Об этом сообщила пресс-служба Минобрнауки России.
Они получили четыре импрегнированных сорбента SIR 1-4, отличающихся простотой синтеза и легкой регенерацией. В основе материалов лежит известный экстрагент N,N,N',N'-тетраоктилдигликольамид (ТОДГА) и пористая матрица из сополимера стирола и дивинилбензола марки LPS-500.
Испытания показали высокую эффективность селективного извлечения редкоземельных элементов из переработанного сырья.
Мировой спрос на редкоземельные металлы растет из-за их незаменимости в ряде отраслей, например, при производстве катализаторов для химической промышленности. Истощение традиционных источников сырья привело к повышению цен и стимулировало поиск альтернативных способов получения этих элементов.
Внимание исследователей привлекли природные источники - сточные воды горных предприятий и дренажные растворы шахт, а также техногенные - технологические растворы производств фосфорных удобрений, процессы выщелачивания металлов и рекуперация постоянных магнитов.
Среди вторичного сырья особенно перспективны отработавшие постоянные магниты. Их переработка вносит вклад в экологичную утилизацию растущего объема вышедших из строя электронных устройств - жестких дисков, акустических систем и вибромоторов мобильных телефонов.
Лучшим видом такого сырья считается сплав неодим-железо-бор (NdFeB), входящий в состав постоянных магнитов. Извлечение редкоземельных элементов из подобного лома начинается с растворения в неорганических кислотах, в том числе азотной и серной.
Четыре смолы SIR 1-4 были синтезированы методом импрегнации - пропитки пористой матрицы раствором экстрагента ТОДГА с последующим удалением растворителя. Фиксация экстрагента на пористой поверхности происходит за счет нековалентных взаимодействий.
Концентрация ТОДГА в полученных материалах составляет 20-45%, что обеспечивает эффективное извлечение редкоземельных элементов.
Наибольший интерес представляет сорбент SIR 3. По сорбционной способности он превосходит зарубежный аналог Trischem DGA и позволяет выделять целевые элементы из сложных смесей. Преимущество объясняется различиями в гидрофильности полимерных матриц, что подтверждено данными инфракрасной спектроскопии.
На основе SIR 3 разработан метод экстракционно-хроматографического разделения ионов железа и суммы редкоземельных элементов из модельных растворов переработки магнитов NdFeB. Метод предусматривает последующее индивидуальное выделение неодима, празеодима и диспрозия.
Ключевое преимущество методики - использование нейтрального раствора с нитратом аммония. Его получают нейтрализацией исходного азотнокислого раствора водным раствором аммиака, что позволяет избежать соосаждения редкоземельных и других металлов. Кроме того, достигается высокая скорость массопереноса, обеспечивающая быстрое перемещение ионов целевых элементов между фазами.
Редкоземельные элементы включают 17 металлов - скандий, иттрий и лантаноиды. Они используются при производстве постоянных магнитов, катализаторов, люминофоров и электроники. Сплав неодим-железо-бор применяется для изготовления мощных постоянных магнитов, востребованных в ветрогенераторах, электромобилях и бытовой технике.
Автор: А. Шевченко
