稀土元素存在于許多日常產品中,例如智能手機、LED 燈和電池。然而,只有少數地方擁有足夠大的礦床值得開采,導致全球供應鏈緊張。因此,人們正在推動從非傳統來源回收它們,例如燃燒煤產生的廢物:飛灰?,F在,ACS環境科學與技術的研究人員報告了一種使用離子液體從粉煤灰中回收這些元素的簡單方法。

用可重復使用的離子液體從粉煤灰中開采貴重稀土元素

雖然稀土元素并不像其名稱所暗示的那樣稀缺,但主要儲量要么位于政治敏感地區,要么分布廣泛,這使得開采它們具有挑戰性。因此,為了確保他們的供應,一些人轉向加工其他豐富的資源。例如,來自燃煤電廠的灰分副產品具有與原礦石相似的元素濃度。


然而,目前從粉煤灰中提取這些珍貴材料的方法是危險的,需要幾個純化步驟才能獲得可用的產品。一種潛在的解決方案可能是離子液體,它被認為對環境無害且可重復使用。一種特別是甜菜堿雙(三氟甲基磺?;﹣啺坊?[Hbet][Tf 2N],選擇性地溶解稀土氧化物而不是其他金屬氧化物。這種離子液體在加熱時也獨特地溶解在水中,然后在冷卻時分離成兩相。因此,Georgia Tech 的 Ching-Hua Huang、Laura Stoy 和同事們想看看它是否能有效且優先地從粉煤灰中提取所需元素,以及是否可以對其進行有效清潔,從而創建一個安全且產生很少廢物的過程.

用可重復使用的離子液體從粉煤灰中開采貴重稀土元素

研究人員用堿性溶液預處理煤蠅并將其干燥。然后,他們用 [Hbet][Tf 2加熱懸浮在水中的灰燼N],創建一個單相。冷卻后,溶液分離。離子液體從新鮮材料中提取了超過 77% 的稀土元素,它從在儲存池中存放多年的風化灰燼中提取了更高的百分比 (97%)。


最后,用稀酸從離子液體中去除稀土元素。研究人員發現,在浸出步驟中添加甜菜堿會增加提取的稀土元素的量。該團隊通過用冷水沖洗以去除多余的酸來測試離子液體的可重復使用性,發現通過三個浸出-清潔循環,其提取效率沒有變化。研究人員說,這種低浪費的方法產生了一種富含稀土元素、雜質有限的溶液。


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