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Nano-tentacled interconnected channels organic gel for rapid uranium extraction from seawater
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-08 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135784 Dagang Li 1 , Zheng Chen 2 , Fengqi Zhang 1 , Zilei Zhang 1 , Chongcheng Chen 2 , Dongxiang Zhang 3 , Xiyan Xu 1
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-08 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135784 Dagang Li 1 , Zheng Chen 2 , Fengqi Zhang 1 , Zilei Zhang 1 , Chongcheng Chen 2 , Dongxiang Zhang 3 , Xiyan Xu 1
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Due to dwindling terrestrial uranium resources and escalating ecological pressures, the long-term viability of uranium supply has become a critical concern. The immense uranium reserves in seawater present a potential solution, yet extraction technology faces dual challenges of efficiency and adaptability to complex marine environments. Current interconnected porous adsorbents, despite their high flux properties, are limited by low specific surface area and weak mechanical strength, which constrain their effectiveness. Here, inspired by the unique hierarchical structures of marine organisms, we describe an organic gel adsorbent with supermacroporous and interconnected channels (10 ∼ 100 µm) adorned with "nano-tentacle" structures. This design significantly enhances the specific surface area by 18 times, increasing adsorption sites and imparting antibacterial properties. Notably, this adsorbent maintains structural integrity and superior mechanical strength (1.32 MPa tensile and 2.44 MPa compressive strength) even when fully saturated. During a 23-day trial in natural seawater, a uranium adsorption rate of 0.332 mg g⁻¹ day⁻¹ was achieved. This work offers a pioneering approach for the design and fabrication of hierarchical structured adsorbents, highlighting the immense potential of extracting uranium from seawater for sustainable energy production.
中文翻译：
纳米触手互连通道有机凝胶，用于从海水中快速提取铀
由于陆地铀资源的减少和生态压力的升级，铀供应的长期生存能力已成为一个关键问题。海水中巨大的铀储量提供了一个潜在的解决方案，但提取技术面临着效率和对复杂海洋环境适应性的双重挑战。目前互连的多孔吸附剂尽管具有高通量特性，但受到低比表面积和弱机械强度的限制，这限制了它们的有效性。在这里，受到海洋生物独特层次结构的启发，我们描述了一种有机凝胶吸附剂，该吸附剂具有超大孔和互连通道 （10 ∼ 100 μm），装饰有“纳米触手”结构。这种设计将比表面积显著提高了 18 倍，增加了吸附位点并赋予了抗菌性能。值得注意的是，即使在完全饱和时，这种吸附剂也能保持结构完整性和卓越的机械强度（1.32 MPa 拉伸强度和 2.44 MPa 压缩强度）。在天然海水中为期 23 天的试验中，实现了 0.332 mg g⁻¹ day⁻¹ 的铀吸附率。这项工作为分层结构吸附剂的设计和制造提供了一种开创性的方法，突出了从海水中提取铀用于可持续能源生产的巨大潜力。
更新日期：2024-09-08
中文翻译：
纳米触手互连通道有机凝胶，用于从海水中快速提取铀
由于陆地铀资源的减少和生态压力的升级，铀供应的长期生存能力已成为一个关键问题。海水中巨大的铀储量提供了一个潜在的解决方案，但提取技术面临着效率和对复杂海洋环境适应性的双重挑战。目前互连的多孔吸附剂尽管具有高通量特性，但受到低比表面积和弱机械强度的限制，这限制了它们的有效性。在这里，受到海洋生物独特层次结构的启发，我们描述了一种有机凝胶吸附剂，该吸附剂具有超大孔和互连通道 （10 ∼ 100 μm），装饰有“纳米触手”结构。这种设计将比表面积显著提高了 18 倍，增加了吸附位点并赋予了抗菌性能。值得注意的是，即使在完全饱和时，这种吸附剂也能保持结构完整性和卓越的机械强度（1.32 MPa 拉伸强度和 2.44 MPa 压缩强度）。在天然海水中为期 23 天的试验中，实现了 0.332 mg g⁻¹ day⁻¹ 的铀吸附率。这项工作为分层结构吸附剂的设计和制造提供了一种开创性的方法，突出了从海水中提取铀用于可持续能源生产的巨大潜力。
京公网安备 11010802027423号