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27
2026
-
06
Water Research:磺化+光交联协同打造铀捕获膜
作者：
研究背景
随着全球向低碳能源结构转型，核能因其稳定的基荷供应和*低的碳排放而被视为未来清洁能源体系的重要支柱。然而，在核燃料循环以及铀矿开采和冶炼过程中，不可避免地会产生含铀废水。这类废水若处理不当，不仅会导致水生生态系统的长期污染，还会造成宝贵核燃料资源的流失，从而对环境安全和战略资源回收构成双重威胁。因此，开发*、稳定且可再生的铀吸附材料，已成为实现放射性污染修复与可持续核资源回收协同目标的关键科学挑战。在各种分离技术中，吸附技术因其工艺简单、处理效率高和材料可再生性好等优势，逐渐成为铀回收领域的研究热点。
本文摘要
传统的用于从核废水中提取铀的偕胺肟基吸附剂，受限于吸附容量与机械稳定性之间的权衡。本研究通过磺化聚芳醚腈的磺化与紫外辅助硫醇-烯点击交联的协同作用，设计了一种稳健的自支撑吸附膜。光交联烯丙基的引入构建了一个刚柔并济的三维网络，该网络在保留功能位点可及性的同时，抑制了过度溶胀和结构塌陷。在此结构中，电负性的磺酸/磺酸根基团通过增强亲水性和静电相互作用，促进U(VI)的扩散和局部富集，从而促进了后续以偕胺肟为主导的铀酰螯合作用。该膜展现了高达488 mg g⁻¹的铀吸附容量，在24小时内达到吸附平衡，并且在七次循环后仍保留约87%的容量。约2.3 MPa的拉伸强度超过了大多数已报道的同类材料，显示了改善的结构稳健性。密度泛函理论计算进一步揭示了偕胺肟位点对U(VI)的内在亲和力强于磺酸根基团，支持了以偕胺肟为主导的螯合机制，并辅以磺酸介导的富集作用。这项工作为处理含铀废水的复杂水环境中稳健的铀吸附膜提供了一种有前景的结构设计策略。
总 结
本研究通过磺化与紫外辅助硫醇-烯点击交联的协同策略，成功制备了兼具高铀吸附容量和优异结构稳定性的C-DB-sPEN-AO-A自支撑膜。该膜利用磺酸基团增强亲水性和静电吸引，促进U(VI)的扩散与局部富集，同时通过偕胺肟基团实现主导的螯合捕获。经优化（60%磺化度、15 wt% PETMP交联剂），膜展现了488 mg g⁻¹的饱和吸附容量、~2.3 MPa的拉伸强度，并在七次循环后保持约87.9%的初始容量。DFT计算进一步证实偕胺肟对U(VI)的配位亲和力远强于磺酸基团，揭示了"磺酸辅助富集—偕胺肟主导螯合"的协同吸附机制。该工作为处理含铀废水的复杂水环境提供了一种兼具高吸附效率与长期运行稳定性的膜材料结构设计新思路。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/d8idX9KSne-sld0znJqpXQ
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