Spontaneous electrochemical uranium extraction from wastewater with net electrical energy production

废水 吸附 萃取(化学) 电化学 化学 环境科学 电极 材料科学 冶金 环境工程 色谱法 物理化学 有机化学
作者
Yin Ye,Jian Jin,Wei Han,Shiyu Miao,Yanyue Feng,Zemin Qin,Xin Tang,Cui Li,Yanlong Chen,Fan Chen,Yuheng Wang
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-1715307/v1
摘要

Abstract Extracting uranium from uranium-mine wastewater is highly important from both the environmental protection and the resource preservation perspectives. However, conventional adsorption methods and zero-valent-iron induced reductive precipitation methods have intrinsic limitations. Here we demonstrate a spontaneous electrochemical (SPEC) method that spatially decouples the uranium-adsorption-reduction reactions and the iron oxidation reaction, enabling stable and efficient uranium extraction with net electrical energy output. U(VI) species are firstly adsorbed on a carbonaceous electrode, and subsequently reduced by electrons derived from iron oxidation. In simulated wastewater, the SPEC method achieves a 12 times higher uranium extraction efficiency without saturation of the carbonaceous electrode, in comparison with the adsorption method. In real wastewater, the uranium extraction efficiency reaches 352 mg∙g-1 during 60 h operation with simultaneous net electrical energy production (0.65 Wh∙m-2), and the operation cost is only 3.46~5.99 USD∙kgU-1. This work potentially opens a new avenue for cost-effective uranium recovery from mine wastewater.
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