在核能利用和核事故处理中,放射性铯(137Cs)和锶(90Sr)的去除仍是环境修复领域的重大挑战。中国科学院福建物质结构研究所冯美玲教授团队在Science China Technological Sciences发表了题为“Efficient removal of Cs+ and Sr2+ ions by the sustainable biomass composite membrane of K2xSn4-xS8-x/collagen fibers”的论文。该论文成功地研发了一种可持续的生物质复合膜(KTS-3/CFs),可高效、快速地去除水环境中的Cs+和Sr2+离子。
放射性铯(137Cs)和锶(90Sr)由235U、239Pu等核燃料吸收中子发生裂变而来,具有强放射性和高生物毒性的特点。它们一旦迁移到环境中,将会对生态系统平衡和人类健康构成严重威胁。在此,该研究团队通过机械球磨策略,基于“纤维造纸”原理将金属硫化物离子交换剂(KTS-3)与胶原纤维(CFs)相结合,成功制备出兼具环境友好型和易操作性的KTS-3/CFs复合膜。 该复合膜具有如下优势: (1) 高效吸附性能:KTS-3/CFs复合膜对Cs+和Sr2+的最大吸附容量分别达到82.34 mg/g和32.98 mg/g,且在宽pH范围内(pH 2~12)表现出优异的吸附活性; (2) 快速动力学响应:该复合膜3 min内可去除50%以上的Cs+离子,20 min内Sr2+离子去除率超99%,适用于放射性废水的紧急处理; (3) 高选择性:即使在K+、Na+、Ca2+、Mg2+等干扰离子共存的情况下,KTS-3/CFs复合膜仍能高效选择性地去除Cs+和Sr2+离子,且在湖水、河水、自来水等实际水样中也表现出良好的去除效果; (4) 环境友好:胶原纤维作为可再生生物质材料,具有良好的水稳定性和可降解性,避免了传统聚合物膜带来的白色污染问题。 KTS-3/CFs复合膜不仅在实验室条件下表现出色,其还具备实际应用潜力。通过真空过滤的方式,该膜可实现对溶液中Cs+、Sr2+的高效动态截留,且经多次循环使用后仍保持良好的吸附性能。这一技术能够高效去除放射性废水中的有害离子,为环境修复带来了新的解决途径。 |