Учёные нашли способ разделять редкоземельные элементы без токсичных химикатов

Редкоземельные элементы, такие как лантан, неодим и диспрозий, используются в электродвигателях, светодиодах и МРТ-аппаратах. Их добыча и разделение традиционно требуют огромного количества токсичных химикатов. Исследователи из Чикагского университета, Северо-Западного университета и Аргоннской национальной лаборатории предложили более чистый метод. Данную информацию сообщает портал Phys.org.

Новый подход основан на слоистой форме оксида марганца — минерала с прослойками, размер которых позволяет ионам проникать внутрь и разделять редкоземельные элементы. «Впервые люди использовали электрохимическую интеркаляцию и структурные особенности для разделения схожих лантаноидов, которые очень трудно разделить», — отметил Чонг Лю, старший автор исследования, опубликованного в Nature Chemical Engineering.

Метод использует разницу в размере водной оболочки вокруг ионов: более лёгкие редкоземельные элементы имеют большую оболочку, а более тяжёлые — меньшую. Исследователи сжали смеси элементов внутри оксида марганца, и более тяжёлые элементы застревали в каналах сильнее. Для тонкой настройки процесса они применили электрический ток и ионы магния, которые действовали как «якорь», удерживая каналы открытыми. Это позволило повысить обогащение неодима над лантаном с 1,6 до 5,4 раза, а после двух циклов очистки получить неодим чистотой 97%.

«Такой метод разделения конкурентоспособен, но проводится в воде, без органических растворителей, — сказал Джордж Шац из Северо-Западного университета. — Это может изменить то, где и как происходит переработка редкоземельных элементов». Пока технология не готова к промышленному масштабированию, но указывает на новый принцип: регулируя ширину каналов, можно определять, какие ионы предпочитает материал.