苏大-王殳凹及合作者︱催化质子交换-水精馏新技术用于含氚核废水的高效净化

科匠文化 · 公众号 · · 2025-04-02 08:30

正文

请到「今天看啥」查看全文

本文来源于苏州大学官网！

一、研究背景：

目前，核电正常运行过程产生的含氚废水没有有效技术进行净化。核事故产生的含氚核污染水的高效处理更是核污染控制领域长期存在的技术难题，也是影响核电可持续发展的瓶颈问题。水精馏法被认为是目前最为成熟的含氚废水处理技术之一。然而，由于水与氚之间的沸点差异极小，分离因子极低，因此通常需要显著增加分离级数才能实现有效分离。这导致水精馏氚处理技术的分离效率低、设备成本高、运行能耗大，从而难以实际应用于含氚废水的净化处理。

二、文章简介：

针对这一问题，由王殳凹教授领衔的苏州大学放射化学研究团队基于前期在环境化学、分离化学、防护化学及同位素化学领域的系列研究基础，提出了催化质子交换（ Catalytic Proton Exchange ， CPE） - 精馏新分离机制，将具有快速质子交换路径的晶态多孔材料 MIL-101(Cr) 与传统精馏填料耦合，构建了汽 - 液 - 固协同传质体系，突破了传统水精馏体系中 “ 汽 - 液 ” 两相同位素交换的热力学限制，实现了水精馏分离效率的大幅提升，显著降低了水精馏氚分离技术的设备成本和运行能耗。近日，王殳凹教授团队与合作者在 Nature Sustainability 发表了研究论文，阐述了一种新型的催化质子交换 - 水精馏新技术用于含氚核废水的高效净化。该工作由苏州大学联合中核核电运行管理公司、苏州思萃同位素研究所有限公司、南京理工大学、四川大学、日本 CFORCE 株式会社、南京大学、中核四 0 四、中广核工程有限公司、湘潭大学等单位研究人员共同完成。苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室刘汉洲教授、博士生杨钱、博士生栾妮、副研究员陈黎熙、博士生张姝雅和代星副教授为该论文工作的共同第一作者，苏州大学王殳凹教授为通讯作者。

三、研究内容：

实验数据显示：研发的填料理论塔板数达到 35 块 / 米，比同等条件下报道的最优填料提升 94% ，总分离因子提高 2.56 倍；当处理 3.77×10 ⁵ Bq/L 含氚废水时，使用仅 2.59 米高的分离塔便可将氚化水浓度降至 1500 Bq/L ；在相同高度（ 10 米）下，新填料的总分离因子比已知最优填料高出四个数量级。该工作为未来工业级氚分离工艺的发展奠定了理论基础，并为同位素分离领域提供了具有良好应用前景的新技术方案。

四、致谢：

该工作得到了国家自然基金委杰出青年基金延续资助项目、科技部重点研发计划国际合作项目、江苏省科技厅等项目的支持。

点击文末「阅读原文」，直达文献。

Authors: Hanzhou Liu†, Qian Yang † , Ni Luan † , Lixi Chen † , Shuya Zhang † , Xing Dai † , Aiping Jin, Tianping Wang, Jie Shu, Nannan Shen, Jian Xu, Jia Li, Linwei He, Zhihong Xu, Gen Zhang, Cheng Gu, Hao Yang, Jianyu Chai, Liang Mao, Shikai Guo, Kaiming Liu, Peng Lin, Xiajie Liu, Xiaoping Ouyan, Yuelong Pan, Xueling Zhang, Zhifang Chai, and Shuao Wang *
Title: Catalytic proton exchange in water distillation for efficient tritiated water clean-up

Published in: Nature Sustainability , doi: 10.1038/s41893-025-01537-5

感谢您的关注 ！

关于我们

主营业务： 论文配图与期刊封面制作 、 文献解读的科普动画制作 、 期刊论文语言润色与内容指导 。投稿荐稿、发布招聘、商务合作、业务咨询等，可扫码联系小编，添加请备注： 姓名+单位+需求 。

网址：www.kejiangculture.com

邮箱：[email protected] (编辑部)、[email protected] (设计部)