电场驱动下氨基化纳孔石墨烯膜对镧系与锕系元素的分离

The separationand recycling of radionuclides in high level radioactive waste disposal is one of the key problems. Liquid-liquid extraction and adsorption are the practical methods used to separate the actinides and lanthanides. This project will prepare amino graphen nano-pore membrane and use high-energy heavy ion beam to irradiate graphene, and combined with preparation techniques of the nuclear pore membrane, for preparation a large area, easily fixed, damaged hard nano-pores graphene; the effect of acidity, temperature and initial concentration on the separation of the actinides and lanthanides metal ions with nano-pores graphene, and separation kinetics and thermodynamics were studied deeply in order to clarify the mechanism of selective separation, to clarify the relationship between of ion irradiation and the formation mechanism of the pore. We firstly use the topic of nano-pores graphene to separate the actinides and lanthanides metal ions from spent nuclear fuel, and propose modified groups to bind metal ions, and use electric driving to increase ions through performance, to realize continuous and efficient separation of metal ions. a new method using the ions exchange interaction across grapheme membrane to achieve efficient separation of the complex ions, which will expand the range of applications of graphene in environmental governance, biomedical researches.

随着核能的和平利用和核电的不断发展，放射性核素的分离回收研究成为高放废物处理中的关键问题之一。国内外用于镧系与锕系元素分离提取的常用方法有萃取法，吸附分离法等。本课题拟将制备氨基化石墨烯纳米孔膜,利用高能重离子束辐照该功能石墨烯，结合核孔膜制备技术，制备出可用于分离金属离子的大面积、易固定、难破损的石墨烯功能材料；研究不同条件对石墨烯膜镧、锕离子分离效果的影响，并深入研究分离动力学和热力学，进一步弄清水溶液中纳孔功能石墨烯膜对镧、锕金属离子选择性分离机理，理清离子辐照与纳米孔形成机理的关系。模拟后处理系统来研究放射性环境中膜自身形貌的变化以及辐照后膜的分离效率的差异。拟制备大面积的分离膜，并设计出能为工业应用提供理论和实际指导的在线多级分离装置。这不仅为核燃料后处理的分离提供了新思路，也为环境科学、生命科学、化工分离及医疗制药等领域的发展提供新理论与新方法。

随着核能的和平利用和核电的不断发展，放射性核素的分离回收研究成为高放废物处理中的关键问题之一。国内外用于镧系与锕系元素分离提取的常用方法有萃取法，吸附分离法等。本课题利用高能重离子束辐照该功能石墨烯，结合核孔膜制备技术，制备出可用于分离锕系与镧系金属离子的大面积、易固定、难破损的石墨烯功能材料；研究不同条件对石墨烯膜对放射性废水中的诸多裂片元素和超铀元素进行了渗透性能研究，尤其是考察对镧、锕离子分离效果影响较大的各因素如温度，酸度，离子半径，离子电荷和外加电场等的影响，并深入研究分离动力学和热力学，进一步弄清水溶液中纳孔功能石墨烯膜对镧、锕金属离子选择性分离机理，理清离子辐照与纳米孔形成机理的关系。也模拟后处理系统来研究放射性环境中膜自身形貌的变化以及辐照后膜的分离效率的差异。制备出大面积的分离膜，并设计出能为工业应用提供理论和实际指导的分离装置。这不仅为核燃料后处理的分离提供了新思路，也为环境科学、生命科学、化工分离及医疗制药等领域的发展提供新理论与新方法。