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稀土元素素有工業(yè)“黃金”之稱(chēng)，被廣泛用于軍事、冶金、石化、玻璃、陶瓷、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，是國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展的重要原材料，是關(guān)系國(guó)家安全和創(chuàng)新發(fā)展的最重要戰(zhàn)略資源之一。目前，稀土開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生了大量富含稀土離子的廢水，帶來(lái)了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題。

本研究首次成功將一種新型稀土結(jié)合蛋白Lanmodulin展示在真菌解脂耶氏酵母的細(xì)胞表面，構(gòu)建了廣譜高效的稀土吸附劑（LanM-displayed Y. lipolytica）（圖1）。該吸附劑對(duì)稀土元素的吸附量最高可達(dá)49.83 mg Yb /g DCW, 50.38 mg Tm /g DCW, 49.94 mg Er /g DCW和48.72 mg Tb/g DCW，且對(duì)各類(lèi)稀土元素均具有很高的選擇性。此外，該吸附劑可耐受酸性環(huán)境（pH=3.0，圖2），具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，可用于酸性冶礦廢水處理以實(shí)現(xiàn)稀土元素的回收利用。本研究進(jìn)一步探討了該吸附劑的吸附動(dòng)力學(xué)及等溫吸附模型特征，發(fā)現(xiàn)其吸附規(guī)律符合第一動(dòng)力學(xué)方程和Langmuir等溫吸附方程。基于FTIR和SEM-EDS分析，發(fā)現(xiàn)與稀土元素作用的基團(tuán)主要為磷酸和羧酸基團(tuán)， LanM通過(guò)引入更多對(duì)稀土元素具有高選擇性的結(jié)合位點(diǎn)增強(qiáng)了吸附性能。

閆云君教授團(tuán)隊(duì)致力于研發(fā)生態(tài)環(huán)保、工藝簡(jiǎn)單高效的稀土富集回收新技術(shù)，取得了一系列有影響力的成果，2021年成功構(gòu)建了集感應(yīng)-吸附-便利回收稀土元素功能于一體的“細(xì)胞工廠”（ Xie et al., J. HAZARD. MATER. 424 (2022) 127642），本研究在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步推動(dòng)了對(duì)稀土元素綠色環(huán)保、廣譜高效和低成本的生物冶煉技術(shù)的進(jìn)步。             

圖1 本研究的技術(shù)路線

圖2 在酸性環(huán)境下吸附劑對(duì)稀土元素和非稀土元素的去除率比較。（A）：對(duì)照菌（B）本研究中的工程菌

華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的閆云君教授和閻金勇副教授為論文通訊作者，解曉慢博士后為論文第一作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、華中科技大學(xué)自主創(chuàng)新基金的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129561

參考資料：http://life.hust.edu.cn/info/1277/14018.htm