作者:宾夕法尼亚州立大学Mariah Chuprinski
宾夕法尼亚州立大学化学工程助理教授Amir Sheikhi发现了一种利用植物纤维素分离和回收稀土元素的新工艺，植物纤维素是一种廉价的可再生资源，存在于纸、棉花和纸浆中，就像这里展示的纸巾一样
小瓶中含有纳米颗粒，用于从旧电脑和电路板中分离稀土元素
信用:凯特·迈尔斯 制造商依靠稀土元素(如钕)来制造强磁体，用于混合动力汽车、飞机发电机、扬声器、硬盘和入耳式耳机等电子产品的电机
但是含钕的矿藏很难找到，而且只在地球上的几个地方发现
随着几个行业对钕需求的增加，人们的注意力转向回收旧电脑和印刷电路板中的元素，也就是电子垃圾，以满足需求
但是从电子垃圾中发现的其他矿物和成分中分离有价值的元素是一个挑战
宾夕法尼亚州立大学化学工程和生物医学工程助理教授阿米尔·谢伊(Amir Sheikhi)在《化学工程杂志》最近的一篇论文中，详细介绍了一种利用植物纤维素分离钕的新纳米技术，植物纤维素存在于纸、棉花和纸浆中
Patrictia Wamea是Sheikhi实验室的前成员，今年5月毕业，获得了理学硕士学位，她与人合著了这篇论文，并因其贡献获得了宾夕法尼亚州立大学化学工程系2021年秋季的年度最佳论文奖
根据Sheikhi的说法，在这个过程中，毛状纤维素纳米晶体(源自纤维素原纤维的纳米颗粒)选择性地与钕离子结合，将它们与铁、钙和钠等其他离子分开
这种纳米颗粒被称为“多毛”，因为其两端连接有纤维素链，可以发挥重要的化学功能
为了做到这一点，研究人员给纳米粒子的毛状层带负电，以便吸引带正电的钕离子并与之结合，导致粒子聚集成更大的碎片，然后可以有效地回收和再利用
Sheikhi说:“该工艺在去除能力、选择性和速度方面都很有效。”
“它可以在几秒钟内通过选择性地从一些被测试的杂质中去除元素来分离钕
" Sheikhi说，目前的稀土元素回收过程对环境有害
他们经常使用高酸性条件来提取化学反应中的元素
Sheikhi的方法是环保的，因为它使用了纤维素，这是一种廉价的可再生资源
传统的开采过程危险且昂贵，露天开采会对环境造成有害影响
Sheikhi说:“使用纤维素作为主要试剂是一种可持续的、具有成本效益的清洁解决方案。”
“利用这一过程，美国将能够与中国等其他大国竞争，回收稀土材料并独立生产
" 据Sheikhi称，中国是钕的主要出口国，出口量占全球钕供应量的70%以上
除了电子垃圾，像钕这样的稀土元素可以从工业废水、采矿尾矿和不再使用的永磁体中提取
Sheikhi说，未来他希望基于纤维素的吸附过程也能应用于这些来源
Sheikhi说:“这种对稀土回收的贡献将对几个行业产生战略和经济上可行的影响。”
“我们回收的钕越多，我们就越能制造电动和混合动力汽车以及风力涡轮机，从而减少对环境的压力
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