通过使用废旧轮胎的碳基吸附剂来回收稀土元素 (Nd³⁺和Dy³⁺)

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 环境化学环境化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 使用过的轮胎面临着一个重要的废物管理挑战.
• 热化学转化提供了一种利用废物材料 (如轮胎) 的途径.
• (Nd³⁺) 和 (Dy³⁺) 是具有越来越多需求的关键稀土元素.

研究的目的:

• 为了研究 pyrolysis-derived chars from spent tire rubber作为 Nd³⁺ 和 Dy³⁺回收的吸附剂的潜力. 为了研究 pyrolysis-derived chars from spent tire rubber作为 Nd³⁺和 Dy³⁺回收的吸附剂的潜力. 为了研究 pyrolysis-derived chars from spent tire rubber作为 Nd³⁺和 Dy³⁺回收的吸附剂的潜力.
• 为了比较这些新型吸附剂与商业活性炭的性能.
• 阐明吸附机制和热解温度对煤炭性质的影响.

主要方法:

• 使用过的轮胎样本 (A和B) 在450°C和900°C下被烧解以产生焦炭 (A450,B450,A900,B900).
• 在单元和二元组件系统中使用含有Nd3+和Dy3+的水溶液进行了吸附实验.
• 吸附剂的性能与商业活性炭进行了基准测试,并分析了吸附机制.

主要成果:

• 在900°C (A900,B900) 制造的焦炭与在450°C (≈11 mg g-1) 制造的焦炭相比,对Nd3+和Dy3+ (约30 mg g-1) 的吸收能力显著更高.
• 较高温度的焦炭 (A900,B900) 显示了离子的可用性增加,促进了离子交换机制,在释放后Nd3+和Dy3+被吸附为氧化物.
• 在二进制混合物中,A900 char对吸附Dy³⁺而不是Nd³⁺有轻微的偏好,这是由于其离子半径较小. 由于度梯度增加,双组分溶液的总体吸收率更高.

结论:

• 废旧轮胎的热解是一种生产有效吸附剂的可行方法,用于稀土元素的回收.
• 较高的热解温度 (900°C) 产生的焦炭具有优越的 Nd3+ 和 Dy3+ 的吸附性能.
• 涉及 Zn 释放和随后的氧化物吸附的离子交换机制是恢复过程的关键,有可能基于离子半径进行选择性吸附.