Erfolgreiche Verteidigung der Dissertation von Barbara Fritzsche „Magnetic Separation of Rare Earth Ions“

Am 05. Dezember 2022 verteidigte Barbara Fritzsche erfolgreich ihre Dissertation mit dem Titel „Magnetic Separation of Rare Earth Ions“.

Seltene Erden sind aufgrund ihrer einzigartigen katalytischen, optischen und magnetischen Eigenschaften von großer Bedeutung. Die derzeitigen Verarbeitungsmethoden erfordern einen mehrstufigen Prozess, der mit einem hohen Verbrauch an umweltschädlichen Lösungsmitteln verbunden ist. Während sich die Seltenen Erden chemisch kaum unterscheiden, sind die Unterschiede in ihrem magnetischen Moment stärker ausgeprägt. Die magnetische Trennung von Ionen kann daher ein sehr vorteilhafter ergänzender Schritt bei der Aufbereitung und dem Recycling sein. Obwohl die magnetische Manipulation von Ionen unmöglich zu sein schien, wurde eine robuste Anreicherung einiger paramagnetischer Seltenerden-Ionen in der Nähe des Magneten festgestellt. Die Studien der letzten Jahre haben das physikalische Paradoxon gelöst, warum trotz der Brownschen Bewegung der Ionen eine reproduzierbare Anreicherung paramagnetischer Seltenerd-Ionen in Magnetfeldgradienten stattfindet. Der zugrundeliegende Mechanismus beinhaltet das Vorhandensein eines auslösenden Prozesses, in diesem Fall die Verdunstung des Lösungsmittels Wasser, das einen Konzentrationsgradienten unterhalb der Oberfläche der Lösung erzeugt. Diese konzentrierte Schicht paramagnetischer Ionen kann durch die Kraft des Magnetfeldgradienten, auch Kelvin-Kraft genannt, zum Schweben gebracht werden.

Für verschiedene Seltenerdlösungen, d.h. unterschiedliche magnetische Eigenschaften der Lösung, wurde ein signifikanter Einfluss des magnetischen Gradienten auf die Form der Oberfläche und die Strömung innerhalb der Flüssigkeit festgestellt. Es konnte die Hypothese bestätigt werden, dass die Energiebarriere im Inneren der Lösung liegen muss, um eine erfolgreiche magnetische Trennung zu ermöglichen. Dies ist das wichtigste Ergebnis dieser Arbeit, das dazu beiträgt, die Durchführbarkeit der magnetischen Abscheidung von Seltenerd-Ionen vorherzusagen, da die Position der Energiebarriere für ein gegebenes magnetisches Abscheidungssystem leicht berechnet werden kann. Wir glauben, dass diese Arbeit zukünftige Forschungen zur Implementierung der magnetischen Trennung in die Gewinnung von Seltenen Erden anregen wird, um diese umweltfreundlicher und effizienter zu machen.