普渡大学正在开发的新型高效廉价技术可以从废煤灰中提取稀土元素，这是许多电子产品和绿色产品的关键组分。

这项创新可以使美国进入价值40亿美元的稀土元素生产市场，同时以环保的方式回收煤灰。需要稀土金属的产品价值每年超过4万亿美元。稀土元素(REE)主要由镧系元素(Lns)，一系列15种金属元素组成。

“REE在诸如发电和电动汽车中的永磁体，电池，石油精炼催化剂，彩色电视中的荧光粉以及包括手机在内的许多电子产品等方面具有许多重要的应用。预计未来几十年对稀土元素的需求将大幅增长，“该技术的发明者和普渡大学的Maxine Spencer Nichols化学工程教授Linda Wang说。“美国使用的稀土元素主要来自中国，中国控制着90%以上的供应，对美国经济和国家安全具有广泛影响。

“例如，在2010年中国减少出口配额后，一台风力发电机的稀土磁铁成本从80,000美元增加到50万美元。在中国放宽出口限制18个月后，价格回到了比2010年更低的水平，“她说。“非常希望发展在美国生产稀土元素的能力，并独立于外国供应商。”

分离稀土元素非常困难，因为这些元素具有相同的离子电荷并且尺寸相似，Wang说。

“稀土元素以非常小的浓度存在于矿石中，百万分之几。需要大量的采矿，研磨，提取和净化工艺，将矿石转化为商业应用所需的极高纯度(约99.9%的稀土)稀土金属，“她说。“通常，20世纪50年代的旧技术用于分离和纯化。它们通常需要1,800个不同的萃取阶段串联和并行进行纯化。这些过程可能是危险的，昂贵的和低效的。“

王说，传统的分离方法也会产生严重的环境影响。

“目前的分离技术会产生大量化学废物，而这些化学废物无法经济地回收利用，”她说，“世界上污染最严重的10个地点之一是中国的人工湖，那里储存了REE提取物的废水。”

Wang开发了新的色谱分离技术，可以首先将稀土元素与其他杂质分离，然后仅使用少量色谱单元将它们相互分离。该方法涉及使用稳健，低成本的无机吸附剂二氧化钛或聚合物吸附剂的配体辅助洗脱或置换色谱法。流动相中的配体。

“这些新工艺可以有效地将稀土元素与纯度和产率分开95%以上，”王说。“使用二氧化钛吸附剂是这项创新的独特之处。它们坚固且价格低廉，使工艺高效且价格合理。我们是世界上第一个开发这项技术的集团。此外，我们工艺的副产品包括硅胶，氧化铝和其他具有商业价值的金属氧化物，使整个工艺盈利且经济。“