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全北国立大学研究人员开发出一种创新的普鲁士蓝基电极，用于高效有效的铯去除

美通社

2026年2月18日，星期三，晚上10:32 GMT+9 3分钟阅读

全罗北道，韩国，2026年2月18日 /美通社/ – 由于高水溶性，放射性铯离子对人类健康和环境构成严重威胁。传统吸附剂如普鲁士蓝 (PB)，虽然在铯去除方面有效，但通常涉及复杂的制造工艺和高运营成本。研究人员现已开发出一种创新的电化学电极，通过在化学处理的碳布上沉积PB，实现了高铯吸附容量和优异的可重复使用性，具有在实际废水处理中的巨大潜力。

虽然被视为清洁和可持续的能源，核裂变仍需有效的放射性废物管理，并存在意外释放的风险。即使在正常运行条件下，核电站、放射性实验室和研究设施也会产生放射性废水，作为不可避免的副产品。这些废水含有多种放射性核素，可能通过环境途径扩散，给人类健康和生态系统带来重大风险。放射性同位素铯-137 (¹³⁷Cs) 特别危险，因为它具有高水溶性，能在生态系统中广泛扩散。

已有多种技术被研究用于从放射性废水中去除¹³⁷Cs，吸附和离子交换方法因其低成本和操作简便而受到广泛关注。在候选吸附材料中，普鲁士蓝 (PB) 由于其低毒性、化学稳定性和独特的晶体结构，成为一种有前景的选择，能够高度选择性地吸收Cs⁺离子。然而，PB最常以粉末形式存在，通常需要额外的加工步骤以实现实际应用，增加系统复杂性和运营成本。

由全北国立大学环境与生物资源科学学院整合环境生物技术系的张俊锡教授领导的研究团队，开发了一种利用商业碳布 (CC) 制备PB电极的创新方法。"在本研究中，我们结合了化学处理的碳布与普鲁士蓝，创建了一种能够通过电化学辅助吸附和解吸水中铯离子的电极," 张教授解释道。他们的研究成果于2025年12月20日在线发布，并于2026年1月1日发表在《化学工程杂志》第527卷中。

制备过程包括在导电基底如碳布上电沉积PB。 但碳布本身疏水，阻碍其与电解液的相互作用，导致PB沉积不均，降低了Cs⁺的吸附性能。为克服这一限制，团队对碳布在60°C下进行酸处理，去除石墨碳并丰富表面含氧官能团。处理后的化学改性碳布 (ACC) 显著改善了润湿性，实现了PB的均匀沉积。

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在测试中，PB-ACC电极表现出增强的电化学活性和较低的离子扩散阻抗，相较于未处理的碳布和未经处理的ACC。结果显示，PB-ACC在三小时内对Cs+的吸附容量达1173毫克/克——迄今为止PB基材料中最高的记录。此外，在反复吸附和解吸循环中，保持约97%的循环效率，展现出优异的可重复使用性和长期稳定性，非常适合实际应用。值得注意的是，即使在存在竞争离子的情况下，该系统对Cs+也表现出高选择性。

“我们的电化学辅助系统比传统方法提供了更快、更有效、更可持续的铯去除解决方案，” 张教授总结道。“这项技术将有助于保护公众健康和环境。”

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