近期,中国科学技术大学环境科学与工程系在二次稀土资源回收领域取得突破,相关成果于2025年2月发表在美国科学院院刊。研究运用后修饰策略,以磷酸三丁酯(TBP)对沸石咪唑酯骨架材料(ZIF-8)提质改性,显著提升复杂环境下稀土金属离子的选择性回收效率。
稀土金属是现代工业、尤其是清洁能源设备的基础原料,但其属于不可再生资源。随着清洁能源需求增长,稀土资源供应压力剧增,从矿山废水、退役NdFeB永磁铁浸出液等二次资源中高效回收稀土金属,成为构建可持续稀土资源循环体系的关键。
传统稀土分离技术选择性差,难以区分稀土与杂质离子;回收容量低,无法满足大规模需求;成本高昂,且易造成二次污染。开发新型高效环保的回收技术迫在眉睫。
ZIF-8材料因独特多孔结构、良好水稳定性和可修饰性,在废水处理及稀土回收领域潜力巨大。但其内部结合位点易与干扰离子结合,致使复杂环境下稀土分离效率低下。
为此,中科大研究团队创新地将具重稀土离子选择性结合能力的TBP基团引入ZIF-8材料。实验与理论计算显示,膦酸基团增强了复合材料对稀土金属离子的结合强度,降低了镁、镍、铝、铁等杂质离子干扰,还保护了ZIF-8框架,避免其在复杂环境下水解,提升了稳定性。
大量实验证实,该复合材料成功实现对真实矿山废水和废弃NdFeB永磁铁浸出液中稀土金属的高选择性分离回收。这一成果为ZIF-8材料功能拓展提供新思路,也为二次稀土资源回收提供了科学依据和技术支撑。
此研究获国家自然科学基金、校创新团队等支持,有望推动相关技术产业化,助力缓解全球稀土资源供应压力,促进资源循环利用与环境保护。 |