近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院核能安全所科研人員開(kāi)發(fā)了一種新型無(wú)機-有機雜化硅基多孔吸附材料，用于硝酸環(huán)境中鍶的選擇性高效分離，研究成果發(fā)表在環(huán)境科學(xué)和工程領(lǐng)域國際知名期刊Journal of Hazardous Materials上。
放射性鍶（90Sr，T1/2 = 28.8 a，E = 0.54 MeV）因其高化學(xué)和生物毒性而被認為是最危險的放射性核素之一。在高放廢液的玻璃固化過(guò)程中，90Sr因衰變持續釋放熱量將使玻璃基體不穩定并可能導致放射性核素浸出，若將90Sr作一種特殊放射源或熱源進(jìn)行回收利用，可有效減少玻璃固化體體積，同時(shí)降低高放廢液的處置成本。因此，在玻璃固化前將90Sr從高放廢液中進(jìn)行有效分離，既有利于放射性廢物的進(jìn)一步深地質(zhì)處置及降低處置成本，同時(shí)又可實(shí)現二次資源利用。
針對上述問(wèn)題，該項目組在惰性環(huán)境中對多孔硅基載體SBA-15先后進(jìn)行氨基化和膦酸化改性處理，制備出一種新型硅基無(wú)機-有機雜化吸附材料CEPA@SBA-15-APTES，并研究了該吸附材料在10-10~4 M硝酸介質(zhì)中對88Sr穩定核素的吸附行為。研究結果顯示，該吸附材料在3 M硝酸的模擬高放廢液（HLLW）中對Sr的分離系數高于90；室溫下，該吸附材料在10-6 M和3 M硝酸溶液中對Sr的吸附分別在30分鐘和5分鐘即可達到吸附平衡。該材料在上述兩種溶液中對Sr吸附行為的機制不同：在10-6 M硝酸溶液中為H+與Sr之間的離子交換；在3 M硝酸溶液中為磷酸基團中的P=O和酰胺基團中的C=O與Sr之間的配位作用。該研究不僅提供了一種新型無(wú)機-有機雜化硅基吸附材料的制備方法，也為酸性環(huán)境中Sr的選擇性高效分離研究提供了相關(guān)實(shí)驗數據和理論依據。
論文第一作者為核能安全所博士研究生張世昌，通訊作者為黃群英研究員和南華大學(xué)的寧順艷教授。該研究工作是核能安全所與南華大學(xué)研究團隊合作開(kāi)展，得到國家自然科學(xué)基金的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133741
圖1 CEPA@SBA-15-APTES制備過(guò)程示意圖
圖2 CEPA@SBA-15-APTES對Sr的吸附選擇性
