U 13:00 sati po lokalnom vremenu 24. kolovoza 2023. japanska nuklearna elektrana Fukushima Daiichi pokrenula je ispuštanje nuklearno zagađene vode u more. To je izazvalo veliku zabrinutost u svijetu. Kineski veleposlanik u Japanu Wu Jianghao uložio je svečani prosvjed japanskoj vladi zbog ispuštanja nuklearno zagađene vode Fukushime u more; Kineska glavna carinska uprava: potpuna obustava uvoza japanskih vodenih proizvoda; Južnokorejski premijer: Južna Koreja će zadržati nepromijenjenu zabranu uvoza vodenih proizvoda iz japanske Fukushime.
Nuklearna kanalizacija, kao što naziv implicira, je otpadna voda koja sadrži radioaktivnost. Kao što je visoko radioaktivna otpadna voda nastala u nesrećama nuklearnog curenja ili rashladna voda u izravnom kontaktu s nuklearnim gorivom. Stručnjaci kažu da nuklearna otpadna voda nije jednaka nuklearnoj otpadnoj vodi. Nuklearna kanalizacija još je štetnija jer sadrži 64 vrste nuklearnih radioaktivnih tvari uključujući tricij.
Nuklearna kanalizacija sadrži mnoge radioaktivne elemente, poput urana, plutonija, cezija, stroncija, joda i kobalta. Neki od njih imaju duga vremena poluraspada, kao što je poluživot urana-238 koji iznosi 4.5 milijardi godina i poluživot plutonija-239 koji iznosi 24,000 XNUMX godina. Ovi radioaktivni elementi predstavljaju ozbiljne opasnosti za ljudsko tijelo i okoliš, poput karcinogenosti, teratogenosti i mutagenosti. Ovisno o različitim izvorima i okolnostima, koncentracije i udjeli različitih radioaktivnih elemenata u nuklearnom otpadu variraju, ali obično daleko premašuju međunarodne standarde i sigurnosna ograničenja.
Ako se nuklearna otpadna voda ispušta u okoliš bez odgovarajućeg tretmana, to će imati ozbiljan utjecaj na ekosustav i zdravlje ljudi. Radioaktivne tvari mogu se prenositi vodom, tlom, zrakom, hranidbenim lancima itd., što rezultira povećanjem doze zračenja u organizmima, uzrokujući razne bolesti i mutacije gena. Stoga obrada i zbrinjavanje nuklearne kanalizacije mora slijediti stroge sigurnosne standarde i norme kako bi se izbjegla moguća curenja i nezgode.
Tehnologije za pročišćavanje nuklearnih otpadnih voda koje se obično koriste u raznim zemljama su sljedeće:
- Metoda kemijskog taloženja
Metoda kemijskog taloženja je metoda koprecipitacije agensa za taloženje i radionuklida u tragovima u otpadnoj vodi. Hidroksidi, karbonati, fosfati i drugi spojevi radionuklida u otpadnim vodama uglavnom su netopljivi i stoga se mogu ukloniti tijekom obrade. Svrha kemijske obrade je prenijeti i koncentrirati radionuklide u otpadnoj vodi u mali volumen mulja, tako da taložena otpadna voda ima malo preostale radioaktivnosti i može zadovoljiti standarde ispuštanja.
Prednosti ove metode su niska cijena, dobar učinak uklanjanja logaritamskih radionuklida i mogućnost obrade neradioaktivnih komponenti i njihovih koncentracija te fluidizirane otpadne vode uz značajnu fluidizaciju. Postrojenja za obradu i tehnologije koje se koriste imaju prilično zrelo iskustvo.
Trenutno se najčešće koriste sredstva za taloženje kao što su željezne soli, aluminijeve soli, fosfati i soda. Kako bi se pospješio proces koagulacije, dodaju se pomoćna sredstva za koagulaciju kao što su glina, aktivirani silicij i polimerni elektroliti. Za cezij, rutenij, jod i druge koncentrirane radioaktivne nuklide koje je teško ukloniti treba koristiti posebne kemijske taložnike. Na primjer, cezij se može ukloniti suprecipitacijom željeznog ferocijanida i bakrenog ferocijanida. Neki ljudi koriste netopljivi škrobni ksantat za obradu radioaktivnih otpadnih voda koje sadrže metal. Učinak tretmana je dobar, primjenjivost je široka, a stopa uklanjanja radioaktivnosti je >90%. To je flokulant ionske izmjene s izvrsnim učinkom. Budući da nema zaostalog sulfida pri pročišćavanju otpadnih voda, prikladnije je za pročišćavanje otpadnih voda.
- Metoda ionske izmjene
Mnogi radionuklidi su ionizirani u vodi, posebice radioaktivne otpadne vode nakon kemijske obrade taloženjem. Zbog uklanjanja suspendiranih i koloidnih radionuklida, ono što ostaje su gotovo ionske vrste, od kojih su većina kationi. Štoviše, radionuklidi postoje u malim količinama u vodi, tako da su vrlo prikladni za tretman ionskom izmjenom, a u nedostatku smetnji od strane neradioaktivnih iona, ionska izmjena može dugo raditi učinkovito. Većina kationskih izmjenjivačkih smola ima veliki kapacitet uklanjanja i veliki kapacitet izmjene za radioaktivni stroncij. Fenolna kationska smola može učinkovito ukloniti radioaktivni cezij, a mikroporozna kationska smola ne samo da može ukloniti radioaktivne katione, već i ukloniti cirkonij, niobij, kobalt u obliku koloida i rutenij u obliku kompleksa putem adsorpcije. Međutim, ovaj zakon ima fatalnu slabost. Kada je sadržaj radioaktivnih nuklida ili neradioaktivnih iona u otpadnoj tekućini visok, sloj smole će brzo prodrijeti i postati neispravan. Obično se smola koja se koristi za pročišćavanje radioaktivnih otpadnih voda ne regenerira, pa je treba odmah zamijeniti kad otkaže.
Metoda ionske izmjene koristi smolu ionske izmjene koja je prikladna za otpadnu tekućinu s niskim sadržajem soli. Kada je sadržaj soli visok, trošak obrade smolom za ionsku izmjenu veći je od troška selektivnog postupka. To je uglavnom zbog niske selektivnosti smole koja ima veliku korelaciju s radionuklidima. U pročišćavanju radioaktivnih otpadnih voda, korištenje elektrodijalize može povećati učinkovitost iskorištenja procesa ionske izmjene.
- Metoda adsorpcije
Adsorpcija je učinkovita metoda za uklanjanje iona teških metala iz vode korištenjem poroznih čvrstih tvari za adsorpciju i uklanjanje iona teških metala. Ključna tehnologija adsorpcijske metode je izbor adsorbensa. Najčešće korišteni adsorbenti su aktivni ugljen, zeolit, kaolin, bentonit, glina itd. Među njima je zeolit jeftin, siguran i lako ga je nabaviti. U usporedbi s drugim anorganskim adsorbensima, zeolit ima veći adsorpcijski kapacitet i bolji učinak pročišćavanja. Sposobnost pročišćavanja zeolita je 10 puta veća od sposobnosti drugih anorganskih adsorbenata, tako da je vrlo konkurentno sredstvo za obradu vode. Često se koristi kao adsorbent u procesima obrade vode, a također djeluje i kao ionski izmjenjivač i sredstvo za filtriranje.
Aktivni ugljen ima jak adsorpcijski kapacitet i visoku stopu uklanjanja, ali učinkovitost regeneracije aktivnog ugljena je niska, a kvaliteta vode u tretiranoj vodi teško može zadovoljiti zahtjeve za ponovnu upotrebu. Cijena je skupa, a primjena ograničena. Posljednjih godina postupno se razvija niz adsorpcijskih materijala s adsorpcijskim kapacitetom. Relevantne studije su pokazale da su kitozan i njegovi derivati dobri adsorbenti za ione teških metala. Nakon umrežavanja, kitozanska smola može se ponovno upotrijebiti mnogo puta bez značajnog smanjenja adsorpcijskog kapaciteta. Korištenje modificiranog sepiolita za obradu otpadnih voda teških metala ima dobar adsorpcijski kapacitet za Co i Ag, a sadržaj teških metala u pročišćenoj otpadnoj vodi znatno je niži od sveobuhvatnog standarda ispuštanja u kanalizaciju.
- Isparavanje i koncentracija
Metoda evaporativne koncentracije ima visok faktor koncentracije i faktor pročišćavanja, a uglavnom se koristi za pročišćavanje otpadnih voda srednje i visoke radioaktivnosti. Princip rada metode isparavanja je: radioaktivna otpadna voda se šalje u uređaj za isparavanje, a istovremeno se uvodi para za zagrijavanje koja isparava vodu u vodenu paru, dok radionuklidi ostaju u vodi. Kondenzirana voda nastala tijekom procesa isparavanja ispušta se ili ponovno koristi, a koncentrirana tekućina se dalje skrućuje. Metoda koncentracije isparavanja nije prikladna za obradu otpadne vode koja sadrži hlapljive nuklide i lako se pjeni; troši puno toplinske energije i ima visoke troškove rada; u isto vrijeme, potencijalne prijetnje kao što su korozija, kamenac i eksplozija moraju se uzeti u obzir tijekom projektiranja i rada. Kako bi se poboljšala iskoristivost pare i smanjili operativni troškovi, zemlje su uložile sve napore u razvoj novih isparivača, kao što su kompresijski isparivači pare, tankoslojni isparivači, vakuumski isparivači i drugi novi isparivači postigli su izvanredne rezultate.
- Tehnologija odvajanja membrane
Membranska tehnologija je relativno učinkovita, ekonomična i pouzdana metoda za pročišćavanje radioaktivnih otpadnih voda. Budući da tehnologija membranske separacije ima značajke dobre kvalitete efluenta, bez fazne promjene materijala i male potrošnje energije, membranska tehnologija se aktivno istražuje.
Membranske tehnologije koje se koriste u inozemstvu su: mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija , membranska filtracija polimera topivih u vodi, reverzna osmoza (RO), elektrodijaliza, membranska destilacija, elektrokemijska ionska izmjena, tekućinska membrana, feritna adsorpcijska filtracija, membranska separacija i anionska izmjenjivačka papirna membrana te druge metode.
Melaminska pjena, vrsta stabilne trodimenzionalne neto organske filtracijske podloge na nanomjernoj razini, veličine pora do 1nm, kapaciteta pora do 0.297cc/g, stope otvaranja pora do 98%. Može postići učinkovitu adsorpciju i filtraciju nuklearne kanalizacije, čak i većini vrsta adsorbenata koji se dodaju.
- Biološki tretman
Biološke metode obrade uključuju fitoremedijaciju i mikrobne metode. Fitoremedijacija se odnosi na novu tehnologiju tretmana na licu mjesta koja koristi zelene biljke i njihove autohtone mikroorganizme rizosfere kako bi zajedno radili na uklanjanju zagađivača u okolišu.
Iz postojećih rezultata istraživanja, primjenjive vrste tehnologija bioremedijacije uglavnom uključuju tehnologiju izgrađenih močvara, tehnologiju filtracije rizosfere, tehnologiju ekstrakcije biljaka, tehnologiju skrućivanja biljaka i tehnologiju isparavanja biljaka. Rezultati ispitivanja pokazuju da se gotovo sav uran u vodenom tijelu može obogatiti u korijenju biljaka.
Mikrobiološka obrada niskoradioaktivnih otpadnih voda nova je tehnologija koja se počela proučavati šezdesetih godina prošlog stoljeća. Provedene su neke studije o uklanjanju urana iz radioaktivnih otpadnih voda ovom metodom u zemlji i inozemstvu, ali većina njih je trenutno u fazi eksperimentalnog istraživanja.
S razvojem biotehnologije i dubinskim proučavanjem mehanizma interakcije između mikroorganizama i metala, ljudi su postupno shvatili da je korištenje mikroorganizama za pročišćavanje radioaktivnih otpadnih voda vrlo obećavajuća metoda. Mikrobne stanice koriste se kao biološka sredstva za obradu za apsorbiranje, obogaćivanje i obnavljanje radionuklida kao što je uran u vodenoj otopini, što ima visoku učinkovitost, nisku cijenu i nisku potrošnju energije. Štoviše, nema sekundarnog onečišćivača koji može postići cilj smanjenja radioaktivnog otpada i stvoriti povoljne uvjete za regeneraciju ili geološko odlaganje nuklida.
- Magneto-molekulska metoda
Istraživački institut za električnu energiju Sjedinjenih Država (EPRI) razvio je metodu Mag-Mole-clue za smanjenje količine proizvedenog radioaktivnog otpada kao što su stroncij, cezij i kobalt. Metoda se temelji na proteinu zvanom feritin, koji je modificiran da koristi magnetske molekule za selektivno vezanje kontaminanata, koji se zatim uklanjaju iz otopine pomoću magneta, a zatim se vezani metali vraćaju ispiranjem sloja magnetskog filtera. Feritin je visoko očuvan multifunkcionalni multijedinički protein koji se obično nalazi u živim organizmima, a ima posebne karakteristike otpornosti na razrijeđene kiseline (pH<2.0), razrijeđene baze (pH= 12.0) i više temperature (nepromjenjive na temperaturu vode od 70～75°C). S produbljivanjem istraživanja feritina, postignut je veliki napredak u proučavanju novih funkcija in vitro korištenjem nano prostora njegove proteinske ljuske. Studije in vitro pokazale su da feritin ima sposobnost pohranjivanja iona teških metala in vitro. Osim toga, prethodne studije su se usredotočile na mehanizam skladištenja željeza i otpuštanja iz feritina koristeći druge ione teških metala kao sonde koje se natječu s ionima željeza. Nasuprot tome, nedavne studije su pokazale da se ovo svojstvo feritina da hvata metalne ione i da bude otporan na preokret može iskoristiti za konstruiranje reaktora za feritin i njegovo korištenje na terenu za kontinuirano praćenje stupnja onečišćenja tekuće vode ionima teških metala. Pod specifičnim uvjetima in vitro, neke metalne jezgre, kao što su jezgre FeS, jezgre CdS, jezgre Mn3O4, jezgre magnetskog željeza Fe3O4 i jezgre urana radioaktivnih materijala, uspješno su sklopljene u nanoprostor ovojnica proteina feritina.
- Inertna metoda stvrdnjavanja
Sveučilište Pennsylvania State i Nacionalni laboratorij rijeke Savannah razvili su novu metodu za preradu određenih tekućina niskoradioaktivnog otpada u skrutnuti oblik za sigurno odlaganje. Ovaj novi proces koristi niskotemperaturnu (< 90°C) metodu koagulacije za stabilizaciju visoko alkalne, niskoaktivne radioaktivne otpadne tekućine, odnosno za pretvaranje otpadne tekućine u inertno skrutnuto tijelo. Znanstvenici su konačno stvrdnuto tijelo nazvali "hidro keramika" (porozna keramika pečena na biskvitu). Kažu da je konačno skrućeno tijelo vrlo tvrdo, stabilno i dugotrajno te može fiksirati radionuklide u svojoj strukturi zeolita. Ovaj proces pripreme sličan je procesu stvaranja stijena u prirodi.
- Tehnologija reakcijske stijenke perkolacije nula valentnog željeza
Propusna reaktivna barijera (PRB) je metoda koja se pojavljuje u razvijenim zemljama kao što su Europa i Sjedinjene Države za in situ uklanjanje komponenti zagađivača u zagađenoj podzemnoj vodi. PRB se općenito postavljaju u podzemne vodonosnike, okomito na smjer toka podzemne vode. Kada onečišćena podzemna voda teče kroz reakcijski zid pod djelovanjem vlastitog hidrauličkog gradijenta, zagađivači će biti uklonjeni fizičkim i kemijskim reakcijama s reakcijskim materijalima u zidu, kako bi se postigla svrha obnavljanja onečišćenja.
Ovo je tehnika pasivne restauracije koja zahtijeva malo održavanja i nije skupa. Kao važna grana PRB tehnologije, Fe0-PRB tehnologija je istraživana i razvijana u mnogim zemljama iu mnogim aspektima obrade onečišćenja podzemnih voda. Ohrabrujući rezultati postignuti su u proučavanju mehanizma reakcije, strukture i ugradnje PRB-ova te proučavanju novih aktivnih materijala. Kineski znanstvenici započeli su proučavati tehnologiju aktivne perkolacijske stijenke koju predstavlja nula-valentno željezo za remedijaciju (tretman) radioaktivnih otpadnih voda iz jalovine urana, a sadašnja istraživanja postigla su određene rezultate.
Za više informacija o SINOYQX proizvodima za nanofiltraciju melaminske pjene, kontaktirajte nas na [email protected] ili nam pošaljite glasovnu poruku: +86-28-8411-1861.
Neke slike i tekstovi reproducirani su s interneta, a autorska prava pripadaju izvornom autoru. Ako postoji bilo kakvo kršenje, kontaktirajte nas za brisanje.