作者:刘如楠 甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2022/5/25 17:41:13
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中科院近代物理所发现海水提铀新思路

 

海水中蕴藏有45亿吨的铀,是陆地铀储量的上千倍,能够满足未来核电长期发展的需求。但海水中的铀浓度极低,而杂质离子的浓度很高,使得海水中的铀提取工作面临巨大挑战。

近期,中国科学院近代物理研究所核化学研究室研究员白静等利用铀酰根(UO22+)和海水中主要杂质离子(K+、Na+、Ca2+及Mg2+)在水合离子直径上的显著差异(图a),创新性地提出了膜分离预富集铀和传统方法相结合的海水提铀思路。

为了达到膜分离预富集铀的目地,科研人员充分利用氧化石墨烯(GO)膜良好的离子分离特性,制备出甘氨酸交联的氧化石墨烯(GO-Gly)膜。甘氨酸的交联不但克服了GO膜在水溶液中易溶胀的缺陷,而且膜的通道直径满足铀和杂质离子分离的要求;更为重要的是,该通道尺寸在水溶液中可长期保持稳定,满足在海水中进行预富集铀的要求。

研究人员详细研究了GO-Gly膜在单一离子溶液(图b)和模拟海水(图c)两种体系下,对海水中铀及主要杂质离子的截留和富集性能。

本文的第一作者、中科院近物所博士生初剑介绍,研究发现,该膜对铀的截留率接近100%,并且仅明显富集模拟海水中的铀,而杂质离子浓度基本保持不变。GO-Gly膜所呈现的铀和主要杂质离子在截留和富集性能上的显著差异,表明其可作为一个候选材料用于海水中铀的预富集。膜分离预富集铀和传统方法相结合将有望大幅提高海水提铀的效率。

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GO-Gly膜(a)及其分别对单一离子溶液(b)和模拟海水(c)中铀和杂质离子的分离和富集性能。初剑供图

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136602

 

 
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