Ученые узнали, как извлечь люминофоры из перегоревших люминесцентных ламп

Изображение: (cc) Chetvorno
Ультрафиолетовые люминесцентные лампы
Ультрафиолетовые люминесцентные лампы
Ультрафиолетовые люминесцентные лампы

Простой способ извлечения слабомагнитных частиц люминофоров, содержащих редкоземельные металлы, из отработанных люминесцентных ламп разработали специалисты из Института функциональных интерфейсов (IFG) при Технологическом институте Карлсруэ, Германия, 29 февраля сообщает отдел новостей Американского химического общества (ACS).

Предприятия по переработке отслуживших свой срок люминесцентных ламп в настоящее время выбирают из них только стекло и ртуть, но лампы также содержат и редкоземельные металлы, которые можно извлекать для повторного применения.

Однако существующими методами сделать это нелегко. Исследователи из IFG нашли для этого более простой способ. Результаты исследования нового метода команда представила в статье «Разработка процесса хроматографии, управляемой магнитным полем, для эффективного и селективного фракционирования редкоземельных люминофоров из отработанных люминесцентных ламп», опубликованной в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Современные производства, в том числе электромобилей и микрочипов, используют редкоземельные элементы из-за их уникальных магнитных, электрических и оптических характеристик. Однако лишь в нескольких странах сохранились еще нетронутые месторождения этих металлов.

Промышленное извлечение редкоземельных металлов из устаревших и сломанных устройств является сложной задачей, поскольку эти металлы интегрированы в различные компоненты и присутствуют там лишь в небольших количествах. Так, в выброшенных люминесцентных лампах люминофоры, содержащие смесь редкоземельных элементов, определяющих цвет света, находятся в тонком покрытии стекла внутри лампы.

Команда немецких исследователей из IFG под руководством Лауры Кугер и Матиаса Францреба решила разработать низкотехнологичный метод, позволяющий легко извлекать эти люминофоры, используя преимущества слабых магнитных свойств элементов.

Исследователи взяли проволочную катушку для приложения снаружи магнитного поля к стеклянной хроматографической колонке (предназначена для разделения смесей), заполненной сложенными друг на друга дисками из сетки из нержавеющей стали. Затем они подготовили демонстрационный образец и пропустили его через колонку, чтобы проверить, сможет ли полученное устройство захватить люминофоры.

Сначала в качестве образцов они получили от производителя ламп три разных слабомагнитных люминофора из редкоземельных металлов. Затем имитировали детали старых люминесцентных ламп, для чего смешали частицы люминофора в жидком растворе с немагнитным оксидом кремния и сильномагнитными наночастицами оксида железа, являющиеся стеклянными и металлическими компонентами лампочек.

Затем, когда жидкость вводилась и проходила через хроматографическую колонку, люминофоры и наночастицы оксида железа прилипали к намагниченной сетке из нержавеющей стали, а частицы воды и кремнезема вытекали с другого конца учтройства.

Чтобы удалить люминофоры из колонки, исследователи медленно уменьшали силу внешнего магнитного поля, одновременно промывая колонку жидкостью. После чего при выключении магнитного поля сильномагнитные наночастицы оксида железа высвобождались из колонки.

Исследователи убедились, что им удалось таким методом восстановить 93% редкоземельных люминофоров из имитирующей компоненты лампы смеси. При том что нужна еще дополнительная работа для выделения отдельных редкоземельных элементов от люминофоров и масштабирования метода для промышленной переработки, команда уверена, что их подход стал важным шагом к практическому способу использовать старые лампы для новых технологий.