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稀土元素素有工業(yè)“黃金”之稱，被廣泛用于軍事、冶金、石化、玻璃、陶瓷、農業(yè)等領域，是國家高新技術發(fā)展的重要原材料，是關系國家安全和創(chuàng)新發(fā)展的最重要戰(zhàn)略資源之一。目前，稀土開采過程中產生了大量富含稀土離子的廢水，帶來了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染問題。

本研究首次成功將一種新型稀土結合蛋白Lanmodulin展示在真菌解脂耶氏酵母的細胞表面，構建了廣譜高效的稀土吸附劑（LanM-displayed Y. lipolytica）（圖1）。該吸附劑對稀土元素的吸附量最高可達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，且對各類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），具有很強的環(huán)境適應性，可用于酸性冶礦廢水處理以實現稀土元素的回收利用。本研究進一步探討了該吸附劑的吸附動力學及等溫吸附模型特征，發(fā)現其吸附規(guī)律符合第一動力學方程和Langmuir等溫吸附方程。基于FTIR和SEM-EDS分析，發(fā)現與稀土元素作用的基團主要為磷酸和羧酸基團， LanM通過引入更多對稀土元素具有高選擇性的結合位點增強了吸附性能。

閆云君教授團隊致力于研發(fā)生態(tài)環(huán)保、工藝簡單高效的稀土富集回收新技術，取得了一系列有影響力的成果，2021年成功構建了集感應-吸附-便利回收稀土元素功能于一體的“細胞工廠”（ Xie et al., J. HAZARD. MATER. 424 (2022) 127642），本研究在此基礎上進一步推動了對稀土元素綠色環(huán)保、廣譜高效和低成本的生物冶煉技術的進步。             

圖1 本研究的技術路線

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

華中科技大學生命科學與技術學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。本研究得到國家自然科學基金、華中科技大學自主創(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