Спрос на редкоземельные элементы растет с каждым годом. Оказалось, что отходы угольных электростанций, горнодобывающих предприятий, а также нефтяных и газовых скважин содержат небольшое количество подобных элементов, например диспрозий и лантан, которые используются при производстве электромобилей и аккумуляторных батарей. Большинство этих элементов имеют очень схожие химические и физические свойства. Из-за этого сходства очень сложно найти эффективный способ их разделения.
Современные промышленные методы извлечения этих элементов из сырья основаны на сложных процессах, которые требуют больших затрат энергии, средств и времени и приводят к образованию значительного количества химических отходов.
Исследователи из университета Миссисипи (США) провели серию экспериментов в рамках инициативы по разработке новых методов извлечения критически важных минералов. Их результаты, опубликованные в журнале Separation and Purification Technology, показывают, что магниты упрощают этот процесс, снижая потребление энергии и химикатов, а также количество отходов.
Ученые использовали небольшие различия в магнитной восприимчивости или магнитном моменте ионов. Несмотря на сходство элементов, они по-разному реагируют на градиенты магнитного поля, что позволяет исследователям использовать простой постоянный магнит для отделения нужных элементов от других компонентов в жидком сырье. Этот процесс быстрее традиционных методов и требует меньше химических отходов.
В традиционных методах разделения используется большое количество органических растворителей, что увеличивает затраты на утилизацию отходов и может нанести вред окружающей среде.
В лаборатории института была разработана система визуализации, которая с помощью лазеров отслеживает движение ионов в режиме реального времени. Эта система позволяет исследователям наблюдать за зонами обогащения — участками, где ионы концентрируются под воздействием магнита, — и зонами обеднения, то есть участками, где ионы отталкиваются от магнита.
Когда исследователи добавили осаждающий агент и воздействовали на него магнитным полем, они наблюдали усиление кристаллизации растворенных редкоземельных элементов, что облегчало их извлечение. Это лишь предварительное исследование, но, по мнению ученых, использование магнитного поля — потенциально многообещающий шаг на пути к совершенствованию существующих методов извлечения.
Ранее Наука Mail рассказала о том, что созданы эффективные сгибаемые батарейки без драгметаллов.
