Enhanced and selective uranium extraction onto electrospun nanofibers by regulating the functional groups and photothermal conversion performance

吸附 萃取(化学) 海水 光热治疗 化学工程 选择性 纤维 化学 材料科学 核化学 纳米技术 色谱法 有机化学 冶金 催化作用 工程类 地质学 海洋学
作者
Dingyang Chen,Xinyue Zhao,Minsi Shi,Xingyu Fu,Wei Hu,Xiaohan Shi,Rui Zhao,Guangshan Zhu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:480: 148108-148108 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.148108
摘要

Uranium extraction from natural seawater is critical to addressing the shortage of uranium resources, but it is a giant challenge. The amidoxime-based adsorbent is regarded as one of the most promising materials for uranium capture, whereas still suffers from low adsorption site utilization and poor selectivity toward U(VI) against V(V). Herein, hyperbranched amidoxime group grafted photothermal electrospun fibers (AOPEI-C-PAN fibers) were reported for highly efficient uranium extraction from seawater. Carbon nanotubes (CNTs) were blended into the electrospun fibers to introduce the photothermal character. Hyperbranched grafting could improve the content of the amidoxime group and bring an assistant group (the amine group). Owing to the large content of functional groups, synergetic coordination interaction and photothermal conversion ability, the novel fiber adsorbents realized a fast adsorption rate (shortening the equilibrium time to 36 h from 60 h compared with the dark condition), high uranium uptake (1738.5 mg g−1 from the Langmuir model) from the uranium spiked seawater and excellent selectivity in U/V binary system (selectivity coefficient = 85.8). Furthermore, Ag nanoparticles could also be loaded onto the CNTs to endow the fibers with antibacterial activity, thereby preventing biofouling. As a result, the uranium extraction capacity of the fiber adsorbent reached 9.54 mg g−1 after 28 days’ simulated sunlight irradiation of contact with circular seawater, which is 62.0 % higher than that under dark condition. This study reveals that AOPEI-C-PAN fiber adsorbent holds great potential in practical uranium extraction applications.
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