Abstract The oceans contain hundreds of times more uranium than terrestrial ores. Fiber‐based adsorption is considered to be the most promising method to realize the industrialization of uranium extraction from seawater. In this work, a pre‐amidoximation with a blow spinning strategy is developed for mass production of poly(imide dioxime) nanofiber (PIDO NF) adsorbents with many chelating sites, excellent hydrophilicity, 3D porous architecture, and good mechanical properties. The structural evidences from 13 C NMR spectra confirm that the main functional group responsible for the uranyl binding is not “amidoxime” but cyclic “imidedioxime.” The uranium adsorption capacity of the PIDO NF adsorbent reaches 951 mg‐U per g‐Ads in uranium (8 ppm) spiked natural seawater. An average adsorption capacity of 8.7 mg‐U per g‐Ads is obtained after 56 d of exposure in natural seawater via a flow‐through column system. Moreover, up to 98.5% of the adsorbed uranium can be rapidly eluted out and the adsorbent can be regenerated and reused for over eight cycles of adsorption–desorption. This new blow spun PIDO nanofabric shows great potential as a new generation adsorbent for uranium extraction from seawater.

The uranium level in seawater is ≈1000 times as high as terrestrial ores and can provide potential near-infinite fuel for the nuclear energy industry. However, it is still a significant challenge to develop high-efficiency and low-cost adsorbents for massively extracting uranium from seawater. Herein, a simple and fast method through low-energy consumption sunlight polymerization to direct fabrication of a poly(amidoxime) (PAO) hydrogel membrane, which exhibits high uranium adsorption capacity, is reported. This PAO hydrogel owns semi-interpenetrating structure and a hydrophilic poly(acrylamide) 3D network of hydrogel which can disperse and fix PAOs well. As a result, the amidoxime groups of PAOs exhibit an outstanding uranium adsorption efficiency (718 ± 16.6 and 1279 ± 14.5 mg g

By chemical cross-linking the amidoxime group onto dual-surfaces of natural ore materials, namely halloysite nanotubes (HNTs), an efficient adsorbent, AO-HNTs, is developed. AO-HNTs show high uranium adsorption capacity of 456.24 mg g-1 in 32 ppm uranium-spiked simulated seawater. In natural seawater, AO-HNTs reach the high uranium extraction capacity of 9.01 mg g-1 after 30 days' field test. The dual-surface amidoximated hollow nanotubular AO-HNTs exhibit more coordination active sites for uranium adsorption, which is attributed to the high and fast uranium adsorption capacity. Because of the stable natural ore structure, AO-HNTs also show long service life. Benefiting from the low cost of HNTs, the cost for uranium extraction from seawater is close to the uranium price in the spot uranium market, suggesting that AO-HNTs could be used for economical extraction of uranium from the oceans.

Abstract Highly efficient recovery of uranium from seawater is of great concern because of the growing demand for nuclear energy. The use of amidoxime‐based polymeric fiber adsorbents is considered to be a promising approach because of their relatively high specificity and affinity to uranyl. The surface area, hydrophility, and surface charge of the adsorbent are reported to be critical factors that influence uranium recovery efficiency. Here, a porous amidoxime‐based nanofiber adsorbent (SMON–PAO) that exhibits the highest uranium recovery capacity among the existing fiber adsorbents both in 8 ppm uranium spiked seawater (1089.36 ± 64.31 mg‐U per g‐Ads) and in natural seawater (9.59 ± 0.64 mg‐U per g‐Ads) is prepared by blow spinning. These nanofibers are obtained by compositing polyacrylamidoxime with montmorillonite and exhibit the increased surface area and more exposed functional amidoxime moieties for uranyl adsorption. The residual montmorillonite enhances the hydrophility and reduces the negative surface charge, thereby increasing the contact of the adsorbent with seawater and reducing the charge repulsion between negative amidoxime group and negative uranyl species ([UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− ). The finding of this study indicates that rational design of uranium recovery adsorbents by comprehensive utilizing the key factors that influence uranium recovery performance is a promising approach for developing economically feasible uranium recovery materials.