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新型铀萃取分散办法完成水溶液中铀酰离子的一步法提取和固化

2020-09-10


  低碳排放的核能是办理天下日益增加的干净动力需求最有盼望的方案之一。铀是消费核能的紧张质料,其分散和提纯惹起研讨者的普遍兴味。溶剂萃取是现在最成熟的铀分散提纯技能。但是传统的萃取流程步调较多,必要举行反萃和进一步稀释等后续处置,才干到达分散富集目的金属离子的目标。由此带来一个顺手题目,即传统萃取历程每每陪同着少量的无机废液乃至放射性废液发生。这些废液如不克不及失掉妥善处置和处理,将给情况带来宏大的潜伏要挟。
  微观超分子自组装(Macroscopic supramolecular assembly,MSA)是超分子化学的研讨前沿。要完成微观标准的超分子自组装,有两个条件必需满意:一是组装模块之间要有分子间互相作用力;二是要有继续的驱动力推进这些组装模块互相接近,使他们的间隔到达纳米标准以下,让少量分子间互相作用力可以产生,从而完成微观自组装。马朗戈尼效应(Marangoni effect)是完成微观标准超分子自组装的一种抱负驱动力。但是,外表张力梯度惹起的马朗戈尼效应通常继续工夫较短,招致组装服从较低。


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                                      萃取系统中构成的富铀微观超分子组装体

   北京大学化学与分子工程学院沈兴海传授课题组和中国工程物理研讨院核物理与化学研讨所彭述明研讨员课题组互助,奇妙地将微观超分子自组装的思绪设计在萃取系统中,基于羟基功效化离子液体,开辟了一种新鲜、环保、高效的铀萃取分散办法,间接在离子液体-水界面处失掉一颗富铀的固体小球,乐成完成了水溶液中铀酰离子的一步法提取和固化。该办法在乏燃料后处置、含金属离子废水处置等范畴具有紧张的使用远景,并无望克制传统溶剂萃取系统流程繁琐、易发生少量放射性无机废液等诸多题目。
   这项事情不但丰厚了基于离子液体的萃取办法和萃取实际,还为微观超分子自组装范畴的一个紧张迷信题目即继续推进力题目的办理提供了新的途径。基于羟基离子液体特别的外表性子及其到场阳离子互换并与萃取剂和铀酰离子配位形成部分浓度变革这一特点,在界面发明了一连的马拉戈尼效应,办理了其继续工夫较短的困难,从而进一步完成了铀与配体螯合物从分子标准到介观标准再到微观标准的自组装。整个历程没有引入任何外力,是自觉的热力学历程。


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                                       富铀微观超分子组装体构成机理表示图

   相干研讨效果以“Uranium Capture Strategy based on Self-assembly in Hydroxyl-functionalized Ionic Liquid Extraction System”为题,于2019年5月20日宣布在英国皇家化学会期刊Chemical Communications(DOI:10.1039/C9CC02823D),沈兴海与彭述明为配合通讯作者。该研讨失掉国度天然迷信基金团结基金重点项目“离子液体中镧系元素的配位化学及其痕量离子的萃取研讨”赞助(项目编号:U1830202)。
泉源:北京大学新闻网
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