Collagen-based porous aerogel with high adsorption, excellent antibacterial properties, and structural stability for specific uranium capture in seawater

气凝胶 海水 吸附 多孔性 材料科学 结构稳定性 化学工程 化学 纳米技术 复合材料 冶金 地质学 有机化学 工程类 海洋学 结构工程
作者
Taotao Qiang,Tian Wang,Xiaonan Ruan,Xian‐Cheng Zhang,Ruilong Li,Longfang Ren
出处
期刊: 卷期号:7 (1) 被引量:9
标识
DOI:10.1186/s42825-025-00201-0
摘要

Abstract Uranium plays a pivotal role in nuclear energy production, and extracting it from seawater offers a promising solution to alleviate shortages in land-based uranium resources. However, the marine environment with ultra-low uranium concentrations, high salinity, and microbial activity poses significant extraction challenges, compounded by selectivity and cost limitations in current methods. In the present investigation, an anti-biofouling amino oxime-functionalized collagen/sodium alginate aerogel (CF-AO/SA) was fabricated using leather waste-derived collagen. The dual cross-linked CF-AO/SA network, enhanced by Zn 2 ⁺ incorporation, showed improved structural stability and antibacterial properties, as well as high uranium adsorption capacity, selectivity, and reusability. It achieved 320.7 mg g −1 in 14 ppm uranium solution and maintained 78.6% removal efficiency after five cycles. Additionally, the removal rate of uranium was 89% in simulated seawater. Field tests in Zhuhai's Jinwan District (113.35° E, 21.99° N) showed 5.16 mg g −1 uranium adsorption and excellent mechanical strength after 30 days in seawater. Furthermore, the production cost of CF-AO/SA was estimated at $3.652 per kilogram, which is lower than other reported adsorbents. The newly developed bio-based aerogel beads have substantial potential for practical applications for uranium capture in seawater and provide a novel high-value utilization way for leather wastes. Graphical Abstract
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