Autonomous extraction and separation for rare-earth metals using self-propelled droplets with a pH-responsive function

使用具有 pH 响应功能的自驱动液滴自主萃取和分离稀土金属

• 批准号: 25550069
• 负责人: BAN Takahiko
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25550069/
• 关键词: 廃棄物再資源化; 環境技術; 海洋資源; 自己組織化; 化学工学; アクティブソフトマター; 環境応答性; Marangoni効果; レアアース; 自己駆動; 非平衡開放系

We have developed self-propelled droplets having the abilities to detect a chemical gradient, to move toward a higher concentration of a specific metal ion, and to extract it. Such abilities rely on the high surface activity of DEHPA in response to pH and the affinity of DEHPA for the dysprosium ion. We used two external stimuli as chemical signals to control droplet motion: a pH signal to induce motility, and metal ions to induce directional sensing. The oil droplets loaded with DEHPA spontaneously move around beyond the threshold of pH even in a homogeneous pH field. In the presence of a gel block containing metal ions, the droplets show directional sensing and their motility is biased toward higher concentrations. The metal ions can be arranged in decreasing order of directional sensing as Dy>>Nd>Y>Gd. Furthermore, the analysis of component by an atomic absorption spectrophotometer reveals that the metal ions can be extracted to the interiors of the droplets.

我们已经开发了自推进液滴，其具有检测化学梯度、向特定金属离子的较高浓度移动并提取该金属离子的能力。这种能力依赖于DEHPA对pH的高表面活性以及DEHPA对镝离子的亲和力。我们使用两种外部刺激作为化学信号来控制液滴运动：pH信号诱导运动，金属离子诱导方向感测。负载DEHPA的油滴自发地四处移动超过pH阈值，即使在均匀的pH场。在含有金属离子的凝胶块的存在下，液滴显示定向感测，并且它们的运动偏向于更高的浓度。金属离子的方向感测顺序为Dy>>Nd>Y>Gd。此外，通过原子吸收分光光度计的组分分析表明，金属离子可以被提取到液滴的内部。

项目成果

アクティブソフトマターの七不思議~その弐~回収せよ!!液滴

收集活性软物质的七大奇迹〜第2部分〜！！

• 发表时间: 2013
• 作者: 谷健太朗;伴貴彦
• 通讯作者: 伴貴彦

pH-Dependent Motion of Self-Propelled Droplets due to Marangoni Effect

马兰戈尼效应导致的自推进液滴的 pH 依赖性运动

• 发表时间: 2013
• 作者: Iwamoto;K.;Fukuda;S.;Atsumi;M.;Yokoyama;A;Nakayama;T.;Ishida;K.;Inouye;I.;Shiraiwa;Y.;Takahiko Ban
• 通讯作者: Takahiko Ban

化学信号による液滴の自発運動

通过化学信号使液滴自发运动

• 发表时间: 2013
• 作者: 伴貴彦;中田大樹;谷健太朗;高木洋平;岡野泰則
• 通讯作者: 岡野泰則

アクティブソフトマターの七不思議~その壱~捕獲せよ!!液滴

活性软物质的七大奇迹 ~ 第 1 部分 ~ 捕捉水滴！！

• 发表时间: 2013
• 作者: 中田大樹;伴貴彦
• 通讯作者: 伴貴彦

アクティブソフトマターの七不思議~その参~変形せよ!!ベシクル

活性软物质的七大奇迹 - 第 3 部分 - 囊泡转化！

• 发表时间: 2013
• 作者: 福山隆;伴貴彦
• 通讯作者: 伴貴彦