威斯康星酸性矿山废水中关键金属回收：Purolite? C160树脂对稀土元素（REEs）选择性吸附研究

《Journal of Water Process Engineering》：Recoverable critical minerals from an acid mine drainage in Southern Wisconsin: Insights on the rare earth elements recovery using Purolite? C160 resin

　　本文综述了采用Purolite? C160（PC160）离子交换树脂从美国南威斯康星州酸性矿山废水（AMD）中选择性回收镝（Dy3+）和钕（Nd3+）的研究。通过批次与动态吸附实验，证实PC160在高钙（420 mg/L）、镁（264 mg/L）干扰背景下对稀土元素（REEs）具有优异吸附容量（Dy3+ 40±6 mg/g，Nd3+ 70±21 mg/g），并实现铜（Cu2+）与REEs的梯级洗脱分离，为复杂水体中战略资源回收提供了技术路径。

　　

Highlight

从酸性矿山废水（AMD）等二次资源中回收稀土元素（REEs）因其战略价值及天然储量有限而至关重要。本研究探讨了Purolite? C160（PC160）离子交换树脂在威斯康星南部AMD中优先吸附镝（Dy³⁺）和钕（Nd³⁺）的行为（存在铜Cu²⁺作为代表性过渡金属竞争）。AMD基质含高浓度钙（420 mg/L，以CaCO₃计）和镁（264 mg/L，以CaCO₃计），痕量关键金属。在添加14±2 mg/L的Cu²⁺、Dy³⁺和Nd³⁺后，使用0.15 g/L PC160于22°C处理。批次平衡实验中，Dy³⁺和Nd³⁺的最大吸附容量分别达40±6 mg/g和70±21 mg/g，且未观察到Cu²⁺吸附。动态流动条件下（床体积3 cm³，空床接触时间EBCT为3.5±0.2分钟），处理450床体积后Dy³⁺与Nd³⁺的动态吸附容量为22 mg/g，Cu²⁺为7 mg/g。采用5% HNO₃和2 M HCl进行顺序洗脱，可分别选择性回收Cu²⁺和富集REEs。树脂重复使用实验表明，预饱和后可提升REE吸附性能。这些结果凸显了PC160在从AMD等复杂水体中高效、选择性回收REEs的潜力。

Conclusion

稀土元素（REEs）从二次资源中的回收日益重要，因其在能源技术与国家安全中的关键角色及天然储量消耗。本研究通过Purolite C160（PC160）在真实AMD基质中对Dy(III)和Nd(III)的选择性回收行为（存在Cu(II)竞争），为复杂水体中战略资源回收提供了实践依据。