Измерения в реальном времени захваченных исследователи из Национальной лабораторией Министерства энергетики в Оук-Ридже предоставит отсутствует понимание химического разделения для восстановления кобальта, критическое сырье, используемое для изготовления батарей и магнитов для современных технологий.
Результаты опубликованы в ACS применяемых материалов и интерфейсов, отслеживать динамику молекул, призванное привлечь кобальта из растворов, содержащих смесь из похожих видов.
«Понимание молекулярных событий, которые делают его возможным для отдельных элементов, является ключевым моментом в оптимизации или создания новых, адаптированных подходов к широкой области восстановления материалов», — сказал Бен Даути отделения химических наук Национальной лаборатории Ок-Риджа.
Исследование посвящено изучению основных базовых химия жидкостной экстракции, метод разделения элементов с использованием двух жидкостей, не растворяющихся друг в друга, а именно нефти и воды.
Когда агитировали, нефти и водных растворов будет разделить на отдельные слои. Этот феномен может быть использован для передачи адресных материалов, растворенных в одной жидкой фазы в другую, позволяя определенные элементы, такие как кобальт, чтобы быть отделенными от всего остального в миксе.
«Загвоздка в том, что вы должны иметь молекулы на границе раздела между этими слоями жидкости, способные избирательно связывать с материалов вы хотите извлечь», — сказал Даути. «Но питательные вещества происходит на поверхности, не были правильно поняты.»
Понимание химических реакций, которые позволяют кобальта и других разделений ускользал от исследователей в течение многих десятилетий, из-за проблем зондирующего жидкость-жидкость, где масло и вода. В молекулярно тонкий поверхностный сродни иголки в стоге сена, стремящейся быть закрыт основной массы решений при использовании традиционных спектроскопических методов. Добавление к трудности соревнуются временных масштабов деятельности, начиная от фемтосекунд-один квадриллионы второй — до нескольких минут, что обычных статических измерений не учитывают.
«Этот интерфейс является, по сути, привратник между нефтью и слои воды, где химические связи, которые облегчают удаление зубов или сломанной. Для тонкой настройки процесса разделения, вы должны понимать, что происходит на этой границе в режиме реального времени», — сказал Даути.
ORNL, США-одна из немногих групп, специализирующихся на технике для проверки функционирования жидкость-жидкость.
Дом с предыдущей работы по полимерам, команда выглядела на лиганд-ди-(2-Этилгексил) фосфорной кислоты, или DEHPA, отраслевой экстрагента, который селективно связывается с ионами кобальта по сравнению с аналогичными металлов, таких как никель, который часто естественным образом сопровождать кобальта в растворе.
DEHPA, растворенного в нефти был введен в растворы на водной основе и без кобальта и исследовали с помощью вибрационного генерации суммарной частоты, сверхскоростной импульсной лазерной техники, что позволило исследователям выйти на реакций, протекающих в системе жидкость-жидкость интерфейс.
Что отличает этот метод среди других экспериментальных методов является возможность отслеживать кинетику на поверхности, или на изменения, происходящие на поверхности в ходе химической реакции.
«Экстракция растворителем предназначена для работы в конкретных условиях, для определенной цели, и РН обыкновенно отрегулировали. Итак, наш эксперимент был создан, чтобы наблюдать влияние диапазоны рН на DEHPA и понять, что порождает сладкое место для извлечения кобальта,» Даути сказал.
Масло на основе лиганда взаимодействует с водой с образованием агрегатов или групп молекул, которые играют важную роль в экстракции. Их работа заключается в связывании и транспорте кобальта, но они должны быть правильного размера и структуры, чтобы эффективно работать. Специалисты выяснили, что водородные связи влияют на расположение этих агрегатов и чувствительных к рН изменения.
«Наши выводы подчеркивают важную роль водородная связь играет в развитии новых методов добычи», — сказал Даути. «Кроме того, мы отметили, что рН массового воздействия раствора водородных связей и может потенциально быть скорректированы, чтобы настроиться жидкость-жидкость интерфейс для максимальной производительности.»
Понимание правил проектирования для извлечения открывает возможности для сокращения энергетических и экологических издержек обработки кобальта и, в свою очередь, защита этически источников питания.
Восстановление кобальта является лишь одним примером того, как фундаментальные знания в химическое разделение может быть полезным. Обоснованные стратегии могут быть применены в различных областях критических материалов для восстановления и очистки ядерных отходов, где методы жидкостной экстракции широко используются.
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!