氧化钨用于治理核废水取得进展

近日，为获得酸性条件下对放射性核素具有高选择性和强去除能力的吸附剂，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所李家星课题组对过渡金属元素的氧化物进行研究，通过一步溶剂热法制备出的WO_X/C实现了对Sr(II)和Co(II)的高效去除，相关研究成果发表ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

据了解，研究所制备出用于处理核污染的氧化钨为紫色氧化钨（W₁₈O₄₉），采用的溶剂热法的工作原理类似于水热法，也是在特制的密闭反应容器(高压釜) 里完成工作，所不一样的是采用其他有机溶剂代替水作为反应介质，有机溶剂也起到了媒介、矿化和传递压力等作用，一般情况下有机溶剂的沸点比较低，所以在制备过程中所需要的反应温度相对较低，耗能较少；常见的溶剂为乙醇。

在工业中，紫色氧化钨被用于还原纳米钨粉的主要原材料，它具有很多优点，例如均匀多孔、强耐酸性、高热稳定性、低细胞毒性等。其中，W₁₈O₄₉表面存在的丰富的氧空位能为金属离子的固定和络合提供活性位点。此外，通过在其表面嫁接有机含碳官能团形成了WO_x/C纳米线网络，由于其疏松的空间结构，材料的比表面积大，这进一步增加了其对金属离子的固定能力，因此，以紫钨为基础的环保材料被科研人员广泛关注。

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所是我国主要的核物理科研机构之一，2017年，该院人造太阳项目“EAST”东方超环以实现稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行而创造了新的世界纪录，可见其在核能研究领域已经取得丰硕的成果，在未来的核能研究领域也必将大有作为。随着人类社会发展和对环保能源的重视，未来社会核能源将会发挥更加重要的作用，但不可忽视的是，放射性废水的有效处理是核能作为清洁能源的重要前提。

放射性废水按放射性活度高低分为高、中、低和弱放射性废水，废水来源包括核电站废水、铀矿选冶废水、乏燃料后处理废水以及医院、科研等单位产生的废水。乏燃料后处理废水主要包括乏燃料后处理和放射性物质分离制造过程产生的废水等，代表核元素包括¹³⁷Cs、⁹⁰Sr及铀、钚、超铀元素等，这些废水放射性浓度都很高，危险性极大。

目前，放射性废水的处理仍是我国环境保护面临的重大问题之一，伴随核能利用产生的放射性废水不断增加，放射性废水的处理将会成为未来核能利用必须妥善解决的问题。随着现有技术的不断成熟和提高，对传统的放射性废水处理工艺做进一步优化，根据不同的对象可以选择不同的处理和处置办法，可以更有效地达到减量化，资源化，无害化的目的。据了解，科学家发现，以氧化钨为前驱的W₁₈O₄₉/C材料对废水中污染性最强的两种核污染元素有特效。

实验结果表明，WO_x/C能够实现酸性条件下对Sr(II)和Co(II)的高效富集，尤其是Co(II)，能够在十分钟之内达到吸附平衡。通过对其吸附机理的研究发现，WO_x/C表面的氧空位和官能团C-O对金属离子的络合起关键作用。WOx/C的制备简单环保，对核素离子的吸附量大，在放射性水污染处理领域有广阔的前景。

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