Металлы, называемые лантаноидами, обладают ценными свойствами для технологий чистой энергии, таких как электромобили, ветряные турбины и многих других. Эти элементы включают в себя несколько важнейших материалов. В природе лантаноиды часто встречаются в смешанном виде. В промышленности их необходимо разделять, чтобы использовать их индивидуальные свойства. Однако традиционные подходы разделения отнимают много времени и средств и приводят к образованию отходов.
Ученые из Министерства энергетики США разработали новый эффективный метод, который можно использовать для выделения конкретных лантаноидов. В нем сочетаются два вещества: одно из них любит воду и улавливает более легкие лантаноиды, а другое предпочитает нефть и улавливает более тяжелые. Результаты работы опубликованы в журнале JACS Au.
Смешивание водорастворимого и маслорастворимого соединений для извлечения конкретных ценных элементов из химической смеси возможно в промышленных масштабах, ведь наиболее сложным и дорогостоящим аспектом получения чистых редкоземельных материалов (14 лантаноидов, а также иттрия и скандия) для технологий чистой энергии является отделение редкоземельных элементов друг от друга. При увеличении объемов производства можно будет использовать более компактное оборудование, производящее меньше химикатов и отходов. Это сделает процесс более эффективным и экологичным по сравнению с традиционными методами.
Ученые протестировали новую методику на двух различных жидкостях, которые не смешиваются, – нефти и воде. В воду они добавили водорастворимое вещество, а в нефть – маслорастворимое. Было обнаружено, что двухсубстанционный метод помог разделить самые легкие и тяжелые редкоземельные элементы лучше, чем применявшийся ранее односубстанционный метод. В результате была получена ценная информация о том, как работает этот процесс, а также найдены пути дальнейшего совершенствования системы разделения.
[Фото: Adam Malin (with contributions from Santa Jansone-Popova and Alexander Ivanov), Oak Ridge National Laboratory]