科学家们展示了一种新的生物材料，这种材料既环保又经济，可以从海水中回收铀。
来自能源部橡树岭和劳伦斯伯克利国家实验室、加州大学伯克利分校和南佛罗里达大学的一个研究小组开发了一种材料，可以选择性地将溶解的铀与低成本聚合物吸附剂结合在一起。研究结果发表在自然通讯这项研究可能有助于突破从海洋中提取铀资源以实现可持续能源生产的成本和效率瓶颈。
“我们的方法是一个重大的飞跃，”合著者、ORNL化学科学部的Ilja Popovs说。“我们的材料是专为选择铀而不是海水中存在的其他金属而设计的，可以很容易地回收再利用，使其比以前开发的吸附剂更实用和高效。”
Popovs的灵感来自于嗜铁微生物的化学反应。细菌和真菌等微生物隐藏着一种被称为“铁载体”的天然化合物，从宿主体内虹吸铁等必需营养物质。“我们基本上创造了一种人造铁载体，以改善材料选择和结合铀的方式，”他说。
该团队使用计算和实验方法开发了一种新的官能团，称为“H2BHT”- 2,6-双[羟基(甲基)氨基]-4-morpholino-1,3,5-三嗪-优先选择铀酰离子，或水溶性铀，而不是来自海水中其他元素的竞争金属离子，如钒。
这一基本发现得到了原理证明H的良好表现的支持2BHT聚合物吸附剂。铀酰离子很容易被“吸附”，或结合到材料纤维的表面，因为H2二叔丁基对甲酚。该原型在增加铀储存空间的其他合成材料中脱颖而出，产生了一种高选择性和可回收的材料，比以前的方法更有效地回收铀。
通过一种实用的回收方法，盐水提取为陆地开采的铀提供了一种可持续的替代方案，可以维持核能生产数千年。
铀矿储量丰富，可通过含矿岩石和土壤的自然侵蚀在海水中补充。尽管铀的浓度很稀，每吨海水中约有3毫克铀，但世界海洋中铀的储量巨大，估计总计有40亿吨，是所有陆地资源总和的1000倍。
然而，自20世纪60年代以来，开发高效的铀吸附剂来利用这种潜在的资源一直是一个难以捉摸的探索。
ORNL的亚历山大·伊万诺夫说:“我们的目标是以低成本开发高效的吸附材料，这种材料可以在温和的条件下进行加工，以回收铀，并可重复用于多个提取周期。2二叔丁基对甲酚。
在美国能源部核能办公室燃料循环研究与开发项目的支持下，该团队专注于确定影响选择性的潜在因素，并利用新材料增加可回收铀的数量。
先前对偕胺肟基化合物的研究表明，钒比铀具有更强的吸引力，这可能难以克服。H的发展2BHT提供了另一种方法，使用非偕胺肟材料，在混合金属水环境中更好地瞄准铀。
选择性一直是高效吸附材料发展道路上的绊脚石。经过反复试验，早期的研究进展发现，偕胺肟基官能团能有效地与水中的铀结合，但回收钒的效果更好，尽管后者在海水中的浓度相对较低。
Popovs说:“结果是，偕胺肟基材料，目前商业吸附剂的领跑者，比铀更快地充满钒，而去除钒是困难和昂贵的。”
与温和或基本的处理溶液相比，用于去除钒的高浓度酸性溶液的费用增加，并且受到腐蚀性废物流的影响。此外，酸处理会损坏材料纤维，这限制了它们的重复使用，使得商业应用的成本令人望而却步。
Popovs说:“作为一个放大的概念，理想情况下，不需要的元素不会被吸附，或者在加工过程中很容易被剥离，材料可以重复使用几个周期，以最大限度地收集铀。”
不像vanadium-laden材料， H2BHT聚合物可以使用温和的碱性溶液进行加工，并可回收再利用。环保特性也为潜在的实际应用带来了显著的成本优势。
研究人员说，下一步是改进方法，以提高效率和商业规模的机会。这篇杂志文章发表在《铁载体激发的螯合剂从水介质中劫持铀》。
了下:产品设计
