Udvinding af dyrebare sjældne jordarters grundstoffer fra kulflyveaske med en genanvendelig ionisk væske

Sjældne jordarters elementer er i mange hverdagsprodukter, såsom smartphones, LED lys og batterier. Imidlertid, kun nogle få steder har store forekomster, der er værd at udvinde, resulterer i globale forsyningskædespændinger. Så, der er et skub i retning af at genbruge dem fra ikke-traditionelle kilder, såsom affald fra afbrænding af kulflyveaske. Nu, forskere i ACS ' Miljøvidenskab og -teknologi rapportere en simpel metode til at genvinde disse grundstoffer fra kulflyveaske ved hjælp af en ionisk væske.

Mens sjældne jordarters elementer ikke er så få, som deres navn antyder, store reserver er enten på politisk følsomme steder, eller de er vidt spredt, hvilket gør minedriften udfordrende. Så, at sikre deres forsyning, nogle mennesker har vendt sig til at behandle andre berigede ressourcer. For eksempel, askebiproduktet fra kulfyrede kraftværker har lignende grundstofkoncentrationer som råmalme. Endnu, nuværende metoder til at udvinde disse ædle materialer fra kulflyveaske er farlige og kræver flere oprensningstrin for at få et brugbart produkt. En potentiel løsning kunne være ioniske væsker, som anses for at være miljøvenlige og kan genbruges.

Især én, betainium-bis(trifluormethylsulfonyl)imid eller [Hbet][Tf ₂ N], opløser selektivt sjældne jordarters oxider i forhold til andre metaloxider. Denne ioniske væske opløses også unikt i vand, når den opvarmes, og adskilles derefter i to faser, når den afkøles. Så, Ching-Hua Huang, Laura Stoy og kolleger hos Georgia Tech ønskede at se, om det effektivt og fortrinsvis ville trække de ønskede elementer ud af kulflyveaske, og om det effektivt kunne rengøres, skabe en proces, der er sikker og genererer lidt affald.

Forskerne forbehandlede kulflue med en alkalisk opløsning og tørrede den. Derefter, de opvarmede aske suspenderet i vand med [Hbet][Tf ₂ N], skabe en enkelt fase. Når den er afkølet, løsningerne adskilt. Den ioniske væske ekstraherede mere end 77% af de sjældne jordarters grundstoffer fra frisk materiale, og det udvandt en endnu højere procentdel (97%) fra forvitret aske, der havde tilbragt årevis i en lagerdam. Endelig, sjældne jordarters grundstoffer blev fjernet fra den ioniske væske med fortyndet syre.

Forskerne fandt ud af, at tilsætning af betain under udvaskningstrinnet øgede mængden af ​​udvundne sjældne jordarters grundstoffer. Holdet testede den ioniske væskes genanvendelighed ved at skylle den med koldt vand for at fjerne overskydende syre, finder ingen ændring i dens udvindingseffektivitet gennem tre udvasknings- og rensecyklusser. Forskerne siger, at denne tilgang med lavt affald producerer en løsning rig på sjældne jordarter, med begrænsede urenheder, og kunne bruges til at genbruge dyrebare materialer fra den overflod af kulflyveaske, der opbevares i lagerdamme.