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Séparation des éléments critiques d'un aimant NdFeB

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Papier Snowwhite2

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Bienvenue dans notre série consacrée à l'incroyable influence de l'imprimante 3D SLS Snowwhite sur le progrès scientifique ! Aujourd'hui, nous nous intéressons à un article intitulé "Separating critical elements from a NdFeB magnet with aminophosphonic acid functionalised 3D printed filters and their detailed structural characterisation with X-ray tomography"

Pour que tout le monde puisse comprendre ce travail important, nous allons d'abord expliquer les objectifs de l'étude et ses principales découvertes, le tout en langage clair. Si vous recherchez les détails les plus précis, vous trouverez ensuite le résumé original et les références correspondantes.

Comprendre l'étude et ses principaux résultats
Cette étude a porté sur des filtres imprimés en 3D conçus pour séparer les éléments précieux des vieux aimants. Ces filtres sont principalement constitués d'une matière plastique courante, le nylon, et d'un additif spécial. Deux additifs différents ont été testés : un disponible dans le commerce (Lewatit TP260) et un autre nouvellement créé (appelé acide aminobisphosphonique (1)).

Dans un premier temps, les anciens aimants ont été dissous à l'aide d'un acide doux. Ils ont ensuite testé la capacité des filtres à capter différents éléments. Les filtres contenant l'additif commercial (Lewatit TP260) captaient beaucoup mieux les terres rares (comme le néodyme, que l'on trouve dans les aimants) que les autres métaux. Ils étaient également plus efficaces que les filtres contenant l'additif nouvellement créé.

En raison de leurs excellentes performances, les filtres PA-TP260 ont été choisis pour le processus de séparation principal. Voici comment cela s'est passé :

Le fer a d'abord été éliminé par décantation de la solution.
Ensuite, les éléments restants ont été séparés en quatre groupes différents à l'aide des filtres : les éléments des terres rares, le bore et le cobalt, le cuivre et l'aluminium.
L'une des grandes découvertes a été que ces filtres sont très durables et réutilisables. Ils ont pu être utilisés pendant 50 cycles d'adsorption et de libération d'éléments sans perdre leur efficacité ni modifier leur structure. Cela signifie qu'ils sont robustes et qu'ils peuvent être utilisés à plusieurs reprises.

Résultat principal

La principale découverte est que ces filtres imprimés en 3D, en particulier ceux qui contiennent l'additif Lewatit TP260, peuvent séparer efficacement et durablement les éléments critiques des aimants recyclés. Cette découverte est importante pour les raisons suivantes :

Ils utilisent des produits chimiques respectueux de l'environnement (comme l'acide méthanesulfonique) pour le processus de séparation.
Les filtres sont hautement réutilisables et robustes, ce qui rend le processus plus rentable et plus durable à long terme.
En fait, ils ont trouvé un moyen plus écologique et plus efficace de récupérer des matériaux précieux à partir de déchets électroniques.

Séparation des éléments critiques d'un aimant NdFeB à l'aide de filtres imprimés en 3D fonctionnalisés à l'acide aminophosphonique et caractérisation structurelle détaillée par tomographie à rayons X
Emilia J. Virtanen, Janne Yliharju, Esa Kukkonen , Tia Christiansen, Minnea Tuomisto, Arttu Miettinen, Ari Väisänen, Jani O. Moilanen

Réf. : https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/677f6c57fa469535b94858e1

Résumé
des filtres imprimés en 3D contenant 70 % en poids de polyamide (PA) nylon-12 comme matrice polymère et 30 % en poids d'une résine commerciale fonctionnalisée à l'acide aminophosphonique (Lewatit TP260) ou d'un acide aminobisphosphonique synthétisé (1) comme additif ont été étudiés pour la séparation des éléments d'un déchet d'aimant NdFeB. Avant les études de séparation, l'aimant a été lessivé avec de l'acide méthanesulfonique à 10 v/v% dans un rapport S/L de 5 g/l pendant 20 h à 60 °C. Les filtres PA-TP260 ont adsorbé les éléments de terres rares (REE) plus efficacement que les éléments de transition et du groupe principal et ont montré une plus grande absorption que les filtres PA-1 dans la gamme de pH étudiée de 0,15 à 4,00. Les filtres PA-TP260 ont donc été sélectionnés pour le processus de séparation, dans lequel le Fe a été sélectivement précipité du lixiviat, tandis que l'extraction en phase solide a été utilisée pour séparer les éléments restants du lixiviat en quatre fractions distinctes : ETR, B, Co, Cu et Al. On n'a observé ni diminution significative des pourcentages d'adsorption et de désorption des filtres PA-TP260 sur 50 cycles d'adsorption-désorption, ni changements structurels, comme l'ont confirmé les études détaillées de tomographie à rayons X. Les résultats indiquent que les filtres PA-TP260 sont très résistants à l'usure et à la corrosion. Les résultats indiquent que les filtres en PA-TP260 sont robustes et entièrement réutilisables. Dans l'ensemble, les résultats ont démontré que les filtres imprimés en 3D hautement poreux séparent efficacement les éléments critiques du lixiviat de l'aimant NdFeB en utilisant uniquement des solutions écologiques de MSA, de chlorure d'ammonium et d'oxalate de potassium, ouvrant ainsi la voie à des processus de séparation plus écologiques pour les éléments critiques.