钐(III)在三磷酸化Schiff碱吸附剂上的化学吸附：通过统计方法验证的动力学、等温线和热力学路径，实现从磁选浸出液中循环回收Sm2O3

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：Chemisorption of Sm(III) on a trisphosphorylated Schiff-base adsorbent: Statistically verified kinetic, isotherm, and thermodynamic route to closed-loop Sm2O3 recovery from magnet leachates

成功开发了一种新型三磷酸盐基配位吸附剂PTREN，用于从钐钴永磁体浸出液中高效回收钐(III)。表征显示其具有热稳定性至430℃、多级孔结构（比表面积68.47m2/g），吸附过程符合伪二阶动力学和Langmuir等温模型，最佳pH为5.0，吸附容量达456.4mg/g。热力学表明过程自发且熵驱动，经九次硝酸再生后吸附性能保持率超85%。

　　

摘要

开发了一种新型的三磷酸化Schiff碱吸附剂（PTREN），并通过了统计验证，可用于从废弃的SmCo永磁体浸出液中靶向回收钐(III)。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振（NMR）、基质辅助激光解吸/电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）、热重分析及导数热重分析（TGA/DTG）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和N?吸附实验（Brunauer-Emmett-Teller [BET]法）对其结构和理化性质进行了表征。结果表明：该吸附剂成功进行了膦酸基团修饰，热稳定性高达约430°C，具有层状微孔-介孔结构，BET比表面积为68.47 m2 g?1。批量吸附实验显示该吸附剂对pH值具有显著敏感性，在pH 5.0时钐(III)的去除效果最佳（接近零电荷点），使用0.05克吸附剂可在45分钟内达到平衡状态，最大吸附容量为456.4 mg g?1。动力学模型分析表明其吸附过程符合伪二级反应（R2 = 0.9938），Elovich模型和颗粒内扩散分析也支持这一结论，说明该吸附主要为化学吸附，并伴有多阶段质量传递过程。平衡数据符合Langmuir吸附等温线（R2 = 0.9948；qmax = 454.55 mg g?1；RL = 0.011–0.060）。Dubinin–Radushkevich分析得出平均吸附能为28.87 kJ mol?1，进一步证实了钐与磷酸根之间的内球形配位作用。热力学参数表明该过程为自发进行（ΔG° < 0），属于吸热反应（ΔH° = +9.097 kJ mol?1）且受熵驱动（ΔS° = +40.152 J mol?1 K?1）。响应面分析和方差分析（ANOVA）结果表明初始钐(III)浓度和吸附剂用量是影响吸附的主要因素，拟合度良好（R2 = 0.9874；CV% = 2.85%）。使用0.5 mol L?1 HNO?进行反洗后，可回收结晶态的Sm?O?；PTREN在九次再生循环后仍保持超过85%的吸附容量，证明了其在工业规模钐回收应用中的可行性。

利益冲突声明

所有作者均无需要披露的利益冲突。

同行评审

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第二轮评审
编辑决定函	2026/03/07
第一轮评审报告	2026/03/07
第二轮评审
编辑决定函	2026/02/03
第二轮评审报告	2026/02/02
第二轮评审报告附件1	2026/02/02
第一轮评审报告	2026/01/30

数据可用性声明

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