氧化石墨烯可快速清除水中放射性物質

 

據物理學家組織網1月8日報導，美國萊斯大學和俄羅斯莫斯科國立羅蒙諾索夫大學的研究人員發現，氧化石墨烯具有非凡的吸附能力，能夠快速除去汙染水體中的放射性物質。相關研究報告發表在近期出版的英國皇家化學學會《物理化學化學物理》雜誌上。

 

科學家確定，原子厚度的氧化石墨烯薄片能快速地吸附在天然和人造的放射性核素上，並凝結成固體。這種薄片能夠溶於液體之中，也能輕易地大批量生產。氧化石墨烯會在導入模擬核廢物的數分鐘內凝固，迅速聚集最致命的毒素廢物，這一過程也將跨越多個pH值。

 

在此項研究中，研究人員主要致力於去除錒系元素和鑭系元素等放射性同位素。也就是從液體中而非固體或氣體中除去元素周期表中的30個稀土元素。雖然這些同位素並不親水，但卻可以隱匿於水中。而從人類健康和環境保護角度來看，這可謂是它們最不受歡迎的聚集地。

 

事實上，天然生成的放射性核素也不怎麼受歡迎，因為壓裂流體會在鑽井過程中將它們帶到表層。當地下水也從鑽井中流出，且放射性元素超過一定水平時，就會因高溫而不能再輸送回土壤中。此時就需要將受汙染的水體運送至其他地方進行儲存和處理，隨之而來的則是大筆的開銷。而使用氧化石墨烯能快速過濾放射性汙染物，顯著降低水力壓裂法等油氣回收方式的成本，對清理福島核電站等區域的汙染水源大有裨益。此外，採礦業也將收穫潛在的利益。基於對環境的擔憂，美國之前基本中斷了稀土金屬的開採，而其對於手機製造而言十分重要。

 

雖然氧化石墨烯的較大表面積決定了其吸附毒素的能力很強，但吸收速度之快仍出乎科研人員所料。這一速度具體由汙染物的構成所決定。對此，科學家以包含鈾和鈽的模擬核廢物以及鈉和鈣等可負面影響氧化石墨烯吸收效應的物質進行了測試。即使如此，氧化石墨烯也被證明效用要明顯優於膨潤土和活性炭等常用的核清理劑。

 

研究人員還強調，捕獲放射性核素並不會減弱它們的放射性，而是使其更易被處理。以福島核電站附近的區域為例，可通過將氧化石墨烯添加到以離子狀態存在的放射性物質溶液中，得到固體的核物質，並對其進行焚燒。在此過程中，氧化石墨烯會快速燃燒，僅剩下塊狀的放射性物質，便於重複利用。而低成本和可生物降解的特質也使氧化石墨烯成為了滲透性反應牆技術的合適之選，這對於原位地下水的修復而言具有相當的意義。（來源：科技日報 張巍巍）

 

 

 

 

 

特別聲明：本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要，並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性；如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用，須保留本網站註明的「來源」，並自負版權等法律責任；作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜，請與我們接洽。