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青島能源所開發(fā)出超高選擇性海水提鈾材料
2024年07月23日 09:30:49
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：9870
中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所綠色反應(yīng)分離與過程強(qiáng)化技術(shù)中心高級工程師法蕓和研究員劉會洲,，基于價(jià)格低廉的海藻酸鈉(SA)和功能性DNA鏈，采用一步滴定-鈣交聯(lián)自組裝法制備出具有半互穿網(wǎng)絡(luò)和高吸附能力的SA-DNA水凝膠微球,。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】鈾(Uranium),，是一種放射性金屬元素，也是自然界中最重的原生元素之一,。鈾起初被用于瓷器的著色,，后隨著核裂變現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，其作為核燃料的重要性逐漸凸顯,。同時(shí),，在醫(yī)療領(lǐng)域與科學(xué)研究以及國防軍工等領(lǐng)域，鈾也發(fā)揮著重要作用,。例如,，鈾-238和釷-232的α粒子因其短程穿透深度，被用于癌癥治療,，能夠高效殺滅癌細(xì)胞,；在地球化學(xué)研究中，鈾的含量和同位素比例可用于分析地質(zhì)年代和地球演化過程,。
面對陸地鈾儲量有限且逐年減少的現(xiàn)狀，科學(xué)家們開始探索從海水中提取鈾的新途徑,。海洋中存在豐富的鈾資源,，總量約為45億噸，是陸地含鈾礦石的1000倍,。然而,，由于海水中鈾的濃度極低(約3.3 ppb)且海水成分復(fù)雜，尤其是受到釩離子的嚴(yán)重干擾,，選擇性和高效吸附鈾成為一大挑戰(zhàn),。
中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所綠色反應(yīng)分離與過程強(qiáng)化技術(shù)中心高級工程師法蕓和研究員劉會洲，基于價(jià)格低廉的海藻酸鈉(SA)和功能性DNA鏈,，采用一步滴定-鈣交聯(lián)自組裝法制備出具有半互穿網(wǎng)絡(luò)和高吸附能力的SA-DNA水凝膠微球,。該微球可用于選擇性吸附鈾酰離子(UO22+)。通過DNA作為選擇性吸附位點(diǎn),，微球?qū)︹欟ｋx子的親和力顯著提高,，且選擇性是釩離子的43.6倍，這實(shí)現(xiàn)了對鈾酰離子的高選擇性吸附,。
SA-DNA水凝膠微球大小約2毫米,，包含許多微米級孔隙,，以增強(qiáng)傳質(zhì)并充分暴露活性位點(diǎn)。在25℃和pH=4.0的條件下,，該微球的最大吸附容量達(dá)到189.5 mg⋅g-1,。研究表明，鈾酰離子主要與DNA中磷酸二酯鍵的P原子和O原子配位,，同時(shí)與微球上的羧基螯合,。這種新型吸附劑不僅環(huán)境友好、成本低廉,、易于合成,，還具備優(yōu)異的機(jī)械堅(jiān)固性和可回收性。
青島能源所的這一創(chuàng)新成果,，對于推進(jìn)從海水中選擇性提取鈾材料的開發(fā)工作具有重要意義,。它不僅解決了陸地鈾資源有限的問題，還為核能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案,。未來,，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的推廣，這種新型吸附劑有望在核能,、醫(yī)療,、科研等多個領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為人類社會的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量,。
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