大連化物所開發(fā)出可實(shí)現(xiàn)高效海水提鈾的復(fù)合吸附材料
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】海水提鈾被視為最具挑戰(zhàn)性但回報(bào)最高的核燃料資源研發(fā)項(xiàng)目之一，被《自然》雜志評(píng)為“七種改變世界的化學(xué)分離技術(shù)”之一。然而，目前全球在海水提鈾材料的研究上仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如吸附材料在真實(shí)海水中提鈾能力差、海水提鈾綜合成本高等問(wèn)題。因此，研發(fā)一種具有高吸附容量、良好機(jī)械強(qiáng)度、重復(fù)使用性以及對(duì)鈾酰離子具有理想親和性和選擇性的新型吸附材料顯得尤為重要。
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員陳吉平團(tuán)隊(duì)在海水提鈾研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)利用精心設(shè)計(jì)的蠟鑄造法和“相轉(zhuǎn)換”過(guò)程，制備了具有大孔結(jié)構(gòu)的聚偕胺肟(WMPAO)水凝膠粒子，并將WMPAO包覆進(jìn)海藻酸-聚丙烯酸(A-PAA)球中，制備了A-PAA@WMPAO復(fù)合球材料。該復(fù)合球材料可用于海水中鈾酰離子的富集分離。
陳吉平團(tuán)隊(duì)研究利用PAO堿水溶液和蠟的共熔融制備了蠟鑄大孔PAO(WMPAO)水凝膠；冷卻至室溫后，通過(guò)自然揮發(fā)除去所得白色固化塊狀材料中的水分，得到收縮的淡黃色硬質(zhì)塊狀材料；將所得塊狀材料研磨成細(xì)小顆粒并除蠟，得到的WMPAO水凝膠粒子具有明顯的奶酪狀形貌和豐富的大孔。為了便于實(shí)現(xiàn)海水提鈾及材料回收，該研究將制備的WMPAO水凝膠粒子包覆進(jìn)A-PAA球中。
研究發(fā)現(xiàn)，A-PAA@WMPAO復(fù)合球同時(shí)具備高的吸附容量、良好的機(jī)械強(qiáng)度和重復(fù)使用性以及對(duì)鈾酰離子理想的親和性和選擇性。A-PAA@WMPAO球?qū)訕?biāo)真實(shí)海水中鈾的提取效率為95.9至99.5%，對(duì)10 L真實(shí)海水獲得的鈾吸附容量達(dá)4.79 mg/g。這一成果不僅極大地提高了海水提鈾的效率，還有望顯著降低其綜合成本，為海水提鈾技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力支持。
這一研究成果的取得，標(biāo)志著我國(guó)在海水提鈾材料領(lǐng)域取得了重要突破，為全球核燃料資源的可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和成本的進(jìn)一步降低，海水提鈾有望成為更加經(jīng)濟(jì)、高效的核燃料來(lái)源，為人類的能源安全和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。
相關(guān)研究成果以Wax-casted macroporous polyamidoxime hydrogel particles encapsulated in alginate-polyacrylic acid beads for highly efficient uranium capture from seawater為題，發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上。
參考來(lái)源： 大連化學(xué)物理研究所
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