Naukowcy opracowali przyjazną dla środowiska metodę odzyskiwania REE z lotnych popiołów węglowych
Naukowcy z Georgia Institute of Technology opracowali prostą metodę odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich z popiołu lotnego węglowego przy użyciu cieczy jonowej i bez stosowania niebezpiecznych materiałów. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Environmental Science & Technology naukowcy wyjaśniają, że ciecze jonowe są uważane za przyjazne dla środowiska i nadają się do ponownego użycia. Jedna z nich, bis(trifluorometylosulfonylo)imid betainu lub [Hbet][Tf2N], selektywnie rozpuszcza tlenki metali ziem rzadkich w porównaniu z tlenkami innych metali. Według naukowców ciecz jonowa również w wyjątkowy sposób rozpuszcza się w wodzie po podgrzaniu, a następnie rozdziela się na dwie fazy po schłodzeniu. Wiedząc o tym, przystąpili do testowania, czy będzie ona wydajnie i preferencyjnie wyciągać pożądane elementy z popiołu lotnego węgla i czy można ją skutecznie oczyścić, tworząc proces, który jest bezpieczny i generuje mało odpadów. Aby to zrobić, zespół wstępnie przetworzył lotny popiół węglowy roztworem alkalicznym i wysuszył go. Następnie podgrzali popiół zawieszony w wodzie z [Hbet][Tf2N], tworząc pojedynczą fazę. Po ochłodzeniu roztwory rozdzieliły się. Ciecz jonowa wyekstrahowała ponad 77% pierwiastków ziem rzadkich ze świeżego materiału i odzyskała jeszcze wyższy procent (97%) z zwietrzałego popiołu, który spędził lata w stawie magazynowym. Ostatnią częścią procesu było usunięcie pierwiastków ziem rzadkich z cieczy jonowej za pomocą rozcieńczonego kwasu. Naukowcy odkryli również, że dodanie betainy podczas etapu ługowania zwiększyło ilość wyekstrahowanych pierwiastków ziem rzadkich. Wśród odzyskanych pierwiastków znalazły się skand, itr, lantan, cer, neodym i dysproz. Na koniec zespół przetestował możliwość ponownego użycia cieczy jonowej, płucząc ją zimną wodą w celu usunięcia nadmiaru kwasu. Nie stwierdzono żadnych zmian w wydajności ekstrakcji po trzech cyklach ługowania i czyszczenia. „To podejście, które generuje niewiele odpadów, pozwala na uzyskanie roztworu bogatego w pierwiastki ziem rzadkich, z ograniczoną ilością zanieczyszczeń, który mógłby zostać wykorzystany do recyklingu cennych materiałów z dużej ilości popiołu lotnego z węgla składowanego w zbiornikach retencyjnych” – stwierdzili naukowcy w oświadczeniu prasowym. Wyniki badań mogą mieć również kluczowe znaczenie dla regionów wydobywających węgiel, takich jak Wyoming, które starają się zreorganizować lokalny przemysł w obliczu malejącego popytu na paliwa kopalne.
Czas publikacji: 04-07-2022 