Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН разработали метод высокоэффективной экстракции редкоземельных элементов из водных сред с использованием новой бифункциональной ионной жидкости на основе промышленных экстрагентов. Новый подход перспективен для выделения ценных компонентов из отработанных высокотехнологичных материалов. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Molecular Liquids.
Редкоземельные элементы используются в производстве различной наукоемкой продукции, включая лазеры, компьютерную технику, постоянные магниты и т.д. Кроме того, в последнее время, в связи с отказом от традиционных ламп накаливания, выросло производство люминесцентных ламп, содержащих материалы на основе неодима, самария, европия, тербия и др. В связи с этим значительное внимание уделяется переработке вторичного сырья, содержащего дорогостоящие редкоземельные элементы с целью их регенерации и дальнейшего использования, а также предотвращения загрязнения окружающей среды. Для этих целей могут быть использованы бифункциональные ионные жидкости на основе доступных промышленных реагентов.
Изображение: экстракция редкоземельных элементов с использованием новых ионных жидкостей (автор иллюстрации – Арина Кожевникова)
Химики из ИОНХ РАН синтезировали бифункциональную ионную жидкость нового состава на основе третичного амина и карбоновой кислоты и провели ее комплексное исследование: изучили физико-химические свойства, установили экстракционную способность по отношению к ряду редкоземельных элементов в зависимости от условий и режимов процесса.
Результаты работы прокомментировала один из авторов статьи, младший научный сотрудник Лаборатории теоретических основ химической технологии ИОНХ РАН Арина Кожевникова:
«В нашей работе предложена новая бифункциональная ионная жидкость на основе промышленных экстрагентов для извлечения редкоземельных элементов из слабокислых нитратных растворов. Основным преимуществом предложенной ионной жидкости является простота синтеза и отсутствие в ее составе фосфорорганических реагентов, которые зачастую образуют нерастворимые и препятствующие эффективной регенерации экстрагента соединения, и при этом могут давать токсичные фосфорсодержащие отходы. Эта ионная жидкость была использована для извлечения иттрия, европия, гадолиния и тербия, которые наиболее часто содержатся в люминофорах и других современных функциональных материалах. В ходе исследования было установлено, что на извлечение металлов сильно влияют различные факторы, что позволило нам управлять процессом экстракции и добиться количественного извлечения металлов всего за одну стадию. Несомненным преимуществом предложенной нами ионной жидкости является возможность ее регенерации водой и повторного использования без потери эффективности экстракции, что особенно важно при масштабировании химико-технологических процессов».
Применение ионных жидкостей на основе промышленных экстрагентов позволяет существенно сократить путь от фундаментальных результатов до промышленного внедрения. Кроме того, благодаря эффективной регенерации экстрагентов данный метод можно отнести к перспективным экологическим «зеленым» технологиям замкнутого цикла.
В дальнейшем авторы планируют применять новую ионную жидкость для извлечения редкоземельных элементов из растворов отработанных люминесцентных материалов.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания ИОНХ РАН.
Изображение: ИОНХ РАН
Нет комментариев