近日，大連化物所儀器分析化學(xué)研究室生態(tài)環(huán)境評價與分析研究組(103組)陳吉平研究員團(tuán)隊在海水提鈾研究方面取得新進(jìn)展。團(tuán)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，并將其包覆進(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。
 

　　海水提鈾被認(rèn)為是最具挑戰(zhàn)性，但回報最高的核燃料資源研發(fā)項目，更是被《自然》雜志評為“七種改變世界的化學(xué)分離技術(shù)”之一。目前，全球?qū)Πl(fā)展海水提鈾材料高度重視并在努力推進(jìn)相關(guān)研究，但仍面臨所開發(fā)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，在保證吸附容量的同時，提高吸附材料對鈾酰離子的親和性及選擇性，同時改善吸附材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及重復(fù)使用性，進(jìn)而優(yōu)化和提升材料的海水提鈾性能并降低其使用成本，是推動海水提鈾材料及技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
 

　　近年來，陳吉平團(tuán)隊致力于新型海水提鈾吸附材料的研發(fā)(Journal of Hazardous Materials，2022；Chemical Engineering Journal，2022；Chemical Engineering Journal，2023)。在本工作中，團(tuán)隊利用PAO堿水溶液和蠟的共熔融制備了蠟鑄大孔PAO(wax-casted macroporous 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(“相轉(zhuǎn)換”過程)；隨后，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。為了便于實現(xiàn)海水提鈾及材料回收，團(tuán)隊將制備的WMPAO水凝膠粒子包覆進(jìn)A-PAA球中。研究發(fā)現(xiàn)，制備的A-PAA@WMPAO復(fù)合球同時具備高的吸附容量、良好的機(jī)械強(qiáng)度和重復(fù)使用性，以及對鈾酰離子理想的親和性和選擇性。A-PAA@WMPAO球?qū)訕?biāo)真實海水中鈾的提取效率為95.9至99.5%(10天)，對10 L真實海水獲得的鈾吸附容量達(dá)4.79 mg/g(15天)。
 

 

　　相關(guān)工作以“Wax-casted macroporous polyamidoxime hydrogel particles encapsulated in alginate-polyacrylic acid beads for highly efficient uranium capture from seawater”為題，于近日發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》(Advanced Functional Materials)上。該文章的第一作者是我所博士后楊甲甲。上述工作得到國家自然科學(xué)基金、遼寧省科技計劃項目、我所創(chuàng)新研究基金的支持。(文/圖 楊甲甲、耿檸波)