據物理學家組織網1月8日報道,美(měi)國萊(lái)斯大學和(hé)俄羅斯莫(mò)斯科國立(lì)羅(luó)蒙諾索夫大(dà)學的研究(jiū)人員(yuán)發現,氧化(huà)石墨(mò)烯具有非凡的吸附能力,能夠快速除去(qù)汙染水體中的放射性(xìng)物質。相關研(yán)究報告發表在近期出版的英國皇家化學學會《物理化學(xué)?化學物(wù)理學》雜誌上(shàng)。
科學家確定(dìng),原子厚度的氧化石墨(mò)烯薄片能快速地吸附在天然和人造的(de)放射性核素上(shàng),並凝結成固(gù)體。這種薄片能夠溶於液體之中,也能輕易地大批量生(shēng)產。氧化石墨烯會在導入模擬核(hé)廢物的數分鍾內凝(níng)固,迅速聚(jù)集最(zuì)致命的毒素廢物,這一過程(chéng)也將跨越多個pH值。
在此(cǐ)項研究中,研究人員主要致力於去除錒(ā)係元素和鑭係元素等放射性同位(wèi)素。也就是(shì)從液體中而(ér)非固體(tǐ)或氣體中除去元素周期表中的30個稀土元素。雖然(rán)這(zhè)些同位素並不親水,但卻可以隱匿於水中。而從(cóng)人類健康和環境保護角度(dù)來(lái)看,這可謂是它們最不受歡(huān)迎的聚集(jí)地(dì)。
事(shì)實上,天然生成的放(fàng)射性核素也不(bú)怎麽受歡迎,因為壓裂流體會在鑽井過程(chéng)中將它們帶到表層。當地下(xià)水也從鑽(zuàn)井中(zhōng)流出,且放射性(xìng)元素超過一定(dìng)水平時,就會因高溫而不能再輸送回土壤中。此時就(jiù)需要將受汙染的水體運送至其他地方進行儲存和處(chù)理,隨之而來的則是大筆的開銷。而使用氧化石墨烯能快速過濾放射性汙染物,顯著降低水力壓(yā)裂法等油氣回收方(fāng)式(shì)的(de)成本,對清理福島核電站等區域的汙染水(shuǐ)源大有裨益。此外,采(cǎi)礦業也將收獲潛在的利益。基於對(duì)環境的擔憂,美國之前基本中斷了稀土(tǔ)金屬(shǔ)的開采,而其對於手機製造(zào)而言十分重(chóng)要。
雖然(rán)氧化石(shí)墨(mò)烯的較大表麵積決定了(le)其吸附毒素的能力很強,但吸收速(sù)度之快仍出乎科研人員所(suǒ)料。這一速度具體由汙染物的(de)構成(chéng)所決定。對此,科學家以包含鈾和鈈的模擬核廢物以及鈉和鈣等可負麵影響氧化石墨烯吸收效應的物質進行了測(cè)試。即使如此,氧化石墨烯也被證明效用要明顯優於膨潤土和活(huó)性炭等常用的核清理劑。
研究人員還強調,捕獲放射性核素並不會減弱它們的(de)放射性,而是使(shǐ)其更易(yì)被處理。以福島核電站附近的區(qū)域為例,可通過將氧化石墨烯添加到以離子狀態存在的放(fàng)射性物質溶液中,得(dé)到固體的核物質,並對其進行(háng)焚燒。在此過(guò)程中,氧化石墨烯會快速(sù)燃燒,僅剩下塊狀的放射性物質,便於重複利用。而低成本和可生物(wù)降解的特質也使氧化石墨烯成為了滲透性反應牆技術的合(hé)適之選(xuǎn),這對於原位地下水的修複而言具有相當的意義。
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