Mansurov Z.A., Mansurova R.M., Zakharov V.A., Supiyeva Zh.A. Adsorption of Au (III) ions by carbonized apricot stones in presence of heavy metal ions. J. Chem. Technol. Metal. 2020. Vol. 55 (5). P. 1047—1056.Mansurov Z.A., Mansurova R.M., Zakharov V.A., Supiyeva Zh.A. Adsorption of Au (III) ions by carbonized apricot stones in presence of heavy metal ions. J. Chem. Technol. Metal. 2020. Vol. 55 (5). P. 1047—1056.Tarasenko Y.A., Lapko V.F., Kopyl S.A., Kuts’ V.S., Gerasimyuk I.P. Reductive sorption of tetrachloroaurate ions at active carbons. Russ. J. Phys. Chem. 2003. Vol. 77(9). P. 1477—1481.Tarasenko Y.A., Lapko V.F., Kopyl S.A., Kuts’ V.S., Gerasimyuk I.P. Reductive sorption of tetrachloroaurate ions at active carbons. Russ. J. Phys. Chem. 2003. Vol. 77(9). P. 1477—1481.Ratajczak P., Suss M.E., Kaasik F., Beguin F. Carbon electrodes for capacitive technologies. Energy Storage Mater. 2019. Vol. 16. P. 126—145. DOI: 10.1016/j.ensm.2018.04.031.Ratajczak P., Suss M.E., Kaasik F., Beguin F. Carbon electrodes for capacitive technologies. Energy Storage Mater. 2019. Vol. 16. P. 126—145. DOI: 10.1016/j.ensm.2018.04.031.Humplik T., O’Hern S.C., Fellman B.A. Nanostructured materials for water desalination. Nanotechnology. 2011. Vol. 22(29). P. 292001.Humplik T., O’Hern S.C., Fellman B.A. Nanostructured materials for water desalination. Nanotechnology. 2011. Vol. 22(29). P. 292001.Oren Y. Capacitive deionization (CDI) for desalination and water treatment — past, present and future (A review). Desalination. 2008. Vol. 228. P. 10—29. DOI: 10.1016/j.desal.2007.08.005.Oren Y. Capacitive deionization (CDI) for desalination and water treatment — past, present and future (A review). Desalination. 2008. Vol. 228. P. 10—29. DOI: 10.1016/j.desal.2007.08.005.Zou L., Morris G., Qi D. Using activated carbon electrode in electrosorptive deionisation of brackish water. Desalination. 2008. Vol. 225(1-3). P. 329—340.Zou L., Morris G., Qi D. Using activated carbon electrode in electrosorptive deionisation of brackish water. Desalination. 2008. Vol. 225(1-3). P. 329—340.Wang G., Qian B., Dong Q. Highly mesoporous activated carbon electrode for capacitive deionization. Separ. Purif. Technol. 2013. Vol. 103. P. 216—221.Wang G., Qian B., Dong Q. Highly mesoporous activated carbon electrode for capacitive deionization. Separ. Purif. Technol. 2013. Vol. 103. P. 216—221.Yeh C.-L., Hsi H.-C., Li K.-C., Hou C.-H. Improved performance in capacitive deionization of activated carbon electrodes with a tunable mesopore and micropore ratio. Desalination. 2015. Vol. 367. P. 60—68.Yeh C.-L., Hsi H.-C., Li K.-C., Hou C.-H. Improved performance in capacitive deionization of activated carbon electrodes with a tunable mesopore and micropore ratio. Desalination. 2015. Vol. 367. P. 60—68.Blair J.W., Murphy G.W. Electrochemical demineralization of water with porous electrodes of large surface area: Saline water conversion. Adv. Chem. 1960. Vol. 27. P. 206—223.Blair J.W., Murphy G.W. Electrochemical demineralization of water with porous electrodes of large surface area: Saline water conversion. Adv. Chem. 1960. Vol. 27. P. 206—223.Войлошников Г.Г., Чернов В.К. Опыт и перспективы промышленного использования активных углей в схемах извлечения золота. Цветные металлы. 2001. No. 5. С. 15—17. Voiloshnikov G.G., Chernov V.K. Experience and prospects of industrial use of activated carbons in gold recovery schemes. Tsvetnye metally. 2001. No. 5. P. 15—17 (In Russ).Войлошников Г.Г., Чернов В.К. Опыт и перспективы промышленного использования активных углей в схемах извлечения золота. Цветные металлы. 2001. No. 5. С. 15—17. Voiloshnikov G.G., Chernov V.K. Experience and prospects of industrial use of activated carbons in gold recovery schemes. Tsvetnye metally. 2001. No. 5. P. 15—17 (In Russ).Поконова Ю.В., Грабовский А.И. Углеродный адсорбент для извлечения и концентрирования золота из растворов. Цветные металлы. 2001. No. 11. С. 36—41. Pokonova Yu.V., Grabovsky A.I. Carbon adsorbent for the extraction and concentration of gold from solutions. Tsvetnye metally. 2001. No. 11. P. 36—41 (In Russ.).Поконова Ю.В., Грабовский А.И. Углеродный адсорбент для извлечения и концентрирования золота из растворов. Цветные металлы. 2001. No. 11. С. 36—41. Pokonova Yu.V., Grabovsky A.I. Carbon adsorbent for the extraction and concentration of gold from solutions. Tsvetnye metally. 2001. No. 11. P. 36—41 (In Russ.).Senanayake G. Gold leaching by copper (II) in ammoniacal thiosulphate solutions in the presence of additives. Pt. I: A review of the effect of hard—soft and Lewis acidbase properties and interactions of ions. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 115-116. P. 1—20. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.11.011.Senanayake G. Gold leaching by copper (II) in ammoniacal thiosulphate solutions in the presence of additives. Pt. I: A review of the effect of hard—soft and Lewis acidbase properties and interactions of ions. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 115-116. P. 1—20. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.11.011.Pacławski K., Wojnicki M. Kinetics of the adsorption of gold (III) chloride complex ions onto activated carbon. Arch. Metal. Mater. 2009. Vol. 54(3). P. 853—860.Pacławski K., Wojnicki M. Kinetics of the adsorption of gold (III) chloride complex ions onto activated carbon. Arch. Metal. Mater. 2009. Vol. 54(3). P. 853—860.Supiyeva Zh., Avchukir Kh., Taurbekov A., Yeleuov M., Smagulova G., Pavlenko V., Mansurov Z. The investigation of electroreduction of AuCl4— in the case of gold electrosorption using activated carbon. Mater. Today: Proc. 2020. Vol. 25 (1). P. 33—38. DOI: 10.1016/j.matpr. 2019.11.013.Supiyeva Zh., Avchukir Kh., Taurbekov A., Yeleuov M., Smagulova G., Pavlenko V., Mansurov Z. The investigation of electroreduction of AuCl4— in the case of gold electrosorption using activated carbon. Mater. Today: Proc. 2020. Vol. 25 (1). P. 33—38. DOI: 10.1016/j.matpr. 2019.11.013.Mansurov Z., Supiyeva Zh., Avchukir Kh., Smagulova G. Investigation of gold electrosorption onto gold and carbon electrodes using an electrochemical quartz crystal microbalance. Eur. Chem.-Technol. J. 2019. No. 4. P. 283—289.Mansurov Z., Supiyeva Zh., Avchukir Kh., Smagulova G. Investigation of gold electrosorption onto gold and carbon electrodes using an electrochemical quartz crystal microbalance. Eur. Chem.-Technol. J. 2019. No. 4. P. 283—289.Бобоев И.Р., Сельницын Р.С., Холиков Т.А., Шарипов Б.К. Технология извлечения золота тиомочевинным выщелачиванием из лежалых отвалов. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020. No. 2. С. 4—13. Boboev I.R., Selnitsyn R.S., Kholikov T.A., Sharipov B.K. Technology of gold extraction by thiourea leaching from stale dumps. Izvestija vuzov. Tsvetnaja metallurgija (Izvestija. Non-Ferrous Metallurgy). 2020. No. 2. P. 4—13 (In Russ.).Бобоев И.Р., Сельницын Р.С., Холиков Т.А., Шарипов Б.К. Технология извлечения золота тиомочевинным выщелачиванием из лежалых отвалов. Известия вузов. Цветная металлургия. 2020. No. 2. С. 4—13. Boboev I.R., Selnitsyn R.S., Kholikov T.A., Sharipov B.K. Technology of gold extraction by thiourea leaching from stale dumps. Izvestija vuzov. Tsvetnaja metallurgija (Izvestija. Non-Ferrous Metallurgy). 2020. No. 2. P. 4—13 (In Russ.).Холмогорова А.С. Сорбционно-спектроскопическое определения палладия (II), платины (IV) и серебра (I) с применением дитиооксамидированного полисилоксана: Дис. … канд. хим. наук. Екатеринбург: Ин-т техн. химии, 2016. Kholmogorova A.S. Sorption-spectroscopic determination of palladium (II), platinum (IV) and silver (I) using dithiooxamidated polysiloxane: Dis. ... Cand. Sci. (Chem.). Ekaterinburg: Institut tekhn. khimii, 2016 (In Russ.).Холмогорова А.С. Сорбционно-спектроскопическое определения палладия (II), платины (IV) и серебра (I) с применением дитиооксамидированного полисилоксана: Дис. … канд. хим. наук. Екатеринбург: Ин-т техн. химии, 2016. Kholmogorova A.S. Sorption-spectroscopic determination of palladium (II), platinum (IV) and silver (I) using dithiooxamidated polysiloxane: Dis. ... Cand. Sci. (Chem.). Ekaterinburg: Institut tekhn. khimii, 2016 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.