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青島能源所開發出海藻酸鈉-DNA新型超高選擇性海水提鈾材料

文章來源：新能源網更新時間：2024-07-25 10:22:48

　　目前，陸地鈾儲量有限，而海洋存在豐富的鈾。因此，從海水中提取可以作為鈾的另一種來源，以確保核能滿足工業發展的需求。有研究發現，吸附是從海水中提取鈾的有效方法，但由于海水中鈾的濃度低且海水成分復雜，尤其受到釩離子的嚴重干擾，選擇性和高效吸附鈾具有挑戰性。因此，設計和合成用于從海水中高效吸附鈾的材料至關重要。

　　中國科學院青島生物能源與過程研究所綠色反應分離與過程強化技術中心高級工程師法蕓和研究員劉會洲，基于價格低廉的海藻酸鈉（SA）和功能性DNA鏈，采用一步滴定-鈣交聯自組裝法制備出具有半互穿網絡和高吸附能力的SA-DNA水凝膠微球。該微球可用于選擇性吸附鈾酰離子（UO22+）。通過DNA作為選擇性吸附位點，微球對鈾酰離子的親和力顯著提高，且選擇性是釩離子的43.6倍，這實現了對鈾酰離子的高選擇性吸附。

　　SA-DNA水凝膠微球大小約2毫米，包含較多微米級孔隙，以增強傳質并充分暴露活性位點。在25 ℃和pH=4.0條件下，該微球最大吸附容量為189.5 mg⋅g^-1。FTIR和XPS分析表明，鈾酰離子主要與DNA中磷酸二酯鍵的P原子和O原子配位，同時與微球上的羧基螯合。DFT計算表明，DNA和鈾酰離子形成了涉及U和O的配位結構。

　　這種新型吸收劑環境友好、成本低廉、易于合成，具有優異的機械堅固性和可回收性。這一成果對于推進從海水中選擇性提取鈾材料的開發工作具有重要意義。此外，特定DNA具有識別各種金屬離子的獨特能力，因而這種基于DNA的吸附劑可用于從海水中回收其他有價值的金屬離子。

　　相關研究成果以SA-DNA hydrogel microspheres for Ultra-Selective uranyl (VI) extraction為題，發表在《化學工程雜志》（Chemical Engineering Journal）上。

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