埃及原子能管理局化學家團隊在《Polymer Bulletin》期刊發(fā)表研究，成功開發(fā)一種名為聚丙烯酸（乙烯基磺酸-共）[PAA(VSA-AN)]的新型輻射接枝聚合物。該材料能在強酸性溶液中高效吸附鋯(IV)和釔(III)離子，并實現(xiàn)兩者的選擇性分離。測試顯示，其對鋯和釔的Zui大吸附容量分別達到142.2毫克/克和198.4毫克/克，且在使用0.05摩爾/升檸檬酸作為洗脫劑的情況下，可穩(wěn)定完成7次吸附-解吸循環(huán)而不損失性能。

該聚合物的合成利用伽馬輻射引發(fā)單體接枝共聚，將丙烯酸、乙烯基磺酸和共聚合于支撐骨架上，形成致密的官能團網(wǎng)絡。丙烯酸提供結(jié)合金屬陽離子的羧酸鹽位點，乙烯基磺酸引入寬pH范圍內(nèi)保持電離的強酸性磺酸基團，則通過腈基賦予材料機械與化學穩(wěn)定性。這種協(xié)同作用使材料兼具親水性與耐化學剝離能力。

系統(tǒng)優(yōu)化實驗表明，該材料在pH值為2.0的強酸性環(huán)境中吸附效率Zui高，分離因子Zui優(yōu)。這一條件高度契合實際水冶工藝與核廢料處理流程，無需額外中和即可直接應用，從而降低二次廢液生成成本。動力學分析證實，金屬離子攝取遵循準二級動力學模型，表明發(fā)生的是形成真實化學鍵的化學吸附，而非弱物理吸附，這有助于提升對化學性質(zhì)相似離子的選擇性并減少金屬泄漏。平衡等溫線數(shù)據(jù)緊密擬合Langmuir模型，說明吸附為均勻表面的單層過程，便于工程化計算處理量。熱力學參數(shù)顯示該過程為吸熱且熵增的自發(fā)反應，溫度升高有利于吸附進行。

在實際二元溶液分離演示中，聚合物優(yōu)先保留其中一種金屬而讓另一種穿透，隨后同樣使用0.05摩爾/升檸檬酸成功實現(xiàn)釔的選擇性洗脫與回收。鋯廣泛應用于核燃料包殼及正電子發(fā)射斷層掃描（PET）用的鋯-89放射性標記；釔-90則是重要的放射性治療同位素，其生產(chǎn)要求極高的核純度，必須與前驅(qū)體嚴格分離。相較于傳統(tǒng)的溶劑萃取、螯合樹脂或復合材料，該新型共聚物在合成方式、耐強酸性、雙金屬競爭吸附容量、溫和再生路線及多金屬選擇性方面展現(xiàn)出綜合優(yōu)勢。

該研究反映了分離科學向分子級定制聚合物吸附劑發(fā)展的趨勢。隨著核工業(yè)與醫(yī)用同位素領(lǐng)域?qū)︿喓歪惙€(wěn)定供應需求的持續(xù)增長，這種耐酸、可循環(huán)的金屬分離材料有望在工業(yè)金屬回收與分離工藝中獲得實際應用。研究團隊已為其建立系統(tǒng)的動力學、等溫線與熱力學定量基礎，為后續(xù)實驗室放大至工業(yè)化規(guī)模提供了可靠依據(jù)。