瞿金平院士华科大团队牛冉研究员 J. Hazard. Mater.:离子交换诱导多种效应促进微马达从非海水体系中去除铀
2024-11-26 来源:高分子科技
铀是核能不可或缺的资源,是极少数不产生温室气体的绿色能源之一。然而,由于铀的开采和提炼过程会产生放射性污染,其积累对生物的有害影响导致了严重的环境挑战。因此,以简便的方式从受污染的水中提取铀至关重要。吸附法因其操作简便、成本低廉且有效成为铀提取最常用的方法之一,其关键在于吸附剂的设计。然而,传统的吸附剂(如聚合物纤维、聚合物水凝胶和多孔材料)受被动离子传输的限制,吸附动力学和吸附容量较低。此外,大多数吸附剂在铀提取过程中需要对溶液进行化学预处理(如pH调节),可能会造成二次污染。因此,开发具有主动离子传输和局部pH调节功能的先进铀吸附剂对于快速铀去除至关重要。
近年来,能够将环境能量转化为自主运动的微/纳米马达(MNMs)在环境修复方面显示出巨大的潜力。MNMs的主动运动可以促进污染物和吸附剂的混合,从而加快处理效率。但目前现有的MNMs提取铀时仍然存在处理范围较短(静电吸引或短程电泳)和无法避免的二次污染。因此,迫切需要具有自主移动、主动泵送铀酰离子和自主pH调节的智能MNMs来解决上述问题。
图1 自驱动模块化微纳马达的构建
图2 模块化微纳马达的局部pH以及流场表征
图3 自驱动模块化微纳马达的铀吸附性能
图4 自驱动模块化微纳马达处理实际铀污染水体
图5 自驱动微纳马达的去除铀机理及微型装置验证
全文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136464
作者简介:
牛冉,华中科技大学化学与化工学院研究员、博士生导师、国家重点研发计划青年项目首席科学家,主要研究领域为功能高分子材料及微纳米机器人。目前以第一或通讯作者身份在PRL、PNAS、Sci. Adv.、ACS Nano、Adv. Sci., Small、Chem. Eng. J.、J. Hazard. Mater.、J. Mater. Chem. A、Energy Environ. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces等具有重要影响力的国际刊物上发表SCI论文70余篇,获授权专利5项,申请专利7项。主持承担国家自然科学基金、重点研发计划青年科学家项目、重点研发计划子课题等国家和省部级科技项目多项,并获得湖北省海外高层次人才计划、武汉英才等多项荣誉奖励。担任Rare Metals期刊 (中科院1区,影响因子6.3),Exploration、Energy Materials和Green Carbon期刊青年编委。
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