海水中蘊(yùn)藏有45億噸的鈾，是陸地鈾儲(chǔ)量的上千倍，能夠滿足未來(lái)核電長(zhǎng)期發(fā)展的需求。但海水中的鈾濃度極低，雜質(zhì)離子的濃度很高，使得海水中的鈾提取工作面臨巨大挑戰(zhàn)。
近期，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所研究人員利用鈾酰根（UO22+）和海水中主要雜質(zhì)離子（K+、Na+、Ca2+及Mg2+）在水合離子直徑上的顯著差異，創(chuàng)新性地提出了膜分離預(yù)富集鈾和傳統(tǒng)方法相結(jié)合的海水提鈾思路。
為了達(dá)到膜分離預(yù)富集鈾的目地，研究人員充分利用氧化石墨烯（GO）膜良好的離子分離特性，制備出甘氨酸交聯(lián)的氧化石墨烯（GO-Gly）膜。甘氨酸的交聯(lián)不但克服了GO膜在水溶液中易溶脹的缺陷，而且膜的通道直徑滿足鈾和雜質(zhì)離子分離的要求。更為重要的是，該通道尺寸在水溶液中可長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，滿足在海水中進(jìn)行預(yù)富集鈾的要求。
研究人員詳細(xì)研究了GO-Gly膜在單一離子溶液和模擬海水兩種體系下，對(duì)海水中鈾及主要雜質(zhì)離子的截留和富集性能。研究發(fā)現(xiàn)，該膜對(duì)鈾的截留率接近100%，并且僅明顯富集模擬海水中的鈾，而雜質(zhì)離子濃度基本保持不變。GO-Gly膜所呈現(xiàn)的對(duì)鈾和主要雜質(zhì)離子在截留和富集性能上的顯著差異，表明其可作為候選材料用于海水中鈾的預(yù)富集。膜分離預(yù)富集鈾和傳統(tǒng)方法相結(jié)合將有望大幅提高海水提鈾的效率。
相關(guān)成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal上。
GO-Gly膜（a）及其分別對(duì)單一離子溶液（b）和模擬海水（c）中鈾和雜質(zhì)離子的分離和富集性能
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所
