海水中蘊藏有45億噸的鈾，是陸地鈾儲量的上千倍，能夠滿足未來核電長期發(fā)展的需求。但海水中的鈾濃度極低，雜質離子的濃度很高，使得海水中的鈾提取工作面臨巨大挑戰(zhàn)。
近期，中國科學院近代物理研究所研究人員利用鈾酰根（UO22+）和海水中主要雜質離子（K+、Na+、Ca2+及Mg2+）在水合離子直徑上的顯著差異，創(chuàng)新性地提出了膜分離預富集鈾和傳統(tǒng)方法相結合的海水提鈾思路。
為了達到膜分離預富集鈾的目地，研究人員充分利用氧化石墨烯（GO）膜良好的離子分離特性，制備出甘氨酸交聯(lián)的氧化石墨烯（GO-Gly）膜。甘氨酸的交聯(lián)不但克服了GO膜在水溶液中易溶脹的缺陷，而且膜的通道直徑滿足鈾和雜質離子分離的要求。更為重要的是，該通道尺寸在水溶液中可長期保持穩(wěn)定，滿足在海水中進行預富集鈾的要求。
研究人員詳細研究了GO-Gly膜在單一離子溶液和模擬海水兩種體系下，對海水中鈾及主要雜質離子的截留和富集性能。研究發(fā)現，該膜對鈾的截留率接近100%，并且僅明顯富集模擬海水中的鈾，而雜質離子濃度基本保持不變。GO-Gly膜所呈現的對鈾和主要雜質離子在截留和富集性能上的顯著差異，表明其可作為候選材料用于海水中鈾的預富集。膜分離預富集鈾和傳統(tǒng)方法相結合將有望大幅提高海水提鈾的效率。
相關成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。
GO-Gly膜（a）及其分別對單一離子溶液（b）和模擬海水（c）中鈾和雜質離子的分離和富集性能
來源：中國科學院近代物理研究所
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