綠色又環保的稀土元素分離“妙招”

材料牛注： 稀土元素的分離向來是工業難題，花費大且污染重。近期哈佛大學SEAS研發了一種利用細菌分離稀土的方法，效率高花費少且沒有污染。

稀土金屬，是位于周期表底端的17種化學性質相似的元素，其身影從手機到電動汽車幾乎遍布了科技產品的每一個角落。這些元素彼此之間非常相似，所以分離他們是一個費時費錢又危險的過程。處理1噸的稀土會產生2000噸有毒廢棄物。現在，來自哈佛約翰保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的研究者可能已經找到了一種清潔的方法來處理稀土金屬。

SEAS材料學教授David Clarke和他的研究生William Bonificio已經研發了一種用細菌過濾器和高于鹽酸pH值的溶液來分離稀土的方法。

“如果你能分離稀土元素，那它們將非常完美。”Clarke說，“但這僅僅就是"如果"罷了，因為誰能將幾乎同大小又同價態的離子分離開呢？”

目前的稀土分離方法包括了上百個步驟和大量的危險化學物質。Clarke和Bonifico從細菌的生存環境獲得靈感。生物濾池已經被用在廢水中有毒物質的生物吸附和礦井排水系統中過濾金屬。近年的研究表明，一些稀土元素可以被生物吸附，但是Clarke和Bonifico懷疑是否所有的稀土元素都可以被細菌過濾掉。

他們在一個試驗過濾器上固定海藻中提取的一種細菌，用它來過濾混合了稀土元素（已知為鑭系元素）的溶液。當溶液經過時，細菌會吸附—從溶液中分離并固定在表面。細菌將所有流經的稀土元素從溶液中分離出來并固定在表面。之后，研究人員用不同pH值的溶液流過過濾器。每個連續pH值的溶液沖洗，不同的稀土元素會被分離。研究者發現諸如銪、鐠等輕的鑭系元素，在高pH值溶液洗滌時會解吸附；而銩、镥、鐿等重的鑭系元素，在低pH值溶液中會解吸附。同時，他們也發現如果只想分離最重的金屬如銩，他們只需在低pH值溶液條件下，即可阻礙細菌吸收輕稀土元素的受體。

Bonificio說：“我們發現，只需兩次過濾，同濃度的三種最重的鑭系元素，每種就能被過濾掉50%。這秒殺了現有的工業過濾手段。”Clarke認為:“這是一種全新的完全不同的分離方式。我們有機會利用細菌表面化學的多樣性，采用一種對環境無害的方式，分離和回收這些貴重的金屬。”

論文地址：Rare-Earth Separation Using Bacteria

原文鏈接：A clean way to extract rare earth metals

本文王宇提供素材，王飛翻譯，李卓審核。