⁹⁹Tc是乏燃料后处理过程中最为棘手的放射性核素之一，它半衰期长、毒性大，在水溶液中以⁹⁹TcO₄^?形式存在。在乏燃料后处理和核环境修复等领域，设计合成具有优异99TcO4?捕获性能的分离材料是一个重大挑战。目前，常用于去除分离⁹⁹TcO₄^?的材料多为阳离子型吸附剂。已经大规模使用的吸附剂材料是阴离子交换树脂（如IRA-400、IRA-401或 Purolite-A-520E等），但是它们低的吸附速率、有限的吸附容量仍需要进一步提高。近期，研究者们将目光投向新型多孔材料，制备了阳离子型的CNPs、MOFs、COFs、PAFs等用于去除⁹⁹TcO₄^?。虽然这些多孔材料展现了快速的吸附动力学、高的吸附容量以及良好的选择性，但是它们以粉末形式存在并且制备成本昂贵，阻碍了它们的实际应用前景。

  近期，东北师范大学朱广山教授团队联合中科院高能所石伟群研究员团队首次将聚合物纳米纤维吸附剂用于⁹⁹TcO₄^?的去除分离。相比于阴离子交换树脂，聚合物纤维吸附剂也是一类具有宏观形貌、有大规模使用潜力的吸附剂材料。在本项研究中，考虑到现有吸附剂的优势及不足、并克服传统纤维吸附剂传质阻力大、接枝效率低并且无法有效识别⁹⁹TcO₄^?的问题，作者通过静电纺丝技术并结合造孔和后接枝改性方法，获得了多孔的超支化季铵盐功能化的阳离子纤维。

图1：多孔阳离子纤维吸附剂的制备流程图。

图2：多孔阳离子纤维的SEM图和氮气吸附脱附曲线。

图3：多孔阳离子纤维吸附剂静态吸附⁹⁹TcO₄^?/ ReO₄^?的性能。

  多孔结构和超支化季铵盐可以有效提高功能基团接枝密度，提高吸附容量。此外，多孔结构还可以降低传质阻力、提高吸附速率，并且多孔结构还可以增强功能基团的利用率。获得的多孔阳离子纤维吸附剂可以在1 min内去除97%的⁹⁹TcO₄^?，吸附平衡可以在20 min内完成，远远快于传统的阴离子交换树脂以及其他可成型的吸附剂。合成的多孔阳离子纤维吸附剂对⁹⁹TcO₄^?的模拟物ReO₄^?的最大吸附容量可以达到826 mg/g，这一数值高于目前报道的所有具有宏观形貌的阴离子交换树脂和大部分新型多孔材料。通过对纤维微环境的调控，多孔阳离子纤维吸附剂能在极端环境（如高酸/高碱性、高离子强度、强辐照）下实现ReO₄^?的选择性去除。

图4：多孔阳离子纤维吸附剂动态分离ReO₄^?的实验装置和性能。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202200618