我国科研团队开发关键金属“绿色分离术”

仿生膜技术重塑金属提取：高选择性分离开启绿色回收新纪元

来源：科技日报

免费影视、动漫、音乐、游戏、小说资源长期稳定更新！ 👉 点此立即查看 👈

科技日报记者 宋迎迎

中国科学院青岛生物能源与过程研究所联合江汉大学、中国科学院理化技术研究所，于4月17日公布了一项关键金属分离技术的突破性进展。该团队开发出一种具有普适性的离子膜分离方法，能够高效、绿色且高选择性地从复杂溶液体系中提取铀、铜、金等战略性金属资源，直接应对传统工艺污染重、能耗高、选择性差的行业瓶颈。这项标志性成果已于4月16日发表于国际权威期刊《自然·纳米技术》。

当前，工业上提取关键金属主要依赖溶剂萃取技术。该方法虽有效，但严重依赖大量有机溶剂和酸碱试剂，导致运营成本高昂并伴随显著的二次污染风险。膜分离技术被视为理想的绿色替代方案，它仅依靠电场、压力或浓度差驱动，无需有机溶剂即可实现目标物富集。然而，高价态金属离子在膜内强烈的吸附作用，往往导致其传输阻力巨大、脱附困难，这一“吸附-传输”矛盾长期制约着膜技术在该领域的应用。

如何打破“强吸附必然导致低传输”的传统认知？研究团队从生物离子通道中找到了灵感。他们观察到，生物体内的钙离子通道呈现出“吸附越强，传输越快”的反常现象。基于此，团队提出创新构想：在人工合成膜中构建尺寸精确的一维纳米限域通道，并在通道内壁修饰对目标离子具有超高亲和力的功能位点，从而模拟生物通道的高效传输机制。

为验证这一仿生策略，团队选用结构可精准设计的共价有机框架材料作为基底。他们制备了孔径略大于目标离子的COF膜，并在其纳米孔道内密集修饰了对铀酰离子具有特异性螯合能力的偕胺肟基团。在实际海水测试中，该仿生膜在多种竞争离子共存的环境下，依然表现出对铀的稳定、高效富集能力与出色的离子选择性。

这一分离机制的强大之处在于其出色的可拓展性。研究指出，通过调整通道内壁的功能基团种类，该技术可灵活适配于铜、金等其他关键金属的分离回收。其核心机理能够兼容扩散渗析、电渗析及压力驱动过滤等多种膜过程，展现出广阔的应用潜力。

此项研究为战略性金属资源的绿色低碳回收提供了全新的技术范式。目前，团队正致力于攻克仿生离子通道分离膜的规模化制备技术，加速推动该实验室成果向产业化应用转化。

（研究团队供图）