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首次将金属硫化物离子交换材料应用于稀土离子的富集和回收济南有耳非文

2019-11-15 04:12:32 有耳非文    济南    

稀土元素(REEs)作为一种战略性资源在高新技术、国防尖端技术、改造传统产业等领域有着重要的应用。其开采与应用会造成稀土离子在环境中的泄露,而造成对公众健康的不利影响和资源的浪费。我国是稀土资源大国,实现我国稀土资源的良性循环利国利民。发展新型高效的稀土回收剂对稀土资源的清洁冶金和含稀土废弃物的资源化处理都具有极其重要的意义。传统的吸附剂如沸石、活性炭、黏土、金属氧化物等材料存在吸附容量低、选择性低、pH和腐殖质依赖度高等问题。因此亟需发展一种低成本、可以在废液中高效富集稀土元素的回收剂。

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员黄小荥领导的课题组在“973”计划、国家自然科学基金项目和研究员冯美玲主持的国家自然科学基金面上项目、中科院海西研究院“春苗”人才专项等项目的资助下,与美国西北大学化学系Prof.Mercouri G.Kanatzidis合作,利用S2-对稀土离子的亲和力和金属硫化物的柔性开放骨架,创新性地首次将金属硫化物离子交换材料应用于稀土离子的富集和回收。

结果表明[Me2NH2]4/3[Me3NH]2/3Sn3S7·1.25H2O(FJSM-SnS)对稀土离子具有高效的富集能力,优点如下:

(i)快的离子交换响应速度(<5min);

(ii)高的吸附量(Eu3+:139.82 mg/g、Tb3+:147.05 mg/g、Nd3+:126.70 mg/g);

(iii)在高浓度的Al3+、Fe3+存在下对稀土离子具有高的选择性;

(iv)在模拟离子交换柱实验中对Ln3+去除率高达99.0%;

(v)吸附稀土元素后高效、便捷的洗脱能力。该研究开创了金属硫化物基离子交换材料应用于富集和回收水环境中稀土元素的研究。相关研究结果发表在《美国化学会志》上(J.Am.Chem.Soc.2017,139,4314-4317)。该工作第一作者是研究生戚兴辉和杜克钊。

此前该课题组将FJSM-SnS应用于放射性UO22+、Cs+、Sr2+离子的交换,发展了首个以有机胺阳离子交换UO22+离子的金属硫化物(J.Am.Chem.Soc.2016,138,12578-12585),同时FJSM-SnS也是一种高效的去除Cs+和Sr2+的新型离子交换材料(J.Mater.Chem.A 2015,3,5665-5673)。该课题组由于在该研究领域所做的系统研究工作,应邀撰写和发表综述研究论文,系统介绍了该课题组的相关研究工作(Coord.Chem.Rev.2016,322,41-68;Chem.Rec.,2016,16,582-600)。

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