Новости химической науки > Извлечение ядерного топлива из морской воды

Исследователи из США разработали лиганд, способный к селективному комплесообразованию с уранил-катионом. В перспективе такой лиганд может оказаться полезным для извлечения урана из морской воды.

Содержание урана в морской воде менее 3,3 миллионных долей. В относительных количествах это немного, однако при пересчете на абсолютные количества получается, что общие запасы урана, сосредоточенные в мировом океане, составляют 4,5 миллиарда тонн, что значительно превышает запасы урана, сосредоточенные в рудах, локализованных на поверхности суши. Выделение урана из морской воды представляет собой непростую задачу, поскольку этот металл образует прочный карбонатный комплекс.

Линьфень Рао (Linfeng Rao) с коллегами из Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли заявляет, что циклический имид-диоксимный лиганд – глутаримиддиоксим может конкурировать с карбонат-анионом, образуя прочный комплекс с уранил-анионом.

В соответствии с оценками, запасы урана в мировом океане составляют более 4,5 миллиарда тонн.

Рао отмечает, что строение уранил- глутаримиддиоксимного комплекса характеризуется двумя необычными особенностями – протоны обеих оксимных групп (–CH=N–OH) перенесены с атома кислорода на атом азота , а центральная имидная группа (–CH–NH–CH–) депротонирована, в результате чего однозарядный лиганд тридентатно координируется с уранил-катионом (с участием двух атомов оксимного кислорода и атомом имидного азота. По словам Рао, такая конфигурация позволяет добиться делокализации заряда по системе сопряжения лиганда, что обеспечивает дополнительную прочность координации лиганда с уранил-катионом.

Марк Антонио (Mark Antonio), специалист по разделению ионов их Национальной Лаборатории Аргонны отмечает, что было бы интересно выяснить, каким образом новый лиганд ведет себя при одновременном присутствии в реакционной смеси пероксид-аниона, образующего с уранил-катионом еще более прочный комплекс, чем карбонат-анион. Пероксид-анион вполне может образовываться в верхних слоях Мирового Океана в результате воздействия солнечного ультрафиолета. Он добавляет, что результаты исследования однозначно демонстрируют того, что новый лиганд может селективно связываться с уранил-катионом в присутствии практически всех катионов, которые могут быть обнаружены в морской воде.

Еще одним перспективным методом применения нового лиганда может быть уменьшение концентрации урана в воде в случае его утечек из-за нештатных ситуаций на АЭС или инфраструктурах по переработке урановых руд.

Источник: Dalton Trans., 2012, DOI: 10.1039/c2dt30978e

метки статьи: #аналитическая химия, #вопросы экологии, #неорганическая химия, #органическая химия