来自莱斯大学的研究团队,由詹姆斯·图尔领导,创造了一种有效回收电子废物中有价值金属的新方法,显著降低了金属回收通常伴随的环境影响。
回收金属有助于最小化采矿的需求,从而减少因采矿活动造成的环境破坏,如森林砍伐、水污染和温室气体排放。图尔教授表示:“我们的方法显著降低了运营成本和温室气体排放,标志着可持续回收的重要一步。”他是化学的T.T.和W.F. Chao教授,同时也是材料科学和纳米工程的教授。
研究团队的发现于9月25日发表在《自然化学工程》上。
新技术
这一创新方法改善了重要金属的提取,并基于图尔在利用闪电焦耳加热(FJH)进行废物处理的先前研究。这一过程涉及对材料施加电流,以快速将其温度提高到非常高的水平,从而转变为各种物质。
研究人员采用FJH氯化和碳氯化技术,从电子废物中回收重要金属,如镓、铟和钽。传统的回收方法,如水金属冶炼和火冶金,消耗大量能源,产生有害废物副产品,并使用大量酸。
相对而言,新方法通过实现精确的温度控制和快速的金属分离,克服了这些问题,无需水、酸或额外溶剂,从而大大减少了环境损害。
“我们正在探索将这种技术应用于从废流中回收其他重要金属,”曾是莱斯的博士后研究员、现为清华大学助理教授的邓冰表示,他也是该研究的共同第一作者。
有效成果
研究人员发现,他们的方法能够有效地将钽从电容器中分离,将镓从废弃的发光二极管中分离,将铟从使用过的太阳能导电膜中分离。通过仔细调节反应条件,研究团队实现了超过95%的金属纯度和超过85%的提取率。
此外,莱斯的博士后研究员、该研究的共同第一作者许世晨表示,他们的技术在提取锂和稀土元素方面也展现出前景。
许世晨指出:“这一创新解决了关键金属短缺和不利环境影响的紧迫问题,同时通过更高效的回收过程为全球回收产业提供经济效益。”
该研究的其他贡献者包括莱斯大学化学系的申在豪、程毅、卡特·基特雷尔、贾斯汀·夏普、钱龙、陈世辉和卢卡斯·艾迪,以及莱斯大学材料科学和纳米工程系的哈立德·杰贝利。
此项研究得到了国防高级研究计划局、美国陆军工程兵团、莱斯学院奖学金和清华大学的启动资金的支持。