近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院核能安全所黃群英研究員項目組與南華大學(xué)先進(jìn)核燃料循環(huán)化工研究中心寧順艷教授團隊合作，研究制備了一種新型無(wú)機-有機雜化硅基吸附劑用于高酸環(huán)境中選擇性分離鍶，相關(guān)研究成果發(fā)表在化工領(lǐng)域期刊《環(huán)境化學(xué)工程雜志》（Journal of Environmental Chemical Engineering）上。 

　　核能的快速發(fā)展可有效緩解能源危機問(wèn)題，但其所產(chǎn)生的長(cháng)壽命放射性廢物的處理與處置仍然存在一系列困難與挑戰。在這些放射性核素中，放射性鍶（⁹⁰Sr，T_1/2 = 28.8 a，E_β = 0.54 MeV）因其高化學(xué)和生物毒性而被認為是危害較高的放射性核素之一。在高放廢液的玻璃固化過(guò)程中，因⁹⁰Sr衰變過(guò)程中持續釋放熱量將使玻璃基體不穩定并導致放射性核素浸出，因此在玻璃固化前須將90Sr從高放廢液中進(jìn)行有效分離，以有利于放射性廢物的進(jìn)一步深地質(zhì)處置。另外，其衰變產(chǎn)物⁹⁰釔（⁹⁰Y）可作為一種高效放射性藥物在醫療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。因此，將⁹⁰Sr從高放廢液中選擇性分離，既有利于放射性廢物的處理與處置，又可實(shí)現二次資源化利用。利用原位聚合法在多孔二氧化硅球內部構建苯乙烯-二乙烯苯框架制備的無(wú)機-有機雜化載體、負載至穩定載體（如SiO₂-P）內部制備成無(wú)機-有機雜化吸附材料，在核素分離領(lǐng)域表現出良好的應用潛力。 

　　項目組利用真空浸漬法制備了一種新型無(wú)機-有機雜化硅基吸附材料HEMAP/SiO₂-P，研究了該吸附材料在高濃度硝酸介質(zhì)（3 M HNO₃）中對鍶穩定核素的吸附行為。研究結果顯示，研究團隊制備的吸附材料具有良好的耐酸穩定性和吸附選擇性；該材料對鍶穩定核素具有較快的吸附速率，可在1分鐘達到吸附平衡；吸附機制為P=O官能團與鍶穩定核素之間的配位作用，且吸附過(guò)程伴隨著(zhù)能量的降低和電荷的轉移。該研究不僅開(kāi)發(fā)了一種新型無(wú)機-有機雜化硅基吸附材料，也為高酸環(huán)境下鍶的選擇性分離研究提供了相關(guān)實(shí)驗數據和理論依據。 

　　該項研究工作得到國家自然科學(xué)基金的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.110529　　

 

圖1 吸附過(guò)程與機理示意圖及材料的吸附選擇性結果