Химики из Бельгии показали, что полученная ими около десяти лет назад ионная жидкость может использоваться для выделения ценных редкоземельных металлов из отработавших свой срок магнитов и флуоресцентных ламп.

Редкоземельные металлы являются весьма важными для высокотехнологического производства, однако то обстоятельство, что большая часть их месторождений расположена в Китае, который регулярно вводит экспортные квоты и увеличивает стоимость поставки, побуждает исследователей Старого и Нового Света разрабатывать методы извлечения редкоземельных металлов из технологических отходов.

В качестве альтернативных источников для извлечения редкоземельных элементов рассматриваются богатые неодимом магниты, которые являются компонентами электродвигателей и динамо-машин, а также флуоресцентные лампы.

В настоящее время вторичная переработка этих материалов практикуется редко, поскольку представляет собой дорогой и небезопасный для окружающей среды процесс – в первую очередь из-за того, что для растворения нежелательных примесей может требоваться большое количество растворителя. В настоящий момент основным направлением переработки флуоресцентных ламп является безопасное извлечение ртути, а не выделение входящего в состав флуоресцирующего слоя оксида трехвалентного иттрия.

Коен Биннеман (Koen Binnemans) и Давид Дюпон (David Dupont) выяснили, что разработанная ими в 2006 году ионная жидкость [Hbet][Tf2N] может применяться для извлечения редкоземельных металлов из промышленных отходов – в первую очередь из-за ее способности к селективному растворению определенных типов оксидов металлов.

Как отмечает Биннеман,

можно считать странным совпадением то, что разработанная жидкость была забыта исследователями на несколько лет, и лишь когда они неожиданно для себя выяснили, что светящийся состав флуоресцентных ламп, по сути, является оксидом, они решили попытаться обработать лампу, надеясь, что другие компоненты не перейдут в раствор.

Предвидение было вознаграждено – результаты исследования показали, что 100% фосфоресцирующего пигмента растворилось, причем в раствор не перешло больше ничего. Одним из преимуществ разработанной технологии является термоморфность ионной жидкости [Hbet][Tf2N] – она смешивается с водой при температуре выше 80°С, расслаиваясь при более низкой температуре – это позволяет сначала растворить магниты NdFeB, а потом выделить неодим из раствора. При охлаждении производные железа оказываются в ионной жидкости, а ценные производные неодима – в водном слое.

Исследователи предполагают, что такого рода селективность является следствием комбинации аниона и катиона ионной жидкости. После отделения железа от неодима железо можно осадить с помощью щавелевой кислоты; эта процедура автоматически очищает ионную жидкость, готовя ее к повторному применению.

Как заявляет Аллан Уолтон (Allan Walton), специалист по магнитам, содержащим редкоземельные металлы, из Университета Бирмингема, селективность ионной жидкости в выделении ценных компонентов высокотехнологических отходов делает ее весьма перспективным материалом для экстракции редкоземельных элементов, способным конкурировать с обычно применяющимися для решения этих задач экстрагентами. В настоящее время исследователи планируют проработать масштабирование нового способа извлечения тяжелых металлов, а также оценить экономическую сторону предлагаемой технологии.