Molecular engineering of cationic polymer networks for enhanced 99TcO4−/ReO4− removal efficiency in extreme environments

阳离子聚合 咪唑 化学 位阻效应 吸附 聚合物 可重用性 动力学 化学工程 有机化学 计算机科学 量子力学 物理 工程类 程序设计语言 软件
作者
Shun-Mo Yi,Shouxin Zhang,Xin Liu,Wei Jiang,Ru‐Ping Liang,Jian‐Ding Qiu
出处
期刊:Materials Chemistry and Physics [Elsevier BV]
卷期号:306: 128032-128032 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.matchemphys.2023.128032
摘要

Removal of 99TcO4− from the nuclear fuel cycle remains a great challenge due to the harsh environment such as strong acid/alkali. Here, a methyl-rich cationic polymer network (TBT-TCB) was obtained by molecular engineering and used for 99TcO4− removal in extreme environments. The bulk methyl groups in the vicinity of imidazole units greatly enhance the base-resistance of TBT-TCB owing to the steric hindrance and electronic effects, which avoid OH− induced imidazole ring-opening reactions, resulting in a ReO4− (a surrogate of 99TcO4−) removal efficiency of 85% under 1 M NaOH. Meanwhile, the introduction of methyl groups into TBT-TCB enhances its hydrophobicity, resulting in improved affinity for the larger and less hydrophilic 99TcO4−. Consequently, TBT-TCB exhibits high removal efficiency even in the presence of strong competing ions, achieving a remarkable 84% removal rate in 1 M H2SO4. More importantly, TBT-TCB shows excellent robustness and reusability (>5 cycles), high absorption selectivity, and rapid adsorption kinetics for 99TcO4−/ReO4−. Furthermore, chromatographic column experiments with TBT-TCB have shown their great potential for industrial applications.

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