海水提鈾新技術(shù)！等離子體技術(shù)制備偕胺肟復(fù)合材料
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】當(dāng)前，核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭十分迅猛。考慮到未來鈾資源需求還會(huì)持續(xù)加大，因此必須要提升鈾資源安全供應(yīng)保障能力。海水提鈾對(duì)核電事業(yè)的快速發(fā)展具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義，已經(jīng)成為新形勢(shì)下各國(guó)爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。如果能將海水中的鈾富集起來加以利用，那將是人類巨大的福祉。
雙碳減排目標(biāo)的提出，核能作為清潔能源迎來了快速發(fā)展的歷史機(jī)遇，然而我國(guó)陸生鈾資源比較匱乏，僅占世界鈾礦儲(chǔ)量的1%。因此開發(fā)非常規(guī)鈾資源具有重要的戰(zhàn)略意義。盡管海水中鈾儲(chǔ)量很高，總量約45億噸，是陸地1000多倍，但其濃度仍然很低。1噸海水中僅含有3.3毫克鈾，要從海水中提取鈾，如同大海撈針。
基于偕肟基團(tuán)修飾的高分子功能材料被認(rèn)為是目前比較理想的海水提鈾材料。合成偕胺肟基材料主要有基于偕胺肟的聚合物高分子小球、化學(xué)途徑制備的偕胺肟基纖維、輻射接枝途徑制備的偕胺肟基纖維、靜電紡絲、吹氣紡絲等。
海水環(huán)境復(fù)雜和現(xiàn)有海水提鈾吸附劑的海洋環(huán)境適應(yīng)性不佳，是影響海水提鈾技術(shù)應(yīng)用的主要原因。目前，海水提鈾材料面臨的挑戰(zhàn)是偕胺肟基吸附材料的吸附性能受環(huán)境影響很大，實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的吸附容量普遍高于真實(shí)海水中的吸附容量；官能基團(tuán)沒有達(dá)到充分利用；一些接枝方法使材料的機(jī)械性能受到損失；偕胺肟基復(fù)合材料對(duì)吸附選擇性還需要進(jìn)一步提高。
低溫等離子體技術(shù)活化材料優(yōu)勢(shì)是活化材料表面，不會(huì)破壞材料體積結(jié)構(gòu)，待修飾單體不需要保護(hù)具有高效、方便、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，等離子體中活性粒子能量可以打開這些共價(jià)鍵重新組合。近日，中科院合肥物質(zhì)院等離子體所陳長(zhǎng)倫研究員課題組在等離子體技術(shù)制備偕胺肟復(fù)合材料用于海水提鈾研究中取得新進(jìn)展。
研究團(tuán)隊(duì)使用氧等離子體作為接枝手段，在纖維素表面制備具有多種自由基的結(jié)構(gòu)，并用于后續(xù)接枝活化。等離子體改性過程中被修飾的基底暴露于部分電離的氣體氣氛中，通過插入或取代先前的官能團(tuán)或產(chǎn)生用于表面接枝或隨后交聯(lián)的自由基，在基質(zhì)上產(chǎn)生新的化學(xué)官能團(tuán)，對(duì)基體內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)影響，保持基體固有的性質(zhì)避免了常規(guī)方法環(huán)境污染與輻射性。
該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，等離子體技術(shù)制備的偕胺肟化纖維素材料可以顯著提升鈾酰離子在低濃度情況下的富集。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)比了不同等離子體氣氛、功率與時(shí)間對(duì)高效海水提鈾中具有偕胺肟基復(fù)合材料的性能進(jìn)行了探索，此創(chuàng)新方法為制備改性海水提鈾吸附劑材料提供了新的思路。相關(guān)成果被國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Applied Surface Science接收。
(資料來源：合肥物質(zhì)科學(xué)研究院)
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