中国作为工业大国，能源供应的主要来源仍然是化石燃料。对化石燃料的依赖会导致大量温室气体产生。我国政府在第七十五届联合国大会上提出，中国将力争二氧化碳排放量于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。鉴于此，核电作为一种非常重要清洁能源引起了更大的关注。预计到2030 年，核电将提供全国8%至10%的电力。然而，核燃料的前处理和循环工艺过程中，会产生放射性的废气、废液和废渣。此外，放射性污染还会由于核泄露、放射性同位素的生产和放射性核素在工农业和医疗领域的应用中产生。放射性物质被排入或泄漏到环境之后，溶解的核素在没有适当处理的情况下，不可避免地进入水体中。而且有些核素半衰期长，当超过一定浓度时将严重影响人体正常的新陈代谢，导致各种严重疾病的发生。尤其是日本福岛核电站事故的发生，和近期的放射性水体排海问题，使得公众对放射性废物泄漏的担忧加剧。显而易见，放射性污染水体已成为严重影响人类健康的重大问题。

高效地处理和处置放射性污染水体已经成为迫切需要解决的重大问题之一。在面对放射性污染水体或突发核污染情况时，需要具有针对水体中放射性核素去除的相应的应急控制技术。放射性污染水体的处理与传统的废水处理理念不同，由于其放射性和对人体的危害性，放射性污染水体净化的最终目标和原则是放射性物质的稳定固化，以便进行最终处置。原则上在获得高去除效率的同时，产生的固体废物体积应该尽可能的小，即需要同时兼顾去污效率和浓缩因数。吸附和离子交换法应用于放射性污染水体处理，具有很大的潜力。应该注意的是，理想的吸附剂或离子交换材料不仅需要具有高吸附或交换能力，还应具有较高的稳定性。存在于真实放射性污染水体中的核素浓度，通常要比常见的共存离子浓度低几个数量级。基于此，亟需制备性能优异、选择性强、稳定性好、可批量生产的的新型吸附材料。在实际应用中，根据污染水体中放射性核素的种类、放射性活度的高低、污染水体量的大小及出水水质要求等因素，往往需要多种工艺的有机组合才能达到最佳处理效果，并同时需要考虑为放射性浓缩产物的最终处置创造良好条件。

针对水体中放射性碘核素和锶核素，张晓媛等研发了新型吸附材料和相应组合工艺，这些研究工作可为放射性污染水体处理提供新的技术路线。

新型二级逆流吸附-膜组合工艺用于高效去除水体中放射性碘核素

张晓媛等研发了新型纳米Cu2O/Cu改性活性炭吸附剂，可用于高效去除水体中放射性碘离子。此新型吸附剂制备工艺简单、节能、高效、环境友好无二次污染、极耐储存，并实现了从实验室到大批量的规模化生产。以此新型吸附剂为核心，建立了新型二级逆流吸附-膜组合工艺。此新型工艺可实现高效去除和固化水体中放射性碘离子，比传统的单级吸附效果提高了近9倍。

相关文献阅读：

Zhang Xiaoyuan, Gu Ping, Li Xiaoyuan, Zhang Guanghui. (2017) Efficient adsorption of radioactive iodide ion from simulated wastewater by nano Cu2O/Cumodified activated carbon. Chemical Engineering Journal, 322: 129-139.

Zhang Xiaoyuan, Gu Ping, Zhou Shishuai, Li Xiaoyuan, Zhang Guanghui, Dong Lihua. (2018) Enhanced removal of iodide ions by nano Cu2O/Cu modified activated carbon from simulated wastewater with improved countercurrent two-stage adsorption, Science of the Total Environment, 626, 612-620.

Zhang Xiaoyuan, Gu Ping, Zhou Shishuai, Dong Lihua, Zhang Guanghui. (2018) Large-scale synthesis of nano Cu2O/Cu–C for iodide removal in a novel countercurrent two-stage adsorption and membrane separator system. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 317.2, 959-968.

Zhang Xiaoyuan, Gu Ping, Zhang Guanghui. (2021). An integrated countercurrent two-stage adsorption and membrane separation process for decontamination of radioactive iodide water. Singapore International Water Week, Singapore.

正渗透预浓缩-吸附固化组合工艺用于高效快速去除水体中放射性锶核素

张晓媛等制备了具有高吸附容量和选择性的纳米层状钒硅酸钠新型吸附材料，实现了对水体中放射性锶在几秒内的超快速吸附，吸附容量可达174.3 mg/g。针对中低放射性污染水体具有体量大、核素浓度低的特点，将吸附与正渗透工艺组合，利用正渗透对放射性污染水体进行预浓缩，然后通过吸附将96%以上的放射性核素锶进一步固定在吸附剂上，使得放射性污染水体的最终体积减少达1000倍，实现了放射性污染水体体积减量化及放射性核素的固化。

相关文献阅读：Zhang Xiaoyuan, Liu Yu. (2020) Ultrafast removal of radioactive strontium ions from contaminated wastewater by nanostructured layered sodium vanadosilicate with high adsorption capacity and selectivity. Journal of Hazardous Materials, 398,122907.Zhang Xiaoyuan, Liu Yu. (2021) Integrated forward osmosis-adsorption process for strontium-containing water treatment: pre-concentration and solidification. Journal of Hazardous Materials, 414, 125518.Zhang Xiaoyuan, Liu Yu. (2021) Concurrent removal of Cu(II), Co(II) and Ni(II) from wastewater by nanostructured layered sodium vanadosilicate: competitive adsorption kinetics and mechanisms. Journal of Environmental Chemical Engineering, 9, 105945.

放射性污染水体净化技术：现状、挑战和未来发展方向

张晓媛等对放射性污染水体净化技术研究现状和挑战进行了系统分析，从技术发展、环境和人类健康影响等角度阐述了放射性污染水体应急储备新工艺发展的方向。

相关文献阅读：

张晓媛, 顾平, 张光辉.(2016) 纳米材料在放射性废水处理中的吸附应用. 环境化学, 35(10), 2162-2171.

Zhang Xiaoyuan, Gu Ping, Liu Yu. (2019) Decontamination of radioactive wastewater: state of the art and challenges forward. Chemosphere, 215, 543-553.

Zhang Xiaoyuan, Liu Yu. (2020) Nanomaterials for radioactive wastewater decontamination. Environmental Science: Nano, 7(4):1008-1040.