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08
2026
-
04
CEJ: 从吸附剂到膜体系, HOPO功能化MXene实现铀提取
作者：
背景
随着核能产业的发展，含铀废水的处理已成为环境安全的重要挑战。水中铀主要以UO₂²⁺形式存在，具有高迁移性和生物毒性，若处理不当将对生态系统与人类健康造成严重威胁。传统去除方法（如沉淀、离子交换、吸附等）虽具一定效果，但普遍存在选择性不足、分离困难或难以连续运行等问题。尤其是粉体吸附剂，在实际应用中面临固液分离困难和回收效率低等瓶颈。MXene因其高比表面积与负电表面被认为是潜在吸附材料，但其稳定性与选择性不足限制了实际应用。因此，开发兼具高选择性、稳定性与工程可行性的材料体系成为关键。
创新
本研究提出了一种HOPO功能化MXene自支撑膜，实现铀的选择性提取：
功能分子引入：将具有强配位能力的羟基吡啶酮通过共价键接枝到MXene表面，构建高选择性识别位点；
膜结构替代粉体吸附剂：通过真空抽滤形成自支撑膜，解决传统粉体材料难以分离与回收的问题；
多机制协同吸附：配位作用（主导机制）；静电吸附；轻微氧化还原作用；
性能显著提升：铀吸附容量达256 mg/g；对共存离子表现出优异选择性；具备良好循环稳定性；
结构与稳定性优化：提高膜的比表面积、亲水性及抗氧化能力，增强复杂环境适应性。
该设计实现了“功能分子识别+二维材料平台+膜工程”的协同整合。
意义
该工作在放射性废水处理与功能膜设计领域具有重要意义：
实现铀的选择性去除，并兼具可回收与连续运行能力；
将小分子螯合剂与二维材料膜有机结合，提升性能与稳定性；
从粉体吸附向膜分离转变，推动实际应用落地；
为其他放射性核素或重金属分离提供通用设计思路。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/7ZQeF0vyUJ-kZ4_Y5bTFVg
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