Добыча урана для атомной промышленности наносит колоссальный ущерб окружающей среде, который, по мере истощения запасов урана усугубляется все в большей степени. Менее опасной для экологии альтернативой существующим методам добычи урана может являться его извлечение из морской воды.

В рамках разработки альтернативных способов добычи урана американские исследователи представили процесс для создания привитых высокоэффективных адсорбционных материалов, способных доставать уран из воды.

Поскольку концентрация уранил-ионов в морской воде очень низкая, адсорбционные материалы, используемые для этого процесса должны отличаться особенно высокой эффективностью. Тщательного контролируя строение поверхности и пор абсорбента исследовательская группа из национальной лаборатории Оук-Ридж и Университета Теннеси способны значительно увеличить как скорость, так и емкость адсорбции нового полимерного материала.

Успех исследователей обусловлен использованной ими особой методикой полимеризации. Исследовательская группа Шенга Дая (Sheng Dai) начала работу над новым абсорбентом с получения пористой полимерной основы на основе мономера – винилбензилхлорида [vinylbenzyl chloride (VBC)] с сшивающим агентом – дивинилбензолом [divinylbenzene (DVB)]. Изменение соотношения винилбензилхлорида и дивинилбензоладает возможность изменять свойства поверхности, а также объем пор продукта.

Внутренние пространства получающихся в результате этой операции полимерных структур содержат много доступных атомов хлора, которые затем служат затравкой для следующей стадии полимеризации – радикальная полимеризация переноса атомов [atom-transfer radical polymerization (ATRP)]. Эта реакция позволяет исследователям вырастить цепочки полиакрилонитрила внутри пористого каркаса. Преимуществом процесса радикальной полимеризации переноса атомов является то, что длина цепочек одинакова и ее можно контролировать. На заключительной стадии полиакрилонитрил превращается в полиамидоксим, а амидоксимные группы имеют хорошее сродство по отношению к уранил-ионам.

Испытания нового материала на модели морской воды продемонстрировали, что новый материал позволяет добиться более полной и значительно более быстрой адсорбции уранил-ионов по сравнению с обычными адсорбентами на базе полиэтилена. Эксперименты показали, что адсорбционная способность нового материала существенно зависит от плотности распределения амидоксимных групп – параметра, который может задаваться с помощью размера пор и количества доступных атомов хлора в исходном нанопористом каркасе.

Дэй сообщает, что эти каркасы являются первыми субстратами радикальной полимеризации переноса атомов, в которых частицы активатора размещаются внутри нанопористой сетки. Разработанный способ может использоваться для производства широкого ряда полимерных нанокомпозитов, которые могут применяться, например в таких областях, как удаление ионов тяжелых металлов из растворов, а также новых катализаторов.