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中国科学院福建物构所冯美玲团队/生物质复合膜高效去除放射性铯和锶

文章来源：新能源网更新时间：2025-06-20 14:46:56

在核能利用和核事故处理中，放射性铯（137Cs）和锶（90Sr）的去除仍是环境修复领域的重大挑战。中国科学院福建物质结构研究所冯美玲教授团队在Science China Technological Sciences发表了题为“Efficient removal of Cs⁺ and Sr²⁺ ions by the sustainable biomass composite membrane of K_2xSn_4-xS_8-x/collagen fibers”的论文。该论文成功地研发了一种可持续的生物质复合膜（KTS-3/CFs），可高效、快速地去除水环境中的Cs⁺和Sr²⁺离子。

放射性铯（137Cs）和锶（90Sr）由235U、239Pu等核燃料吸收中子发生裂变而来，具有强放射性和高生物毒性的特点。它们一旦迁移到环境中，将会对生态系统平衡和人类健康构成严重威胁。在此，该研究团队通过机械球磨策略，基于“纤维造纸”原理将金属硫化物离子交换剂（KTS-3）与胶原纤维（CFs）相结合，成功制备出兼具环境友好型和易操作性的KTS-3/CFs复合膜。

该复合膜具有如下优势：

(1) 高效吸附性能：KTS-3/CFs复合膜对Cs⁺和Sr²⁺的最大吸附容量分别达到82.34 mg/g和32.98 mg/g，且在宽pH范围内（pH 2~12）表现出优异的吸附活性;

(2) 快速动力学响应：该复合膜3 min内可去除50%以上的Cs⁺离子，20 min内Sr²⁺离子去除率超99%，适用于放射性废水的紧急处理;

(3) 高选择性：即使在K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等干扰离子共存的情况下，KTS-3/CFs复合膜仍能高效选择性地去除Cs⁺和Sr²⁺离子，且在湖水、河水、自来水等实际水样中也表现出良好的去除效果;

(4) 环境友好：胶原纤维作为可再生生物质材料，具有良好的水稳定性和可降解性，避免了传统聚合物膜带来的白色污染问题。

KTS-3/CFs复合膜不仅在实验室条件下表现出色，其还具备实际应用潜力。通过真空过滤的方式，该膜可实现对溶液中Cs⁺、Sr²⁺的高效动态截留，且经多次循环使用后仍保持良好的吸附性能。这一技术能够高效去除放射性废水中的有害离子，为环境修复带来了新的解决途径。

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