大連化物所開發(fā)出可實現(xiàn)高效海水提鈾的復(fù)合吸附材料
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】海水提鈾被視為最具挑戰(zhàn)性但回報最高的核燃料資源研發(fā)項目之一，被《自然》雜志評為“七種改變世界的化學分離技術(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)，如吸附材料在真實海水中提鈾能力差、海水提鈾綜合成本高等問題。因此，研發(fā)一種具有高吸附容量、良好機械強度、重復(fù)使用性以及對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，中國科學院大連化學物理研究所研究員陳吉平團隊在海水提鈾研究方面取得進展。該團隊利用精心設(shè)計的蠟鑄造法和“相轉(zhuǎn)換”過程，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。
陳吉平團隊研究利用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A-PAA球中。
研究發(fā)現(xiàn)，A-PAA@WMPAO復(fù)合球同時具備高的吸附容量、良好的機械強度和重復(fù)使用性以及對鈾酰離子理想的親和性和選擇性。A-PAA@WMPAO球?qū)訕苏鎸嵑Ｋ锈櫟奶崛⌒蕿?5.9至99.5%，對10 L真實海水獲得的鈾吸附容量達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)的進一步發(fā)展提供了有力支持。
這一研究成果的取得，標志著我國在海水提鈾材料領(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，隨著技術(shù)的不斷優(yōu)化和成本的進一步降低，海水提鈾有望成為更加經(jīng)濟、高效的核燃料來源，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。
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《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)上。
參考來源： 大連化學物理研究所
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