Powdered Hierarchically Porous Silica Monoliths for the Selective Extraction of Scandium

吸附剂 吸附 萃取(化学) 传质 原材料 多孔性 化学工程 材料科学 扩散 多孔介质 固相萃取 解吸 化学 色谱法 有机化学 冶金 复合材料 热力学 物理 工程类
作者
Aaron Brewer,Chloé Reicher,Olivia Manatschal,Hongzhi Bai,Kazuki Nakanishi,Freddy Kleitz
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (42): 15432-15439 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c04672
摘要

Scandium (Sc) is a high value Critical Material that is most commonly used in advanced alloys. Due to current and potential supply limitations, there has been an international effort to find new and improved ways to extract Sc from existing and novel resources. Solid-phase extraction (SPE) is one promising approach for Sc recovery, particularly for use with low-grade feedstocks. Here, unfunctionalized, powdered hierarchically porous silica monoliths from DPS Inc. (DPS) are used for Sc extraction in batch and semicontinuous flow systems at model conditions. The sorbent exhibits excellent mass transfer properties, much like the whole monoliths, which should permit Sc to be rapidly recovered from large volumes of feedstock. The Sc adsorption capacity of the material is ∼142.7 mg/g at pH 6, dropping to ∼12.0 mg/g at pH 3, and adsorption is furthermore highly selective for Sc compared with the other rare earth elements (REEs). Under semicontinuous flow conditions, recovery efficiency is limited by a kinetic process. The primary mechanism responsible for the system's slow approach to equilibrium is the Sc adsorption reaction kinetics rather than inter- or intraparticle diffusion. Overall, this unmodified hierarchically porous silica powder from DPS shows great promise for the selective extraction of Sc from various feedstocks.

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