海水提鈾用偕胺肟基纖維吸附材料的研究進展

黃 晨，毛承凱，姚運友，傅夢韜，馬紅娟

上海大學 環境與化學工程學院，上海 200444

隨著人類社會的發展，能源問題逐漸成為現代社會面臨的全球性問題。這不僅是因為作為傳統能源的煤炭、石油等化石燃料是不可再生的，而且它們的開采還會帶來許多環境問題。我國在2016年開始正式簽署的《巴黎協定》中指出，至2020年，非化石能源占一次能源消費的比重將達到15%左右；至2030年，非化石能源占一次能源消費的比重將達到20%左右[1]。在核電“十四五”及中長期發展建議中，也明確指出“到2035年，核電在運規模達7 000萬千瓦左右，在建規模達到3 600萬千瓦左右”[2]。同時我國也明確提出“3060”碳目標，即2030年實現“碳達峰”，2060年實現“碳中和”。所以開發一種清潔高效的能源顯得尤為重要。

發展核能可以有效解決這一問題，據計算1千克煤只能發3度電，而1千克鈾(235U)卻能發800萬度電，相當于2 700噸煤釋放的熱量[3]。陸地鈾礦作為主要來源，只有地球上少數的15個國家擁有足以促進核能發電的儲量。以目前的消耗速度陸地鈾礦僅能維持到未來的80～120年[4-5]。幸運的是經過勘探發現，海洋U儲量約為45億噸，是陸地儲量的1千倍[6]。但是海水提鈾存在一定的挑戰，因為需要面對復雜的海洋環境，極低的U濃度(約為3.3 μg/L)，穩定的存在形式(Ca2UO2(CO3)3或[UO2(CO3)3]4-)和多樣的競爭離子(如表1[10]所示，海洋中幾乎富含所有的天然元素)[7-10]。由于海水提鈾的意義以及挑戰，海水提鈾被列為可以改變世界的七種化學分離方法之一[11]。自20世紀50年代開始，來自不同的研究團隊……