Ультрафиолет поможет выудить европий из мусора

Изображение оксикарбоната европия, полученного с помощью сканирующей электронной микроскопии. Это соединение также может использоваться в качестве красного люминофора

Изображение: Argonne National Laboratory/ Flickr

Бельгийские химики из Католического университета Лёвена разработали новый метод извлечения европия из люминесцентных ламп с помощью ультрафиолетового излучения. С работой можно ознакомиться в журнале Green Chemistry, а ее краткое изложение доступно в пресс-релизе университета.

Потенциальным источником европия из промышленных отходов является красный люминофор, использующийся в люминесцентных лампах. Он представляет собой смешанный оксид иттрия с добавкой европия. Эти элементы относятся к классу редкоземельных (РЗЭ), включающего в себя все лантаниды, иттрий и скандий. Все они обладают очень близкими химическими свойствами, что создает сложности для выделения индивидуального вещества из смеси. Как правило, для разделения РЗЭ используются специальные вещества, способные «схватывать» только атомы определенного размера, однако эта техника требует очень большого количества растворителей, загрязняющих окружающую среду.

Авторы работы для разделения компонентов люминофора воспользовались способностью европия находиться в двух различных степенях окисления, различных химических состояниях, в отличие от иттрия. Под действием ультрафиолетового излучения он способен восстанавливаться и превращаться из частицы, несущей три положительных заряда (Eu3+) в двухзарядную (Eu2+). В раствор, в котором протекает реакция, химики вводили большое количество анионов серной кислоты (SO42-) — они связывались с ионами Eu2+ и выпадали в осадок, в то время как иттрий оставался в растворе.

Новая техника позволила выделить вплоть до 90 процентов европия из модельных смесей, при этом содержание примесей в полученном препарате не более 1,5 процентов. На реальных люминофорах эффективность уменьшилась до половины содержащегося европия, однако получаемое вещество по-прежнему обладает высокой чистотой. 

Ранее группа химиков из той же лаборатории среди которых был соавтор и этой работы, Коэн Биннеманс, разработала технологию выделения редких земель с помощью ионных жидкостей. Однако несмотря на высокую степень извлечения соединений РЗЭ, предыдущая методика не позволяла выделить индивидуальные вещества, то есть была пригодна только для получения смесей соединений.

Соединения редкоземельных элементов играют важную роль в современной промышленности - на их основе создаются мощные лазеры (там используются иттриевые гранаты), жесткие диски и наушники (неодимовые магниты), просветленные объективы (лантановое стекло). Довольно большое количество столь ценных веществ непрерывно выбрасывается без должной утилизации, к примеру, оценки показывают, что к 2020 году совокупная масса соединений редких земель в отходах от ртутных ламп составит 25 тысяч тонн. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.