核能是清洁低碳、稳定高效的基荷能源，在实现“双碳”目标、确保能源安全等方面发挥着至关重要的作用。保证核燃料供应的安全和开采的环保是核能可持续发展亟待解决的关键问题。铀作为重要的基础核燃料，目前主要来自陆地矿山开采。根据核能的发展趋势预测，陆地铀储备将在百年内枯竭。同时，在铀矿的开采和提炼过程中会产生大量的含铀废水，威胁矿区周边生态环境安全。因此，铀矿废水处理及其资源化能够兼顾环境与能源效益，对减少核能产业的负面环境影响并缓解陆地铀资源的枯竭具有重要意义。

近期，西北工业大学生态环境学院王宇恒教授、陈帆副教授团队针对传统吸附方法和零价铁诱导的还原沉淀方法处理铀矿废水存在的瓶颈问题，通过空间解耦铀吸附还原和铁氧化反应，研发了一种自驱动型废水电化学提铀及同步产电工艺（图1），实现了稳定、高效的铀提取，同时输出净电能。结合同步辐射等现代分析技术探明了铀与电极之间的互作过程，厘清了铀电化学还原沉积的关键环节和调控机制，为铀矿废水处理的碳减排与资源化开辟了新途径。研究成果以“Spontaneous electrochemical uranium extraction from wastewater with net electrical energy production”为题，于2023年9月21日在线发表于Nature Water (doi: 10.1038/s44221-023-00134-0)，论文通讯作者为王宇恒教授和陈帆副教授。

图1 (a)自驱动废水电化学提铀工艺; (b)机械剥离法和(c)电极反转制备铀产品示意图

该研究工作得到了国家自然科学基金委员会项目的支持。近三年本团队聚焦于环境中铀元素迁移转化规律和废水提铀技术的研究，在Nature Water、Water Research、Chemical Engineering Journal、Journal of Hazardous Materials、Separation and Purification Technology、Frontiers of Environmental Science & Engineering等国内外顶尖学术期刊上发表SCI论文10余篇，为含铀废水的高效低碳处理提供了理论依据和技术支撑，助力我国“双碳”目标的实现。

（文字：黄琪、陈帆；审核：王宇恒）