万维读者网 > 信息时代 > 正文  

新技术回收稀土金属 低污染收益大

www.creaders.net | 2024-07-29 15:58:07  大纪元 | 0条评论 | 查看/发表评论

  稀土金属(REE)可以说是现代科技重要的基石,已广泛应用到智能手机、电脑、萤幕、电池、电动马达、镭射、战斗机和化学催化剂等方面。然而,稀土金属的开采和回收却对环境有较严重的污染与破坏。瑞士一大学目前研发了一种利用酶回收稀土金属的方法,以期减少开采和化学回收造成的污染。

  目前常用的稀土金属有17种,都是以化合物的形式存在于天然矿石中,因为它们之间的化学性质非常相似且分布在微量杂质中,所以提取分离难度较大,需要依靠大量的能源和化学品才能完成。

  长期以来,大多数国家都依赖进口中国加工或提炼的稀土金属。但随着中共将稀土作为威胁其它国家的一种手段后,各国都在想办法回收稀土或寻找其它稀土矿点,以应对来自中共的恐吓。

  另外,过去许多稀土元素的回收率都低于1%。例如,萤光灯的磷光体和平板显示器中的萤光粉,都使用到稀土铕(Eu),但随着这些东西逐渐被淘汰,使得其市场价格下降,让其回收变得不符合经济效益。但这些废弃物的稀土金属含量比天然矿石高出约17倍,且可能存在污染环境的问题,因此研发出能有效分离铕的方法就显得十分重要。

  瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zürich)利用特殊酶,提取废弃灯泡中的稀土“铕”,且提纯的量和经济效益上,都要远高于现有溶剂萃取、离子交换等方法,同时还可以有效回收萤光灯废料。

  目前,研究人员正试图将他们的方法,扩展到其它稀土金属上。该研究成果于今年6月发表在《自然》杂志上,至少有25家与科技能源相关的媒体对此做了报道。

  这项技术的关键是,在钨(W)、钼(Mo)、钒(V)和铼(Re)金属上,加四个硫原子,使其形成“四硫代金属盐”,并利用其独特的氧化还原特性,转移其它稀土金属内部电子,以达到氧化还原的特性。

  使用四硫代金属盐,是研究人员受到蛋白质世界的启发。这种物质被发现是天然酵素中金属的结合位点,并被用作对抗癌症和铜代谢紊乱的活性物质。

  研究人员首先从废弃的萤光灯中萃取里面的磷光体,并在200°C下真空干燥,得到浅灰色粉末。经过他们化验,这些粉末含有0.93 wt%(重量百分比)的铕和12.6 wt%的钇。

  之后,他们将含有“四硫钨酸盐阴离子”(WS42−)、三价(带3个电子)铕离子和三氧化二钇的溶液(YOX)一同放入进行实验,并观察其反应,以确认是否达到回收的目的。

  过程中,原本含有三价铕离子和钇离子的亮黄色溶液,经过四硫钨酸盐阴离子反应,与简单温和的外部刺激(例如环境光或温和加热)后,溶液变成深红色且下面有一层金棕色的沉淀物。

  三价铕离子经过氧化还原后,形成二价(带2个电子)铕离子与水,而二价铕离子本身拥有难溶的性质,因此被析出成为金棕色的沉淀物,上层则是含有三价钇离子的深红色液体。

  之后他们透过离心分离固体,并对红色滤液和固体进行干燥后,就可以得到亮红色钇粉末(含有部分和金棕色铕粉末)。

  这次有效实现了铕金属的回收,过程中无需对废弃物和萃取物进行复杂处理,便可得到高纯度的铕和钇金属,且回收效率高达惊人的99%。这一结果让研究人员感到振奋。

  苏黎世联邦理工学院无机化学实验室的维克多‧穆格尔(Victor Mougel)教授对该校的新闻室表示,“欧洲很少对稀土金属进行回收,这让我们迫切需要可持续且简单的方法,去分离和回收这些战略材料。”

  “未来可以让原本瑞士运往国外的灯管废弃物,通过这种方式回收里面的铕金属,达到城市矿山的目的,同时减少瑞士对进口的依赖。”他说。

  该研究的第一作者、博士生玛丽‧佩兰(Marie Perrin)表示,“现有的化学分离方法是基于数百个萃取液步骤,但效率低下,这导致铕的回收变得十分困难。这次我们仅通过几个简单的步骤获得铕,其数量比以前的分离方法至少高50倍。”

  穆格尔教授补充道:“目前我们的回收方法,比所有从矿石中提取稀土金属的传统方法更加环保和有效。”

  研究人员已为其技术申请了专利,同时成立一家新创公司,以便将来商业化。另外,他们目前正在努力调整稀土金属的分离工艺,将它用于磁铁中的钕、镝或其它稀土金属上。

   0


24小时新闻排行榜 更多>>
1 捅破天了!这个数字要压死习近平
2 两件大事壮胆!北京可能有突然动作
3 重头戏没了!习出访巴西前,收到坏消息
4 高层会议三大异常!“习思想”消失
5 亲自下场 习近平急了
热门专题
1
美国大选
6
巴黎奥运
11
中国爆雷
2
中美冷战
7
三中全会
12
李尚福出事
3
乌克兰战争
8
中共两会
13
秦刚失踪
4
以哈战争
9
台湾大选
14
火箭军悬案
5
万维专栏
10
李克强
15
台海风云
关于本站 | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站导航 | 隐私保护
Copyright (C) 1998-2024. Creaders.NET. All Rights Reserved.