青岛能源所开发出超高选择性海水提铀材料
【化工仪器网 项目成果】铀(Uranium)，是一种放射性金属元素，也是自然界中最重的原生元素之一。铀起初被用于瓷器的着色，后随着核裂变现象的发现，其作为核燃料的重要性逐渐凸显。同时，在医疗领域与科学研究以及国防军工等领域，铀也发挥着重要作用。例如，铀-238和钍-232的α粒子因其短程穿透深度，被用于癌症治疗，能够高效杀灭癌细胞；在地球化学研究中，铀的含量和同位素比例可用于分析地质年代和地球演化过程。
面对陆地铀储量有限且逐年减少的现状，科学家们开始探索从海水中提取铀的新途径。海洋中存在丰富的铀资源，总量约为45亿吨，是陆地含铀矿石的1000倍。然而，由于海水中铀的浓度极低(约3.3 ppb)且海水成分复杂，尤其是受到钒离子的严重干扰，选择性和高效吸附铀成为一大挑战。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所绿色反应分离与过程强化技术中心高级工程师法芸和研究员刘会洲，基于价格低廉的海藻酸钠(SA)和功能性DNA链，采用一步滴定-钙交联自组装法制备出具有半互穿网络和高吸附能力的SA-DNA水凝胶微球。该微球可用于选择性吸附铀酰离子(UO22+)。通过DNA作为选择性吸附位点，微球对铀酰离子的亲和力显著提高，且选择性是钒离子的43.6倍，这实现了对铀酰离子的高选择性吸附。
SA-DNA水凝胶微球大小约2毫米，包含许多微米级孔隙，以增强传质并充分暴露活性位点。在25℃和pH=4.0的条件下，该微球的最大吸附容量达到189.5 mg⋅g-1。研究表明，铀酰离子主要与DNA中磷酸二酯键的P原子和O原子配位，同时与微球上的羧基螯合。这种新型吸附剂不仅环境友好、成本低廉、易于合成，还具备优异的机械坚固性和可回收性。
青岛能源所的这一创新成果，对于推进从海水中选择性提取铀材料的开发工作具有重要意义。它不仅解决了陆地铀资源有限的问题，还为核能产业的可持续发展提供了新的解决方案。未来，随着技术的不断进步和应用的推广，这种新型吸附剂有望在核能、医疗、科研等多个领域发挥更大的作用，为人类社会的可持续发展贡献力量。
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