Separation and speciation of cobalt, nickel, rhodium, and iridium in non-aqueous solvent extraction systems

Promovendus/a: Vincent Cool

Promotor(en): Prof. dr. Koen Binnemans, Prof. dr. ir. Thomas Van Gerven

De overgang naar een klimaatneutrale en milieuvriendelijke economie hangt af van betrouwbare toegang tot hoogzuivere metalen. Deze metalen zijn essentieel voor schone technologieën, zoals batterijen, hernieuwbare energiesystemen en geavanceerde elektronica. Om ze in zuivere vorm te verkrijgen, maakt de industrie gebruik van scheidingstechnieken die specifieke metalen uit complexe mengsels kunnen isoleren.

Een van de belangrijkste technieken is solventextractie, waarbij metalen worden gescheiden door ze te laten verdelen tussen twee vloeistoffen die niet mengen, vergelijkbaar met hoe olie van water scheidt. Door de juiste vloeistoffen te kiezen, kunnen wetenschappers waardevolle metalen selectief extraheren en zuiveren.

Dit onderzoek richtte zich op het verbeteren van vloeistofextractiesystemen voor kritieke metalen, specifiek kobalt, nikkel, rhodium en iridium. Het onderzoek begon met de scheiding van kobalt en nikkel, waarbij werd onderzocht hoe deze metalen op moleculair niveau met elkaar en met het extractiesysteem interageren om de extractie beter te begrijpen en te optimaliseren.

Vervolgens lag de focus op rhodium, een zeldzaam en zeer waardevol metaal dat wordt gebruikt in katalysatoren en schone energietechnologieën. Met behulp van geavanceerde technieken zoals kernspinresonantie werd onthuld hoe rhodium zich gedraagt in niet-waterige oplossingen en werd het extractiegedrag verklaard. Deze kennis werd vervolgens toegepast op de scheiding van rhodium en iridium, waarbij verschillende opmerkelijke en eerder onverklaarde gedragingen werden toegelicht.

Tot slot werd het commerciële extractiemiddel Cyphos IL 101, dat vaak wordt gebruikt in studies over vloeistofextractie, in detail onderzocht. Er werden grote hoeveelheden onzuiverheden in het product gevonden, hun effecten op de extractie kritisch beoordeeld en er werd een zuiveringsmethode voorgesteld om de betrouwbaarheid te verbeteren.

Dit werk biedt nieuwe inzichten in het efficiënter en selectiever scheiden van kritieke metalen. Het draagt bij aan de duurzame productie van deze metalen door twee relevante systemen en hun moleculaire gedrag te onderzoeken, en waarschuwt onderzoekers bovendien voor mogelijke inconsistenties bij het gebruik van commercieel Cyphos IL 101.