通过酞菁功能化的胶原纤维实现超快铀捕获：迈向高效的核废水处理

《ACS ES&T Water》：Ultrafast Uranium Capture via Phthalocyanine-Functionalized Collagen Fibers: Toward Efficient Nuclear Wastewater Remediation

新型吸附剂PC-CF通过接枝酞菁染料基团于胶原蛋白纤维制备，其铀吸附动力学性能显著优于传统 amidoxime 材料（吸附速率常数提升16倍），吸附容量达0.524 mmol/g（pH5.0，333K），经8次循环仍保持92%容量，动态吸附效率超过99%。XPS与理论计算证实其通过四吡咯氮原子与铀酰离子低能结合（-2449.6 kJ/mol）实现高选择性吸附。

　　

从大量低浓度工业核废水中快速回收铀对于维持核能发展至关重要。本文中，通过将酞菁官能团接枝到胶原纤维上，成功制备出一种新型吸附剂（PC-CF）。与胺肟类功能材料相比，PC-CF表现出优异的吸附动力学和良好的重复使用性能。在pH 5.0、333 K的条件下，PC-CF的吸附容量高达0.524 mmol g^–1，吸附动力学参数也创下新纪录（吸附速率常数 k₂ = 1.243 g mmol^–1 min^–1），远超其他材料（如常用的胺肟基吸附剂，其吸附速率常数为0.071 g mmol^–1 min^–1），这凸显了基于酞菁的策略在实现超快铀提取方面的巨大潜力。XPS分析和理论计算表明，酞菁通过四个吡咯氮原子与铀酰离子结合，其相对较低的结合能（?2449.6 kJ mol^–1）解释了其对铀的高选择性。经过八次循环后，吸附容量仍保持92%，表明该吸附剂具有出色的重复使用性。值得注意的是，在动态吸附实验中（流速：0.5 mL min^–1），PC-CF在189个床层体积内仍能维持99%以上的铀去除率。这项工作表明，经过酞菁功能化的生物质吸附剂是快速高效从核废水中回收铀的一种有前景的方法。