Phân trộn vào máy tính: Vật liệu dựa trên sinh học được sử dụng để thu gom các nguyên tố đất hiếm

Phân trộn vào máy tính: Vật liệu dựa trên sinh học được sử dụng để thu gom các nguyên tố đất hiếm

    Phân trộn vào máy tính: Vật liệu dựa trên sinh học được sử dụng để thu gom các nguyên tố đất hiếm
    bởi Mariah Chuprinski, Đại học Bang Pennsylvania

    Compost to computer: Bio-based materials used to salvage rare earth elements
    Sau khi ngâm các vật liệu trong nước (như được hiển thị ở cột giữa), các nhà nghiên cứu của Penn State đã phản ứng hóa học với bột gỗ vụn, giấy bông và vỏ ngô xay và vỏ cà chua để chuyển đổi chúng thành các sản phẩm vi mô, hạt nano và chất tạo màng sinh học hòa tan (cột thứ ba). Việc thêm các vi sản phẩm hoặc các hạt nano này vào các dung dịch có chứa nguyên tố đất hiếm neodymium đã kích hoạt quá trình phân tách, cho phép bắt giữ neodymium. Ảnh: Nhóm nghiên cứu Sheikhi
    Vỏ ngô và vỏ cà chua có liên quan gì đến đồ điện tử? Cả hai đều có thể được sử dụng để thu gom các nguyên tố đất hiếm có giá trị, như neodymium, từ rác thải điện tử. Các nhà nghiên cứu của Penn State đã sử dụng các hạt vi mô và nano được tạo ra từ các vật liệu hữu cơ để thu giữ các nguyên tố đất hiếm từ dung dịch nước.

    Các phát hiện của họ, hiện có sẵn trực tuyến, cũng sẽ được công bố trên số tháng 11 của Tạp chí Kỹ thuật Hóa học.

    Tác giả Amir Sheikhi, phó giáo sư kỹ thuật hóa học, cho biết: “Các sản phẩm phế thải như lõi ngô, bột gỗ, bông và vỏ cà chua thường được đưa vào các bãi chôn lấp hoặc thành phân trộn. "Chúng tôi muốn biến đổi những chất thải này thành các hạt kích thước vi mô hoặc nano có khả năng chiết xuất các nguyên tố đất hiếm từ chất thải điện tử."

    Kim loại đất hiếm được sử dụng để sản xuất nam châm mạnh dùng trong động cơ cho ô tô điện và ô tô hybrid, loa phóng thanh, tai nghe, máy tính, tuabin gió, màn hình TV và hơn thế nữa. Tuy nhiên, theo Sheikhi, việc khai thác những kim loại này là một thách thức và tốn kém về mặt môi trường vì cần phải có những diện tích đất lớn để khai thác ngay cả một lượng nhỏ kim loại. Thay vào đó, các nỗ lực đã chuyển sang tái chế kim loại từ các đồ phế thải điện tử như máy tính cũ hoặc bảng mạch.

    Thách thức nằm ở việc tách các kim loại khỏi rác thải một cách hiệu quả, Sheikhi nói.

    Sheikhi cho biết: “Sử dụng các vật liệu hữu cơ làm nền tảng, chúng tôi đã tạo ra các hạt vi mô và nano có chức năng cao có thể gắn vào các kim loại như neodymium và tách chúng ra khỏi chất lỏng bao quanh chúng”. "Thông qua tương tác tĩnh điện, các vật liệu vi mô và quy mô nano tích điện âm liên kết với các ion neodymium tích điện dương, tách chúng ra."

    Để chuẩn bị thử nghiệm, nhóm của Sheikhi đã nghiền vỏ cà chua và lõi ngô rồi cắt bột gỗ và giấy bông thành những miếng mỏng, nhỏ và ngâm chúng trong nước. Sau đó, họ phản ứng hóa học các vật liệu này theo cách có kiểm soát để phân hủy chúng thành ba phần riêng biệt của các vật liệu chức năng: sản phẩm vi mô, hạt nano và chất tạo màng sinh học hòa tan. Việc thêm các vi sản phẩm hoặc các hạt nano vào dung dịch neodymium đã kích hoạt quá trình phân tách, dẫn đến thu được các mẫu neodymium.

    Trong bài báo gần đây nhất, Sheikhi đã cải tiến quy trình phân tách đã được chứng minh trong nghiên cứu trước đó và chiết xuất kích thước mẫu lớn hơn của neodymium từ các dung dịch ít cô đặc hơn.

    Sheikhi có kế hoạch mở rộng cơ chế phân tách của mình thành các kịch bản trong thế giới thực và hợp tác với các ngành quan tâm để kiểm tra thêm quy trình.

    Sheikhi nói: “Trong tương lai gần, chúng tôi muốn thử nghiệm quy trình của mình trên các mẫu công nghiệp thực tế.

    "Chúng tôi cũng hy vọng điều chỉnh tính chọn lọc của các vật liệu đối với các nguyên tố đất hiếm và kim loại quý khác, như vàng và bạc, để có thể tách chúng khỏi các sản phẩm thải bỏ."

    Zalo
    Hotline