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宾夕法尼亚州立大学开发新纳米技术 从电子垃圾中回收稀土元素

盖世汽车 Elisha 2021-11-25 13:30:07

盖世汽车讯 制造商利用钕等稀土元素来制造性能强大的磁铁,以用于电子产品的电机,包括混合动力汽车、飞机发电机、扬声器、硬盘驱动器和入耳式耳机。然而,地球上的钕矿很稀少。随着多行业对钕的需求不断增加,人们将注意力转向回收旧计算机和印刷电路板中的元素(即电子垃圾)以满足需求。对于在电子垃圾中发现的其他矿物质和成分,从中分离出有价值元素,是一大挑战。

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(图片来源:宾夕法尼亚州立大学)

据外媒报道,宾夕法尼亚州立大学(Penn State)化学工程和生物医学工程助理教授Amir Sheikhi详细介绍了一种新的纳米技术,利用在纸、棉花和纸浆中发现的植物纤维素来分离钕。

在这一过程中,毛茸茸的纤维素纳米晶,即来自纤维素纤维的纳米粒子,选择性地与钕离子结合,将其从铁、钙和钠等其他离子中分离出来。由于纤维素链附着在其两端,这些“毛状”纳米颗粒发挥着关键的化学功能。

为了做到这一点,研究人员使纳米颗粒的毛层带负电荷,以吸引带正电的钕离子并与之结合。这会导致颗粒聚集成更大的片,然后可以有效地进行回收和再利用。Sheikhi表示:“该工艺具有有效的去除能力、选择性和速度,可在几秒内从被测杂质中选择性地除去元素以分离钕。”

据介绍,目前的稀土元素回收过程对环境是有害的,通常在化学反应中通过高酸性条件来提取元素。相比之下,这一工艺具有环保性,因其使用纤维素,这是一种成本较低的可再生资源。另外,传统采矿过程危险且成本高,而且露天采矿易造成环境污染。Sheikhi表示:“使用纤维素作为主要媒介,是一种可持续的、经济有效的、清洁的解决方案。”

除了电子垃圾,还可以从工业废水、采矿尾矿和不再使用的永磁体中提取钕等稀土元素。Sheikhi希望,未来可以将纤维素吸附工艺应用于这些领域。