海水中蘊(yùn)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，而雜質(zhì)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(xué)院近代物理研究所科研人員利用鈾酰根（UO₂²⁺）和海水中主要雜質(zhì)離子（K⁺、Na⁺、Ca²⁺及Mg²⁺）在水合離子直徑上的顯著差異（圖a），創(chuàng)新性地提出了膜分離預(yù)富集鈾和傳統(tǒng)方法相結(jié)合的海水提鈾思路。 

　　為了達(dá)到膜分離預(yù)富集鈾的目地，科研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(zhì)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(jìn)行預(yù)富集鈾的要求。 

　　研究人員詳細(xì)研究了GO-Gly膜在單一離子溶液（圖b）和模擬海水（圖c）兩種體系下，對海水中鈾及主要雜質(zhì)離子的截留和富集性能。研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)離子濃度基本保持不變。GO-Gly膜所呈現(xiàn)的鈾和主要雜質(zhì)離子在截留和富集性能上的顯著差異，表明其可作為一個候選材料用于海水中鈾的預(yù)富集。膜分離預(yù)富集鈾和傳統(tǒng)方法相結(jié)合將有望大幅提高海水提鈾的效率。 

　　該工作得到了國家自然科學(xué)基金及西部之光青年學(xué)者項(xiàng)目的支持，成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊Chemical Engineering Journal (IF=13.27)上。 

　　　　文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136602 

　　圖：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(zhì)離子的分離和富集性能。（圖/初劍) 

　　   （核化學(xué)研究室 供稿）