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我科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出關(guān)鍵金屬“綠色分離術(shù)”

來(lái)源：人民網(wǎng) 時(shí)間：2026-04-20 16:30

　　4月19日，記者從中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所獲悉，該所聯(lián)合江漢大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所，開(kāi)發(fā)出一種普適性關(guān)鍵金屬離子膜分離方法，可高效、綠色、有選擇性地提取鈾、銅、金等關(guān)鍵金屬資源。該方法有望解決傳統(tǒng)關(guān)鍵金屬資源提取技術(shù)高污染、低效率、高能耗的難題。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》上。

　　一直以來(lái)，關(guān)鍵金屬資源的提取主要依賴溶劑萃取法，該方法依賴大量有機(jī)溶劑、酸等化學(xué)試劑，不僅成本高昂，還會(huì)帶來(lái)環(huán)境負(fù)擔(dān)。相比之下，膜分離法無(wú)需有機(jī)溶劑，可在電場(chǎng)、壓力或濃度梯度驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)高效富集，被公認(rèn)為是最綠色、最高效的分離方法。然而，由于關(guān)鍵金屬離子價(jià)態(tài)高，天然易吸附，在傳統(tǒng)認(rèn)知中，吸附越強(qiáng)則越難脫附、更難以在膜內(nèi)傳輸，使得關(guān)鍵金屬離子的膜分離極具挑戰(zhàn)。

　　研究團(tuán)隊(duì)從生命系統(tǒng)中尋找靈感，他們注意到生物體內(nèi)的鈣離子通道具有“吸附越強(qiáng)，傳輸越快”的反常輸運(yùn)性能。受此啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)提出一個(gè)科學(xué)假說(shuō)：若能在人工膜材料中構(gòu)建寬度與單離子尺寸相當(dāng)?shù)囊痪S通道，并在其內(nèi)壁修飾對(duì)目標(biāo)金屬離子具有高親和力的功能基團(tuán)，則有望實(shí)現(xiàn)類似生物通道的高效分離性能。

　　為驗(yàn)證假說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)選擇了共價(jià)有機(jī)框架材料（COF）作為基礎(chǔ)平臺(tái)。研究人員選取了一種直徑略大于單個(gè)離子的COF膜，并在其孔壁上引入大量對(duì)鈾酰離子具有極強(qiáng)親和力的偕胺肟基團(tuán)。在真實(shí)海水測(cè)試中，即使面對(duì)高濃度競(jìng)爭(zhēng)離子，該膜仍能穩(wěn)定富集鈾。

　　進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這種仿生分離機(jī)制具有普適性。研究人員介紹，通過(guò)更換特異性吸附基團(tuán)，該方法可拓展至銅、金等多種關(guān)鍵金屬離子的分離回收。此外，這種分離機(jī)制也適用于各種膜分離方法，包括擴(kuò)散滲析、電滲析以及壓濾。

　　據(jù)悉，這項(xiàng)研究有望引發(fā)戰(zhàn)略性金屬資源提取技術(shù)的綠色變革。目前，研究團(tuán)隊(duì)正在攻克規(guī)?；圃旆骡}離子通道分離膜難題，以期推動(dòng)應(yīng)用。（宋迎迎）

　　責(zé)任編輯：沈馨蕊