En lys idé til genanvendelse af sjældne jordarters fosfor fra brugte fluorescerende pærer

Genbrugsfaciliteter indsamler glas og kviksølv fra smidde lysstofrør, men kasseret belysning kan også levere sjældne jordarters metaller til genbrug. De 17 metaller, der omtales som sjældne jordarter, er ikke alle almindeligt tilgængelige og udvindes ikke let med eksisterende genbrugsmetoder.

Nu har forskere fundet en enklere måde at indsamle let magnetiske partikler, der indeholder sjældne jordarters metaller, fra brugte fluorescerende pærer. Holdet beskriver deres proof-of-concept magnetiserede kromatografimetode i ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Mange moderne teknologier, såsom elektriske køretøjer og mikrochips, bruger sjældne jordarter på grund af deres unikke magnetiske, elektriske og optiske egenskaber. Men kun en håndfuld lande har uudnyttede forekomster af disse metaller. Storstilet genanvendelse af sjældne jordarter fra forældede, ødelagte enheder er udfordrende, fordi metallerne er integreret i forskellige komponenter og kun er til stede i små mængder.

I kasseret fluorescerende belysning findes blandinger af sjældne jordarters fosfor, de stoffer, der bidrager til et lyss farve, i en tynd belægning inde i pæren. Så Laura Kuger, Matthias Franzreb og kolleger ønskede at udvikle en lavteknologisk metode til nemt at indsamle disse fosfor ved at drage fordel af grundstoffernes svage magnetiske egenskaber.

Forskerne brugte en trådspole til eksternt at påføre et magnetfelt på en glaskromatografisøjle fyldt med stablede skiver af rustfrit stålnet. De forberedte derefter en demonstrationsprøve til at passere gennem kolonnen for at se, om den kunne fange fosforen.

For det første fik forskerne tre forskellige svagt magnetiske sjældne jordarters fosfor fra en lampeproducent. Derefter efterlignede holdet gamle fluorescerende lampedele ved at blande fosforpartiklerne i en flydende opløsning med umagnetisk silicaoxid og stærkt magnetiske jernoxidnanopartikler, der repræsenterer henholdsvis glas- og metalkomponenter i pærerne.

Da væsken derefter blev injiceret og strømmet gennem kromatografisøjlen, klæbede fosfor og jernoxidnanopartikler til det magnetiserede rustfrit stålnet, mens vandet og silicapartiklerne strømmede ud i den anden ende.

For at fjerne fosforen fra søjlen reducerede forskerne langsomt styrken af ​​det eksterne magnetfelt, mens de skyllede søjlen med væske. Endelig blev de stærkt magnetiske jernoxidnanopartikler frigivet fra søjlen, når magnetfeltet blev slukket.

Forskerne observerede, at deres metode genvandt 93% af de sjældne jordarters fosfor fra den oprindelige blanding, der efterlignede lampekomponenter. Mens der er behov for mere arbejde for at adskille individuelle sjældne jordarters grundstoffer fra fosfor og for at skalere metoden til industriel genbrugsapplikationer, siger Kuger, Franzreb og kolleger, at deres tilgang er et skridt hen imod en praktisk måde at omdanne gamle pærer til nye teknologier for en lysere og mere bæredygtig fremtid.

Flere oplysninger: Laura Kuger et al., Design af en magnetfeltstyret kromatografiproces til effektiv og selektiv fraktionering af fosfor fra sjældne jordarter fra udtjente lysstofrør, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c05707

Leveret af American Chemical Society