铁与氧化铁电催化还原硝酸盐性能对比研究及其在稀土回收中的动力学机制探析

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：A Comparative Study of the Electrocatalytic Performance of Iron and Iron Oxide for Nitrate Reduction

　　本文系统研究了FeCl3选择性氯化回收钕铁硼（Nd-Fe-B）污泥中稀土元素（REEs）的动力学行为，通过热力学计算、TG-DSC、SEM-EDS和XRD分析阐明了氯化过程的相变规律。研究发现最佳条件下（350°C, FeCl3/RE=3:1）稀土提取率高达97.32%，且首次采用等转化法结合未反应核模型揭示反应受内扩散控制（Eα-STA=75.01 kJ/mol），为稀土绿色回收技术提供了理论支撑。

　　

亮点

材料表征

从图2(a)可以看出，虽然原始钕铁硼污泥和纯化后的污泥中均存在Nd₂Fe₁₄B相、Nd₂O₃相和Fe₂O₃相的衍射峰，但纯化污泥中Nd₂Fe₁₄B主相的特征峰强度更高，峰形更尖锐。这表明相同质量样品中纯化污泥含有更多晶粒更细小的Nd₂Fe₁₄B主相。该现象可能归因于纯化过程有效去除了表面杂质，使得主相晶体结构更完整。

结论

本研究基于焙烧实验和动力学分析，深入探讨了钕铁硼污泥氯化过程的热转化行为，以更好地理解氯化转化机制。通过热力学计算、热重-差示扫描量热法（TG-DSC）、扫描电镜-能谱分析（SEM-EDS）和X射线衍射（XRD）阐明了氯化焙烧过程中钕铁硼污泥的反应路径和相演变行为。随后，采用四种不同的等转化方法（Starink法、Tang法、Kissinger-Akahira-Sunose法和Flynn-Wall-Ozawa法）结合未反应核模型，首次系统研究了FeCl₃与钕铁硼污泥氯化过程的动力学特性。