A Marine Bacteria-Inspired Electrochemical Regulation for Continuous Uranium Extraction from Seawater and Salt Lake Brine

海水 卤水 萃取(化学) 盐度 电化学 环境化学 化学 环境科学 海洋学 地质学 电极 色谱法 材料科学 冶金 有机化学 物理化学
作者
Linjie Yang,Yongchao Qian,Zhehua Zhang,Tingyang Li,Xiaoqing Lin,Lin Fu,Shengyang Zhou,Xiangyu Kong,Lei Jiang,Liping Wen
出处
期刊:Chemical Science [The Royal Society of Chemistry]
标识
DOI:10.1039/d4sc00011k
摘要

Oceans and salt lakes contain vast amounts of uranium. Uranium recovery from natural water not only copes with radioactive pollution in water but also can sustain the fuel supply for nuclear power. The adsorption-assisted electrochemical processes offer a promising route for efficient uranium extraction. However, competitive hydrogen evolution greatly reduces the extraction capacity and the stability of electrode materials with electrocatalytic activity. In this study, we got inspiration from the biomineralisation of marine bacteria under high salinity and biomimetically regulated the electrochemical process to avoid the undesired deposition of metal hydroxides. The uranium uptake capacity can be increased by more than 20% without extra energy input. In natural seawater, the designed membrane electrode exhibits an impressive extraction capacity of 48.04 mg-U per g-COF within 21 days (2.29 mg-U per g-COF per day). Furthermore, in salt lake brine with much higher salinity, the membrane can extract as much uranium as 75.72 mg-U per g-COF after 32 days (2.37 mg-U per g-COF per day). This study provides a general basis for the performance optimisation of uranium capture electrodes, which is beneficial for sustainable access to nuclear energy sources from natural water systems.
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