Harvinaisten maametallien talteenotto metallisieppareilla

Abstract

Tutkielman kirjallinen osa käsittelee harvinaisia maametalleja sekä niiden kemiaa, käyttöä, kierrätystä ja talteenottomenetelmiä. Pääpaino on harvinaisten maametallien talteenotossa käyttäen adsorbentteja eli adsorptioon perustuvia metallisieppareita. Tutkielmassa käsitellään metallisieppareiden rakenteita, funktionaalisia ryhmiä, sekä erilaisten tekijöiden, kuten pH:n, lämpötilan ja matriisin vaikutusta metallisieppareiden ja metalli-ionien välisiin vuorovaikutuksiin. Metallinsieppauksen lisäksi tarkastellaan desorptiota, eli metalli-ionien vapauttamista metallisiepparista.

Kokeellisessa osassa tutkitaan eri sieppareiden talteenottotehokkuutta ja alkuainejakaumia käytettäessä erilaisia sieppareita, pH-arvoja, happoja, matriiseja, sekä pitoisuuksia. Näiden lisäksi tutkitaan harvinaisten maametallien takaisinuuttoa 3D-tulostetusta siepparista. Kaikki tutkitut harvinaiset maametallit olivat lantanoideja. Saatujen tulosten perusteella harvinaisten maametallien talteenotossa metallisieppareilla voidaan saavuttaa yli 1 mmol per gramma siepparia, kun käytetään siepparina Lewatit TP 260 ioninvaihtohartsia pH-alueella 3-6. Erotuskyvyn kannalta tehokkain tutkittu sieppari oli SiliCyclen valmistama SiliaMetS AMPA, jonka sieppaamista harvinaisten maametallien ioneista alle 11 % oli neodyymiä, yli 24 % terbiumia ja peräti yli 29 % dysprosiumia, kun kokeessa käytettiin vetykloriditaustaa ja pH-arvoa 6,5.