核能产业链中，铀资源供给与环境安全治理是两项基础环节。随着绿色低碳转型推进，核能在能源结构中的作用更加突出，如何在保障资源安全的同时提升放射性污染防治能力，成为科研与产业共同面对的问题。近日，南华大学彭国文教授团队与曾庆意教授团队合作，聚焦海水提铀和放射性废水修复中的工程难点提出新思路，涉及的成果发表于国际期刊Journal of Hazardous Materials。问题上，海水蕴含大量铀资源，但浓度极低、共存离子复杂，且海洋环境容易导致材料污染和性能衰减；放射性废水修复则面临水质波动大、处理成本高、长期稳定性不足等挑战。长期以来，传统吸附材料普遍存吸附容量有限、对铀选择性不足、循环利用能力弱等瓶颈，制约了规模化应用。尤其在实际体系中，细菌滋生、无机盐干扰、pH变化等因素，常使实验室性能难以转化为工程能力。原因在于，铀形态复杂且容易与多种离子竞争结合，单一机理往往难以同时满足“高容量”“高选择性”“抗干扰”“易再生”。同时，材料在海水与复杂废水中易发生生物污损与结构老化，导致吸附位点被占据、传质效率下降。若再生依赖额外化学药剂或牺牲剂，不仅增加运行成本，也可能带来二次污染风险，继续抬高工程门槛。针对上述难题，研究团队设计并制备了新型光敏复合膜材料，通过在羧化纳米纤维素表面原位生长光响应性共价有机框架，实现结构与功能的一体化构建。在实验条件下，该复合膜表现出较高吸附容量和较强的铀选择性，并在一定循环次数后仍能保持较高去除水平。研究还指出其具备一定抑菌能力，在细菌存在情况下仍能维持较稳定的铀去除表现，以应对海水环境中生物污损对材料寿命与效率的影响。同时，团队对材料制造成本进行了测算，认为其具备进一步开展经济性评估与放大验证的基础。影响层面，此路线的意义不仅在于提升单次去除效率，更在于以“膜化、集成化、可连续运行”的工程形态，为海水提铀与废水修复提供更贴近应用场景的验证平台。团队构建了膜集成流通过滤系统，并在天然海水与实际废水中开展测试；报告的铀提取率与处理效果显示，该材料对复杂水体具有一定适应性，处理后废水中的铀浓度可达到相关排放限值要求。这为后续示范应用与工艺链条优化提供了数据支撑，也为核能全生命周期环境风险防控与资源保障提供了可参考的材料方案。对策上，该研究的关键在于提出“协同配位络合与光催化还原”的双重机制：其一，通过膜表面亲铀官能团实现对铀离子的定向配位，从源头提升选择性与抗干扰能力；其二，在光照条件下引入还原固化过程，将吸附态铀进一步转化为更稳定形态，降低解吸与二次释放风险，并通过抑制电子-空穴复合提升光化学过程效率。相比单纯依赖吸附的传统路线，这种“捕获—转化”一体化思路有助于在复杂水体中兼顾效率、稳定性与可循环利用。前景判断上，海水提铀与放射性废水治理具有长期性和系统性，材料突破只是产业化链条的起点。下一步仍需围绕连续运行条件下的耐久性、规模化制备一致性、全生命周期成本、光照条件与能耗匹配、固化产物处置与安全评估等环节开展更严格的工程验证。同时，面向不同水质场景建立标准化评价体系，推动材料性能指标与工程指标对接，将有助于加速从“可行”走向“可用、耐用、好用”。随着测试平台与应用场景的拓展，该类复合膜在核电相关废水处理、资源回收与环境修复等方向仍有进一步应用潜力。
从实验室材料创新到工程系统验证的推进，表明了面向能源安全与生态环境治理需求的研究取向。提铀技术的竞争，归根结底是效率、稳定性与成本的综合比拼。以更可持续的材料与工艺打通“海洋资源—废水治理—核能发展”链条，有望为更高水平的绿色低碳发展提供支撑。