[发明专利]基于SERS微流控联的多点检测循环吸附系统

说明书

本发明公开了基于SERS微流控联的多点检测循环吸附系统，属于提铀技术领域，基于SERS微流控联的多点检测循环吸附系统，包括与控制系统相连接的可切换式吸附系统和废液处理系统，可切换式吸附系统和废液处理系统之间连接有循环系统，循环系统包括狭长检测管道、污水排放阀、回流循环管道和污水循环阀，狭长检测管道内部连接有多点检测机构，可实现每次铀酰离子在可切换式吸附系统中接受吸附后对污水进行实时多点检测，且多点检测设置于狭窄的管道中，大大缩小了检测面积，实现全方位无死角检测，大大提高了检测精确度，并且根据实时检测数据通过控制系统控制未达指标的污水回流至吸附系统中，实现多次循环吸附，实现最终的高效排放。

技术领域

本发明涉及提铀技术领域，更具体地说，涉及基于SERS微流控联的多点检测循环吸附系统。

背景技术

随着全球资源日益减少，人口不断增加，为了防止社会、政治及环境因素影响能源供应安全，造成全球经济问题，人们开始对工业金属和矿物的非常规储备形式进行探索和利用。铀的主要来源是沥青铀矿UO，铀矿分布较为集中，只有15个国家的经济可采铀矿储量能达到发展核能发电的要求，其中澳大利亚和哈萨克斯坦两个国家共占33%。以目前的铀资源消耗速率，全球铀矿资源储量可维持核电发展80-120年；但到2050年，全球人口总数将超130亿，新兴经济不断发展，能源需求也随之翻倍。过去20年，尽管美国及发达国家人均能源消耗逐渐降低，但全球层面的能源消耗依然提高了30%；预计到2040年，核能发电量比现在多一倍，保证铀资源储量成为解决能源安全问题的关键。

铀在海水中以Ca[UO(CO）]的稳定态存在，浓度为3.3μg L，尽管浓度很低，但由于全球海水体积庞大，铀资源总数经估算可达45亿吨，是传统陆地铀矿资源的1000倍，足以满足人类核能发电可持续发展数千年。为了保证铀资源稀缺国家的铀资源供应，防止铀资源供应链发生急剧波动，因此发展成熟、低碳的海水提铀研究工作以满足人类对于能源的需求势在必行。

在海水提铀的研究中，对于铀吸附材料的性能考核是关键。目前研究铀吸附材料的性能主要采用柱吸附的形式，而对于铀吸附材料在真实海水中的吸附形式研究有缺失，而且研究设备的自动化程度较低，对铀吸附材料在吸附过程中的条件不可控。研制一套吸附条件可控，并且具备模拟真实海水中铀吸附材料的吸附形式的装置对于考察铀吸附材料的性能非常重要。

表面增强拉曼散射（SERS）是一种基于拉曼散射的新型痕量表征技术。SERS技术不需要复杂的前处理过程，检测耗时短、响应快、操作简便，且随着小型化拉曼光谱仪的普及，结合SERS基底，可以在复杂现场环境开展检测工作，是一种适合应用于核应急情况下的痕量铀酰离子现场检测的新兴技术。然而，现有SERS研究主要集中在铀酰离子的吸附规律和种态分析，对真实环境样品进行快速、准确、高通量现场检测的报道还很匮乏。