青島能源所開發(fā)出基于稀土超富集植物的新型仿生吸附材料
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】能源轉(zhuǎn)型是指從傳統(tǒng)的化石能源向可再生能源(如太陽能、風能、水能等)的轉(zhuǎn)變過程，是全球應對氣候變化和環(huán)境污染的重要措施之一。在碳達峰、碳中和的戰(zhàn)略時代背景下，能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為全球共識。能源轉(zhuǎn)型要處理好可再生能源發(fā)展和傳統(tǒng)化石能源配合的節(jié)奏，從能源的供應和使用兩方面同時著手，在節(jié)能的同時實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)低碳化。
稀土元素有“工業(yè)維生素”和“新材料之母”之稱，作為高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源，隨著科技的突破變得越來越重要。我國作為稀土出口大國，優(yōu)化稀土資源綠色高效的綜合利用，突破低濃度稀土回用的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)稀土行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展已成為稀土礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的重要課題。
近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所綠色反應分離與過程強化技術(shù)中心基于稀土超富集植物富集基團，開發(fā)了一種針對稀土礦區(qū)浸礦尾液低濃度稀土離子綠色高效吸附的新型仿生吸附材料，在吸附性能方面取得了進展。
該工作制備了一種基于超富集植物細胞壁的有效富集稀土的新型纖維素/果膠復合氣凝膠吸附劑，用于回收浸礦尾液中的稀土元素，并采用SEM、FTIR、XRD和接觸角測量儀對所得吸附劑的主要成分進行系統(tǒng)分析。研究結(jié)果表明，PCA吸附劑表面具有豐富的活性吸附基團、較低的結(jié)晶度和良好的親水性能，在吸附稀土離子領域有著優(yōu)異的結(jié)構(gòu)基礎。熱力學研究表明，吸附過程符合Langmuir模型，理論最大吸附容量達到337.36 mg/g。動力學研究表明，吸附過程符合準二級動力學模型，吸附過程為化學吸附。吸附劑五次吸附-解吸循環(huán)后仍然具有良好的吸附性能。從FTIR和XPS光譜分析可知，PCA的對稀土離子的吸附機制主要是通過靜電作用、與-COOH的離子交換以及與C-NH2的螯合作用實現(xiàn)的。新型的基于細胞壁合成的復合氣凝膠PCA具有潛在的應用前景，是一種綠色高效且具有良好再生性能的吸附劑。
相關成果Cell-wall based aerogels for Ce (III) adsorption from leaching tailings: Properties and mechanistic research于近日發(fā)表于《化學工程雜志》(Chemical Engineering Journal)。
來源： 青島生物能源與過程研究所
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