中国科大在深度净化含99Tc放射性废水方面取得一系列重要成果

核电厂运行、核事故应急、乏燃料后处理与核设施退役、以及医用同位素应用等过程都会产生大量的对人类健康和生态环境构成潜在威胁的含99Tc放射性废水，发展含99Tc放射性废水高度减容和深度净化处理技术至关重要。

目前，99TcO4-的去除主要存在三大难点：①由于其半衰期长(2.13×105年)、溶解高性(11.3mol/L, 20℃)、流动性强(岩石矿物中低吸附容量)，99TcO4-极易迁移至地下水与周边环境。②99TcO4-会与铀、钚或锆形成溶剂化合物，在PUREX流程中铀钚分离时，99Tc会进入水相和有机相，极大增加铀钚分离难度。③高放废物高温玻璃固化时会产生挥发性的99Tc2O7，会增加放射性气体的析出，必须使用机械沉降分离设备，这会增加处理的难度和成本。因此，需设计有效且高效的99Tc去除方法以解决99TcO4-迁移和泄(xiè)漏(lòu)污(wū)染(rǎn)的(de)问(wèn)题(tí)。

双阳离子共价有机聚合物构建策略图

为此，核科学技术学院辐射防护课题组陈志副教授团队利用双阳离子策略通过两步法成(chéng)功(gōng)构(gòu)建(jiàn)了具有高电荷密度和丰富活性位点的双阳离子共价有机聚合物（DCOP）材料。光谱表征结合理论计算的结果显示，DCOP呈现片状结构，具有优越的多孔性和一定的热稳定性能，这是利于99TcO4-的去除。利用非放射性的ReO4-模拟研究，批量实验结果表明，DCOP对ReO4-具有超快的去除动力学(30 s内R> 99%)、高去除容量(708.9 mg/g)、高选择性(在NO3-和SO42-超过1000倍时R分别为77.5%和85.5%)、优异的稳定性(在1M HNO3, 1M NaOH, 240 kGy γ辐射等极端条件下)、良好的可回收性(6次)和高应用潜力(模拟Hanford废液中R为90.7%)。本研(yán)究(jiū)显(xiǎn)示(shì)了(le)双(shuāng)阳(yáng)离(lí)子(zi)共(gòng)价(jià)有(yǒu)机(jī)聚(jù)合(hé)物(wù)在(zài)提(tí)高(gāo)核(hé)废(fèi)水(shuǐ)中(zhōng)99TcO4-/ReO4-去(qù)除(chú)效(xiào)率(lǜ)方(fāng)面(miàn)的(de)巨(jù)大(dà)潜(qián)力(lì)，为(wèi)设(shè)计(jì)核(hé)废(fèi)水(shuǐ)处(chù)理(lǐ)的(de)高(gāo)性(xìng)能(néng)COP材(cái)料(liào)提(tí)供(gōng)了(le)新(xīn)的(de)有(yǒu)价(jià)值(zhí)的(de)策(cè)略(è)。相(xiāng)关成(chéng)果(guǒ)近(jìn)日(rì)以(yǐ)“Dual-cation covalent organic polymers with sufficient adsorption sites for enhancing99TcO4-/ReO4-removal”和(hé)“Polymer microspheres functionalized with a trialkylamine containing unequal alkyl chains as an anion exchange resin for efficient removal of ReO4-as a surrogate for99TcO4-”为(wèi)题分别发表于国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》和《Journal of Environmental Chemical Engineering》。这是自今年2月该课题组以“Synthesis and performance of guanidinium-based cationic organic polymer for the efficient removal of TcO4-/ReO4-”为题发表在国际知名期刊《Journal of Hazardous Materials》上以来，又一次取得的系列重要进展。