Новости химической науки > Новый способ извлечения урана из морской воды

Впервые изученная ультраэффективная методика позволила изучить волокна полимеров, способные улавливать уран из морской воды. Результаты эксперимента могут заставить исследователей разработать более эффективные методы извлечения урана, который потенциально может выступать в качестве топлива для АЭС, из окружающей среды.

Исследование, проведенное в лаборатории Картера Абни (Carter Abney), показывает, что полимерные адсорбирующие материалы, связывающие уран, ведут себя не так, как до настоящего времени предполагали исследователи – эту информацию удалось получить с помощью спектроскопии тонкой структуры спектра рентгеновского поглощения, выполненной на усовершенствованной установке синхротронного излучения (расположена в Аргоннской национальной лаборатории США).

Рисунок из Energy Environ. Sci. (2016). DOI: 10.1039/C5EE02913A

По словам Абни, несмотря на низкие концентрации урана в морской воде, а также большое количество других металлов, сопутствующих урану, в ходе исследования удалось изучить локальное окружение атома урана и лучше понять механизм его связывания с волокнами полимера.

К изумлению исследователей, спектр полимерных волокон после контакта с морской водой значительно отличался от спектра, который они предсказывали на основании изучения спектров низкомолекулярных соединений и компьютерного моделирования. Исследователи сделали вывод, что традиционные подходы переноса свойств близких по структуре низкомолекулярных соединений на макромолекулы и полимеры просто не работают. По словам Абни, необходимо изучить системы в большем масштабе, а также использовать для предсказания их свойств более мощные компьютерные системы и более сложные расчетные модели.

Исследователь полагает, что такой анализ потребует значительных затрат времени и, возможно, разработки новых подходов. Так, невозможность применения к изученным системам классических представлений о соотнесении свойств высоко- и низкомолекулярных соединений обуславливается, например, тем фактом, что атом урана связывается не с отдельной амидоксимовой группой – несколько амидоксимовых фрагментов кооперативно связываются с уранил-катионом. В этом кооперативном связывании уже не могут участвовать ионы других металлов.

В перспективе Абни с коллегами планирует использовать полученную информацию для разработки адсорбентов, которые могли бы стать подспорьем для добычи урана, растворенного в морской воде, поскольку ожидаемый экономический эффект от такой технологии сложно оценить.

Источник: Energy Environ. Sci. (2016). DOI: 10.1039/C5EE02913A

метки статьи: #аналитическая химия, #квантовая химия, #межмолекулярные взаимодействия, #химическая технология, #химия полимеров