Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН разработали метод высокоэффективной экстракции редкоземельных элементов из водных сред с использованием новой бифункциональной ионной жидкости на основе промышленных экстрагентов. Новый подход перспективен для выделения ценных компонентов из отработанных высокотехнологичных материалов. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Molecular Liquids.
Редкоземельные элементы используются в производстве различной наукоемкой продукции, включая лазеры, компьютерную технику, постоянные магниты и т.д. Кроме того, в последнее время, в связи с отказом от традиционных ламп накаливания, выросло производство люминесцентных ламп, содержащих материалы на основе неодима, самария, европия, тербия и др. В связи с этим значительное внимание уделяется переработке вторичного сырья, содержащего дорогостоящие редкоземельные элементы с целью их регенерации и дальнейшего использования, а также предотвращения загрязнения окружающей среды. Для этих целей могут быть использованы бифункциональные ионные жидкости на основе доступных промышленных реагентов.
Химики из ИОНХ РАН синтезировали бифункциональную ионную жидкость нового состава на основе третичного амина и карбоновой кислоты и провели ее комплексное исследование: изучили физико-химические свойства, установили экстракционную способность по отношению к ряду редкоземельных элементов в зависимости от условий и режимов процесса. Результаты работы прокомментировала один из авторов статьи, младший научный сотрудник Лаборатории теоретических основ химической технологии ИОНХ РАН Арина Кожевникова: «В нашей работе предложена новая бифункциональная ионная жидкость на основе промышленных экстрагентов для извлечения редкоземельных элементов из слабокислых нитратных растворов. Основным преимуществом предложенной ионной жидкости является простота синтеза и отсутствие в ее составе фосфорорганических реагентов, которые зачастую образуют нерастворимые и препятствующие эффективной регенерации экстрагента соединения, и при этом могут давать токсичные фосфорсодержащие отходы. Эта ионная жидкость была использована для извлечения иттрия, европия, гадолиния и тербия, которые наиболее часто содержатся в люминофорах и других современных функциональных материалах. В ходе исследования было установлено, что на извлечение металлов сильно влияют различные факторы, что позволило нам управлять процессом экстракции и добиться количественного извлечения металлов всего за одну стадию. Несомненным преимуществом предложенной нами ионной жидкости является возможность ее регенерации водой и повторного использования без потери эффективности экстракции, что особенно важно при масштабировании химико-технологических процессов».
Применение ионных жидкостей на основе промышленных экстрагентов позволяет существенно сократить путь от фундаментальных результатов до промышленного внедрения. Кроме того, благодаря эффективной регенерации экстрагентов данный метод можно отнести к перспективным экологическим «зеленым» технологиям замкнутого цикла.
В дальнейшем авторы планируют применять новую ионную жидкость для извлечения редкоземельных элементов из растворов отработанных люминесцентных материалов.
Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания ИОНХ РАН.
