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提取和分离稀土元素的新型环保方法

来源:中国地质调查局 日期:2022-04-20 加入收藏
 
  一种新方法改进了从非常规来源提取和分离稀土元素的过程。来自宾夕法尼亚州立大学和劳伦斯利沃莫国家实验室的科学家们开展的新研究表明,从细菌中分离出的蛋白质如何提供一种更环保的方式来提取这些金属,并将它们与其他金属以及彼此间进行分离。这种方法最终可能会扩大规模,以帮助开发来自可回收的工业废物和电子产品的稀土金属的国内供应。

  宾夕法尼亚州立大学Joseph Cotruvo Jr.教授表示,“为了满足新兴清洁能源技术对稀土元素日益增长的需求,我们需要解决供应链中的几个挑战。这包括提高效率以及减轻这些金属的提取和分离过程的环境影响。在这项研究中,我们展示了一种具有应用前景的新方法(使用天然蛋白质),可以扩大规模以从低品位来源(包括工业废弃物)中提取和分离稀土元素。”

  由于美国目前需要进口其所需的大部分稀土元素,新的重点聚焦于建立非常规来源的国内供应,包括燃烧煤炭和开采其他金属产生的工业废弃物,以及手机和诸多其他材料产生的电子废弃物。这些来源广泛,但被认为是“低品位的”,因为稀土与许多其他金属混合,并且稀土的含量太低,传统工艺无法从中获取稀土。此外,目前的提取和分离方法依赖于刺激性化学品,劳动强度大,有时涉及上百个步骤,产生大量废弃物,并且成本高。

  这种新方法利用了研究团队先前发现的一种叫做lanmodulin的细菌蛋白质,这种蛋白质与稀土元素结合的能力比与其他金属结合的能力强近10亿倍。首先,将该蛋白质固定在柱子内的微珠上,向柱子内添加液体源材料。然后,蛋白质与样品中的稀土元素结合,这使得只有稀土保留在柱子内,剩余的液体被排出。最后,通过改变条件(例如改变酸度或添加额外的成分),结合的稀土金属从蛋白质中脱离,从而排出并得到回收。通过细致地依次改变条件,可以分离出单一稀土元素。
 
 

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