先进的膜分离系统实现铪的高效分离富集

铪(Hf)在自然界中没有独立的矿石;它总是与锆(Zr)以均质形式紧密共生，仅占Zr的2%左右。

Zr和Hf具有相似的物理和化学性质。它们的中子吸收截面等核性质完全相反。此外，Zr和Hf具有相似的外层电子结构，由于镧系元素的收缩，原子半径和离子半径仅略有不同。因此，Zr和Hf的分离，尤其是Hf的富集是非常困难的。

在JournalofMembraneScience上发表的一项研究中，由中国科学院福建物质结构研究所杨帆教授领导的研究小组开发了一种先进的离子印迹膜(IIMs)分离系统，以实现高度Hf的高效分离和富集。

研究人员以Hf离子为印迹离子、N,N-二-2-乙基己基二甘醇酰胺酸(D2EHDGAA)为载体分子、三醋酸纤维素(CTA)为基础聚合物制备了离子印迹膜(IIMs)，IIMs应用于从氯氧化锆溶液中分离富集Hf。

他们发现，与聚合物包涵膜(PIM)和离子液体支持液膜(SLM)相比，IIM可以在1小时内将CHf/CZr从2.33:100增加到33.33:100，后者分别增加了3.33倍和3.67倍。分离因子(SF)分别增加了1.13和1.40倍。Hf的回收率为29.2%，分离-再生循环实验表明IIMs的稳定性较好。

此外，研究人员还透露，IIMs、PIMs和SLMs可以选择性地分离和提取氧氯化锆溶液中的Hf离子，对Hf的选择性按IIMs>PIMs>SLMs的顺序递减。这种选择性主要归因于IIMs和Hf模板离子的印记空穴与互补官能团之间的相互结构匹配。

该研究表明，IIMs作为从氯氧化锆溶液中高效分离和富集Hf的新思路，可能具有良好的工业应用潜力。