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廢蛋殼成為綠色回收的稀土元素示意圖。AI制圖
在大多數(shù)人眼里，普通的雞蛋殼僅能提供一點(diǎn)鈣、鋅元素。如今，科學(xué)家以雞蛋殼作為介質(zhì)，并從中找到稀土元素，使其成為綠色回收的“功臣”。
稀土是電動(dòng)汽車和風(fēng)力渦輪機(jī)等技術(shù)中不可或缺的元素，需求量與日俱增，但供應(yīng)量卻相對(duì)不足。因此，科學(xué)家們一直在嘗試從環(huán)境中提取這些物質(zhì)的新方法。近日，英國(guó)研究人員獲得突破性進(jìn)展，他們發(fā)現(xiàn)不起眼的雞蛋殼可有效從水中吸收和分離寶貴的稀土元素。相關(guān)研究論文日前在美國(guó)化學(xué)會(huì)旗下《歐米茄》雜志發(fā)表。
研究人員將蛋殼放入含有稀土元素的溶液中，加熱到25℃-205℃，持續(xù)3個(gè)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液中的稀土元素可沿方解石邊界和有機(jī)基質(zhì)進(jìn)入蛋殼。在更高溫度下，稀土元素在蛋殼表面形成新的礦物。
研究顯示，在90℃的條件下，蛋殼表面有助于形成名為羥碳釹石的稀土化合物。隨著溫度升高，蛋殼徹底改變，方解石外殼溶解，并被多晶稀土化合物取代。
羥碳釹石礦物群首次在日本被發(fā)現(xiàn)，通常形成于堿性橄欖石玄武巖的后巖漿熱液活動(dòng)中。這種礦物群含有幾種不同稀土元素的碳酸鹽礦物。羥碳鑭石就是在這種礦物群中發(fā)現(xiàn)的，與羥碳釹石類似。
羥碳釹石屬于碳酸鹽類礦物，是稀土元素碳酸鹽化的產(chǎn)物。羥碳釹石有幾種不同的衍生物，包括釹石（Nd）、鑭石（La）等。這些衍生物根據(jù)它們包含的稀土元素不同而有所區(qū)別。
當(dāng)溫度達(dá)到205℃時(shí)，多晶稀土化合物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉尖嫷V，顏色也變?yōu)辄S到淡紅棕色，具有玻璃和油脂那種光澤，有的呈片狀、有的呈塊狀。這是一種穩(wěn)定的稀土碳酸鹽礦物，工業(yè)界用它提取稀土元素，還可用來合成橡膠、人造纖維、有機(jī)合成等。氟碳鈰礦匯集在廢棄蛋殼表面，因?yàn)榈皻?huì)隨著時(shí)間的推移捕獲獨(dú)特的稀土，用這種創(chuàng)新方法即可將廢棄蛋殼作為一種低成本、環(huán)保型材料重新利用，滿足了不同行業(yè)對(duì)稀土元素不斷增長(zhǎng)的需求。
稀土元素是重要的發(fā)光材料、激光材料，也是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的催化劑，一直存在過度開采和環(huán)境污染問題，因此加大對(duì)稀土資源的回收利用，具有很高的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。以前，稀土資源回收存在過程復(fù)雜、二次污染、拆分困難，以及成本高昂等問題，只有通過新技術(shù)、新工藝來減少稀土回收過程中的元素?fù)p耗。通過不起眼的蛋殼廢料回收稀土元素，不失為一種新的環(huán)保方法。
（作者系安徽省科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員）
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