纳米功用膜出马，完结公斤级海中“捞”铀实验

30万吨海水中才含有1公斤铀，提取难度远超“去粗取精”。世界各国一向致力于寻觅可大规划施行的海水提铀工业应用技能。但近年来海水提铀因为本钱过高遭到社会质疑，工程化海水提铀的低本钱解决方案甚少，更多研讨成果仅停留在实验室阶段。

近来，世界欧亚科学院院士、中国科学院上海高级研讨院(以下简称上海高研院)绿色化学工程技能研讨与展开中心姜标研讨员团队，历经近10年研讨，经过创制纳米纤维功用膜，成功展开了公斤级海水提铀实验。这是我国初次根据功用纳米膜的最大规划海水提铀实验，将有用推动我国海水提铀从实验室走向海洋，或将为缓解我国的“铀窘境”供给新途径。

大海“捞”铀并非易事

铀是核能工作展开的战略性原资料，而陆地铀的总储量仅够人类运用几十年，海水中赋存了约40亿吨铀，是陆地储量的近1000倍。

但从大海“捞”铀并非易事，海水提铀已成为极具挑战性的科技难题。姜标介绍说，一是海水中盐分高、成分十分复杂，并且海洋微生物对资料破坏性较大;二是海水中铀浓度十分低。此外，本钱高一向是海水提铀难以解决的问题，吸附资料的打破和海洋工程技能成为两个要害限制要素。

为此，姜标团队根据静电纺丝技能，成功制备了铀吸附速率快、吸附容量高、离子选择性好的纳米纤维功用膜。近10年间，他们完结了从实验室膜片到工业膜组件的批量生产，展开了上百次模仿循环吸附、脱附工艺验证。

近年来，美国能源部橡树岭国家实验室展开了一种新式铀吸附剂，在海水中吸附才能约3.94克/千克。姜标团队研制的铀吸附剂，其模仿溶液中的吸附才能是美国这一新式吸附资料的近8.8倍。“咱们研制的纳米纤维功用膜，强度和通透性很强，可重复运用，运用寿命长。”姜标表明，“一根1米高的圆柱工业膜组件，其有用吸附面积相当于一个足球场，全生命周期可吸附提取近600克的铀。”

“除了吸附性能好，这种纳米膜的离子选择性也需求极佳。纳米膜仅对铀离子选择性经过，对海水中钙、镁等其他20多种金属离子则不予‘答理’。”项目负责人之一、上海高研院副研讨员李继香说。

研讨团队先在青海省察尔汗盐湖展开实验。尽管实验成功，但湖上的基础设施因盐浓度过高而损毁，他们投进了10个膜组件，只回收2个。可是这次小范围实验为后期研讨团队展开海水提铀奠定了决心。

有望5年完结吨级实验

我国核电的快速展开，使得铀的年需求量将超越万吨，而我国铀年产量仅千吨，缺口很大。我国迄今没有树立海水提铀工厂。海试实验是海水提铀工业化的要害，也是海水提铀能否成功的试金石。

为了让海水提铀技能走出实验室，研讨团队已建成年产8万平方米的功用纳米膜生产线。2018年初次在东海海域施行了海水提铀演示，在1个月内成功取得近20克天然铀。2019年11月，姜标团队凭借产学研协作的方式，在南海海域建造了纳米膜公斤级海水提铀实验渠道以及配套洗脱渠道，完结了100余支膜组件的海试投进和循环吸附实验。一起，研讨团队树立了完好的铀吸附、洗脱、活化技能系统，并进行了技能经济性评价。

海洋工程本钱高是姜标团队展开海试实验亟须打破的一道大“坎”。姜标坦言，真实海试实验并不简单。要建造海试实验基础设施需求花费数百万元，实验室经费常常绰绰有余，这需求探究产学研协作形式，社会各方携手打破工业化难题。

此外，飓风、气候等要素也会对实验渠道产生影响，海洋污染物对资料的影响特别严峻。为此，他们不得不从头回到实验室，改善资料，进步其抗污染才能。根据现在海试实验的发展，团队完结了海水中提取铀产品的接连生产才能，下一步团队将进一步聚集提高产能。

我国现已清晰海水提铀路线图，铀资源开发从陆地转向海洋，已成为实际诉求。那么海水提铀何时从公斤级跃升到吨级?现在，研讨团队正联合中核集团旗下核电运转研讨(上海)有限公司，完善海洋工程施行技能。

2017年，该团队从海水提铀的本钱是500美元/公斤至1000美元/公斤，现在降到了约150美元/公斤，已挨近现在世界上陆地提取铀矿的130美元/公斤。“咱们从海水提铀的本钱还将有很大下降的空间，估计再过五至六年，有望与陆地提铀的本钱相等，到时有望完结吨级实验。”姜标说。