Environ. Sci. Technol.接收我中心利用MOF材料去除高放废液中锝酸根离子的最新研究进展

  在高放废物长期储存的过程中，裂变产物⁹⁹Tc会对环境产生极大的影响:它的半衰期长，通常以TcO₄^-形式存在于水溶液中，水溶性高，由于其带负电荷，所以很难被一般的矿物或岩石吸附，容易随着地下水的迁移而进入生物圈中，从而给环境造成污染，因此研究材料对⁹⁹Tc的吸附固定是十分有必要的。
  本工作是首个报导用阳离子MOF材料去除TcO₄^-的工作。通过将过渡金属离子与四齿含氮中性配体构建出这种具有八重穿插结构的阳离子MOF材料，该三维阳离子MOF材料具有6.9Å的一维孔道（我们将其命名为SCU-100）孔道内含弱配位的NO₃^-作为抗衡离子。我们通过水、热和辐照稳定性的测试发现SCU-100具有良好的水、热稳定性且具有强耐辐照性能，体现出该材料能够适用于⁹⁹Tc的去除。吸附实验结果表明，该材料对ReO₄^-（TcO₄^-的类似物）吸附容量高达541 mg/g（K_d 值高达 1.9×10⁵ mL/g），与其他报导的无机阳离子材料相比，该材料吸附效果更好，动力学更快，30min内能将溶液里的TcO₄^-去除95%以上。模拟汉福德废液体系的吸附结果显示，在相同条件下SCU-100材料对TcO₄^-的去除比报导的首个能够解决放射性锝问题的纯无机阳离子骨架材料NDTB高70%左右，且动力学更快。同时，当大量竞争离子如NO₃^-, SO₄^2- , CO₃^2-和PO₄^3-存在时，SCU-100能选择性的去除TcO₄^-。β射线辐照后的样品，其结构以及吸附性能都能够保持不变。通过对吸附前后晶体的解析，我们发现SCU-100对ReO₄^-的吸附是一个单晶到单晶的转化过程。同时发现这种具有金属空位以及氢键网络的结构是SCU-100对ReO₄^-高选择性、高吸附容量去除的内在原因。本工作也表明这类阳离子MOFs材料对去除乏废料后处理中放射性阴离子具有潜在的应用性。