在核能利用和核事故處理中,放射性銫(137Cs)和鍶(90Sr)的去除仍是環境修復領域的重大挑戰。中國科學院福建物質結構研究所馮美玲教授團隊在Science China Technological Sciences發表了題為“Efficient removal of Cs+ and Sr2+ ions by the sustainable biomass composite membrane of K2xSn4-xS8-x/collagen fibers”的論文。該論文成功地研發了一種可持續的生物質復合膜(KTS-3/CFs),可高效、快速地去除水環境中的Cs+和Sr2+離子。
放射性銫(137Cs)和鍶(90Sr)由235U、239Pu等核燃料吸收中子發生裂變而來,具有強放射性和高生物毒性的特點。它們一旦遷移到環境中,將會對生態系統平衡和人類健康構成嚴重威脅。在此,該研究團隊通過機械球磨策略,基于“纖維造紙”原理將金屬硫化物離子交換劑(KTS-3)與膠原纖維(CFs)相結合,成功制備出兼具環境友好型和易操作性的KTS-3/CFs復合膜。 該復合膜具有如下優勢: (1) 高效吸附性能:KTS-3/CFs復合膜對Cs+和Sr2+的最大吸附容量分別達到82.34 mg/g和32.98 mg/g,且在寬pH范圍內(pH 2~12)表現出優異的吸附活性; (2) 快速動力學響應:該復合膜3 min內可去除50%以上的Cs+離子,20 min內Sr2+離子去除率超99%,適用于放射性廢水的緊急處理; (3) 高選擇性:即使在K+、Na+、Ca2+、Mg2+等干擾離子共存的情況下,KTS-3/CFs復合膜仍能高效選擇性地去除Cs+和Sr2+離子,且在湖水、河水、自來水等實際水樣中也表現出良好的去除效果; (4) 環境友好:膠原纖維作為可再生生物質材料,具有良好的水穩定性和可降解性,避免了傳統聚合物膜帶來的白色污染問題。 KTS-3/CFs復合膜不僅在實驗室條件下表現出色,其還具備實際應用潛力。通過真空過濾的方式,該膜可實現對溶液中Cs+、Sr2+的高效動態截留,且經多次循環使用后仍保持良好的吸附性能。這一技術能夠高效去除放射性廢水中的有害離子,為環境修復帶來了新的解決途徑。 |