(研究者：加拿大里贾纳大学Brendan A. Bishop等)
近日，加拿大里贾纳大学Brendan A. Bishop研究组发表了一项关于粘（黏）土矿物吸附稀土元素的研究。该研究发现，在水环境中，伊利石对稀土元素的吸附能力优于高岭石，但在pH约为7.5的条件下，这两种粘土矿物的吸附能力十分接近，均能够吸附超过95%的稀土元素。
随着全球能源转型进程的加速，稀土元素作为电动汽车和风力涡轮机等清洁能源技术中的关键材料，其需求量剧增。目前，稀土元素主要来源于碳酸盐岩矿石和离子吸附型稀土矿床。预测显示，传统的稀土矿床可能难以满足未来的需求，而大量开采原生稀土资源也可能带来严重的生态环境问题。因此，探索从二次资源（如矿山废水和地热水）中回收稀土的技术变得尤为重要。
研究团队通过pH吸附实验和利用扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）技术，分析了稀土元素（Pr、Dy、Yb）在两种常见粘土矿物伊利石和高岭石上的吸附行为，并进一步探讨了稀土元素在粘土表面的配位环境。
研究表明，伊利石在水环境中对稀土元素的吸附能力优于高岭石，但在pH值接近中性时，这两种粘土矿物的吸附效率均可超过95%。同时，较高的离子强度会抑制稀土元素的吸附，尤其是在酸性条件下。此外，EXAFS建模结果显示，稀土元素能够形成内层和外层络合物。
图1. 不同离子强度（0.01 M和0.56 M）下粘土矿物对稀土元素吸附率随pH梯度的变化
该研究为识别稀土元素的潜在回收区域提供了理论依据，为开发更高效的回收工艺奠定了基础。该发现可以帮助确定资源提取的目标环境，或用于预测稀土元素作为污染物的迁移路径和最终命运。
该研究论文以“Rare Earth Element Adsorption to Clay Minerals: Mechanistic Insights and Implications for Recovery from Secondary Sources”为题，发表于Environmental Science & Technology（Volume 58, 2024, 7217-7227, ISSN 0013-936X）。
全文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.est.4c00974
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