利用未经处理的虾壳优化从多元素溶液中选择性回收稀土元素的过程

《Process Safety and Environmental Protection》：Optimising the selective recovery of rare earth elements from multi-element solutions using untreated shrimp shells

　　

Nicole Ferreira|Thainara Viana|Cláudia Nunes|Eduarda Pereira|Bruno Henriques

摘要

由于稀土元素（REEs）在风力涡轮机和电动汽车等清洁能源技术中的作用，全球对稀土元素的需求不断增长，因此需要根据循环经济原则，采用可持续的从二次资源中回收稀土元素的策略。以往的研究主要集中在使用改性虾壳（如壳聚糖或生物炭）来去除金属，而本研究则探讨了原始虾壳作为从模拟钕铁硼（NdFeB）永磁体报废后的浸出液中选择性去除稀土元素的廉价生物吸附剂的应用。未经处理的原始虾壳在接触24小时后，能够从含有0.1 mM浓度Nd、Dy、Pr、Gd、Co、Ni和B的多元素溶液中去除超过98%的稀土元素，其去除效果优于经过热处理的虾壳。总稀土元素（ΣREEs）的最大吸附容量介于75.5至89.7 mg/g之间。工艺优化表明，吸附剂的用量和初始离子浓度对稀土元素的去除效果有显著影响，而酸性条件（pH 3.0）可以提高选择性。在模拟磁体浸出液的实验中，原始虾壳去除了80–85%的稀土元素，同时Co、Ni和B的共去除量最小；使用稀硝酸（0.1 M）可有效回收吸附的稀土元素（回收率超过85%）。这些发现表明，未经处理的虾壳作为一种可持续的稀土元素吸附剂具有巨大潜力，同时有助于在循环经济框架内实现海鲜废弃物的价值转化。