Spontaneous electrochemical uranium extraction from wastewater with net electrical energy production

铀 废水 吸附 萃取(化学) 电化学 化学 环境科学 废物管理 材料科学 电极 核化学 环境工程 冶金 色谱法 有机化学 物理化学 工程类
作者
Yin Ye,Jian Guo Jin,Wei Han,Shiyu Miao,Yanyue Feng,Zemin Qin,Xin De Tang,Cui Li,Yanlong Chen,Fan Chen,Yuheng Wang
出处
期刊: [Springer Science+Business Media]
卷期号:1 (10): 887-898 被引量:133
标识
DOI:10.1038/s44221-023-00134-0
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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