油水界面热生微液滴实现“点水成金”

无需添加还原剂、吸附剂或催化剂，仅通过适度加热油水体系，其界面上自发生成的水微滴就能从废液中高效“捞”出黄金。7月15日，记者从中国石油大学（华东）获悉，该校操应长教授和远光辉教授团队联合美国斯坦福大学学者完成这一突破性研究，相关成果近日发表在国际期刊《美国化学会志》上。

该研究团队在前期地质流体研究中发现，高温下油水界面可大量生成具有反应活性的微液滴。受此启发，他们大胆设想：能否仅依靠这些微液滴自身的化学能力，从成分复杂的废液中选择性提取黄金？

为此，团队构建了热驱动油水界面反应体系。在适度加热下，油水界面持续生成直径5—50微米的水微滴。这些液滴如同具有显著氧化还原活性的微型反应器，能够持续产生高活性电子、氢自由基和羟基自由基等活性物质，在无需添加还原剂、催化剂或吸附材料的条件下，将溶液中的金离子还原为单质金，并可通过水微滴聚合生长为毫米级金颗粒。

热驱油水界面体系中微液滴介导的选择性还原过程及机理示意图

研究进一步揭示了界面水微滴选择性回收黄金的化学机制。原来，不同金属离子的还原受到水体系析氢反应所限定的“还原电位窗口”的约束，这如同一个天然的电压门槛。金离子具有较高的还原电位，可轻易跨过门槛，优先获得界面水微滴产生的电子并形成单质金；而铁、锌、镁、钙等共存金属离子的还原电位普遍偏低，很难获得电子而被还原。即使有少数金属被暂时还原，其低价态或单质在强酸性溶液中也不稳定，会重新氧化溶回水相。

“与此同时，微液滴还能将溶液中的硝酸根逐渐还原，降低了王水类溶液对新生成单质金的氧化溶解能力，使沉淀的金得以稳定保存。”操应长解释，金离子的优先还原与还原产物的选择性稳定协同作用，确保了黄金在复杂溶液中高效分离。

实验表明，利用该策略，在复杂王水废液和电子废弃物浸出液中，黄金回收率分别达到98.5%和97.0%，升降温循环可进一步缩短回收时间，油相循环使用后回收效率仍保持在90%以上。放大实验中，处理500毫升含金浸出液获得0.5657克固体产物，金纯度达99.4%，显示出该方法在复杂酸性废液贵金属绿色回收中的应用潜力。