闭环式铀回收策略：热解灰化型氨基磷酸纤维用于复杂水体系多源铀提取

《Desalination》：Closed-loop uranium reclamation strategy: pyrolytic ashing type amino-phosphate fiber is designed for multi-source uranium extraction from complex water systems

本综述创新性地提出了一种闭环铀回收策略，通过设计热解灰化型氨基磷酸纤维（PAA-PANE），实现了从铀矿废水、高氟含铀废水及海水等多源复杂水体系中高效提取分散铀资源。该纤维展现出卓越的吸附容量（583.4 mg g?1）、快速平衡（1.5 h）及超高选择性（Kd > 2.0 × 106 mL g?1），吸附后纤维可经高温灰化（减重率>99.1%）回收铀氧化物（U3O8/UP2O7），为核能可持续发展与环境污染治理提供了新材料与技术路径。

　　

章节亮点

PAA-PAN_E纤维的制备

将聚丙烯腈纤维（PAN，1.0克）与氢氧化钠溶液（1.0 mol L^?1，100.0毫升）混合，在75°C恒温水浴中持续搅拌4.0小时。反应完成后，依次用盐酸（1.0 mol L^?1）和去离子水洗涤纤维至中性，得到干燥的预处理纤维（PAN_E）备用。取0.4克PAN_E纤维，与乙二胺（EDA，10.0毫升）、乙二醇（EG，5.0毫升）和去离子水（10.0毫升）混合，进行水热反应。

合成PAA-PAN_E纤维的表征

通过水热法在PAN纤维表面引入氨基和磷酸基团制备的PAA-PAN_E纤维，具有优异的亲水性、高效的吸附能力和出色的铀选择性吸附性能。通过扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线衍射（XRD）对铀吸附前后的PAN、A-PAN_E和PAA-PAN_E的形貌和结构进行了表征。SEM-EDS结果显示（图2a和S1），原始PAN纤维表面光滑，仅含有碳（C）和氮（N）元素。

结论

本研究以结构稳定的PAN纤维为基底材料，以氨基和磷酸基团为功能基团，制备了一种可自降解的绿色氨基磷酸改性纤维（PAA-PAN_E）。PAA-PAN_E的吸附容量高达583.4毫克每克，并且在五次使用循环后仍表现出优异的稳定性和耐久性。通过X射线光电子能谱（XPS）等分析方法初步解析了其吸附机理，揭示了活性基团-NH₂/-NH-、-OH以及P-O/P=O与U(VI)的配位作用是吸附的关键。

作者贡献声明

薛霞: 概念化，数据管理，研究调查，方法学，撰写初稿，审阅编辑。

廖志辉: 概念化，数据管理，研究调查，方法学，撰写初稿。

郭浩阳: 数据管理，研究调查，可视化。

张云龙: 形式分析，研究调查。

张国浩: 数据管理，研究调查，审阅编辑。

马春燕: 概念化，项目管理。

潘宁: 概念化，验证。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的、可能影响本工作报告的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了海水提铀项目（项目号 HNKF202216 (36)）、成都市科技计划项目（项目号 2024-YF05-01130-SN）、国家自然科学基金（项目号 22206156, 42430715 和 42272357）、中国海水提铀技术创新联盟创新发展基金（编号 CNNC-HSTY-2024-012）以及国家自然科学基金优秀青年科学基金项目的资助。