利用紫外光分离稀土金属
摘要:研究人员采用紫外线而非传统溶剂方法来分离铕和钇这两种稀土元素,他们的研究成果为荧光灯和节能灯泡的回收提供了新机遇。
利用紫外光分离稀有金属示意图。
版权:鲁汶大学化学工程系
鲁汶大学的研究人员采用紫外线而非传统溶剂方法来分离铕和钇这两种稀土元素。他们的研究成果发表在绿色化学(Green Chemistry)。该方法为荧光灯和节能灯泡的回收提供了新机遇。
铕和钇这两种元素在可持续发展的技术和高科技中都有广泛应用。由于这些稀土金属极难开采,因此需要对它们回收利用。铕和钇可从红色的荧光灯粉中回收,这种粉末常用在霓虹灯等荧光灯中。
2015年初,鲁汶大学的化学家们采用离子液体技术回收荧光灯和节能灯中的铕、钇,这种方法只能将红色荧光粉作为整体来回收利用。而在进一步的应用中,则需要将铕和钇从这堆稀土混合物中相互分离。
但上述分离过程比较复杂。化学工程系教授Tom Van Gerven解释说:“传统的分离方法需要先将铕和钇溶解到酸性水溶液中,随后加入萃取剂以及溶剂使其分层,使水相中含有稀土金属,溶剂相中含萃取剂。当这两相相接触时,一种稀土金属被萃取到溶剂相中,而另外一种稀土金属仍被留在水相中。”
该种方法的分离效率以及分离纯度并不高,对于某一特定的稀土金属来说,如果要想回收一定量,则需重复上述过程数十次,即使这样,仍有少量的另一稀土金属残留。
在鲁汶大学的化学家的协助下,研究人员现在能利用紫外光将铕从液体混合物中分离出来。“紫外光会影响带电离子的性能。铕离子和钇离子均带三个正电荷。用紫外灯照射含铕离子和钇离子的溶液,当体系能量增加时会中和铕离子的一个正电荷。当我们在体系中加入硫酸时,只有铕离子会与硫酸反应生成沉淀,从而很容易被过滤,使溶液中只剩钇。”Bart Van den Bogaert说道,他正以此为主题而开展其博士工作。
采用紫外光进行分离不会在液体中残留有害物质,而且分离效率和纯度都极高,约有95%的铕能从液体混合物中被回收,而沉淀本身则含有98.5%的铕,几乎不含钇。该纯度与工业生产得到铕的纯度相似,但分离效率还有待提高,这是鲁汶大学研究人员下一步将要处理的问题。
来源:上述报道基于鲁汶大学提供的材料。注:文章内容和长度均有不同程度修改。
参考文献:Bart Van den Bogaert, Daphné Havaux, Koen Binnemans, Tom Van Gerven. Photochemical recycling of europium from Eu/Y mixtures in red lamp phosphor waste streams. Green Chem., 2015; 17 (4): 2180 DOI: 10.1039/C4GC02140A
新材料在线编译整理——翻译:李湖燕 校正:摩天轮
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