O godzinie 13:00 czasu lokalnego 24 sierpnia 2023 r. japońska elektrownia jądrowa Fukushima Daiichi zainicjowała zrzut skażonej nuklearnie wody do morza. Wywołało to powszechne zaniepokojenie na świecie. Ambasador Chin w Japonii Wu Jianghao złożył uroczysty protest do rządu Japonii w sprawie zrzutu skażonej nuklearnie wody z Fukushimy do morza; Chińska Generalna Administracja Celna: Całkowite zawieszenie importu japońskich produktów wodnych; Premier Korei Południowej: Korea Południowa utrzyma zakaz importu japońskich produktów wodnych z Fukushimy bez zmian.
Ścieki nuklearne, jak sama nazwa wskazuje, to ścieki zawierające radioaktywność. Takie jak wysoce radioaktywne ścieki powstające w wypadkach wycieku nuklearnego lub woda chłodząca mająca bezpośredni kontakt z paliwem jądrowym. Eksperci twierdzą, że ścieki nuklearne nie są równe ściekom nuklearnym. Ścieki nuklearne są jeszcze bardziej szkodliwe, zawierają 64 rodzaje radioaktywnych substancji jądrowych, w tym tryt.
Ścieki jądrowe zawierają wiele pierwiastków radioaktywnych, takich jak uran, pluton, cez, stront, jod i kobalt. Niektóre z nich mają długie okresy półtrwania, takie jak okres półtrwania uranu-238, który wynosi 4.5 miliarda lat, i okres półtrwania plutonu-239, który wynosi 24,000 XNUMX lat. Te pierwiastki radioaktywne stanowią poważne zagrożenie dla organizmu ludzkiego i środowiska, takie jak rakotwórczość, teratogenność i mutagenność. W zależności od różnych źródeł i okoliczności stężenia i proporcje różnych pierwiastków radioaktywnych w ściekach jądrowych są różne, ale zwykle znacznie przekraczają międzynarodowe normy i limity bezpieczeństwa.
Jeśli ścieki nuklearne zostaną uwolnione do środowiska bez odpowiedniego oczyszczenia, będzie to miało poważny wpływ na ekosystem i zdrowie ludzi. Substancje radioaktywne mogą być przenoszone przez wodę, glebę, powietrze, łańcuchy pokarmowe itp., co powoduje zwiększenie dawek promieniowania w organizmach, powodując różne choroby i mutacje genów. Dlatego też oczyszczanie i usuwanie ścieków nuklearnych musi być zgodne z surowymi normami i standardami bezpieczeństwa, aby uniknąć wszelkich możliwych wycieków i wypadków.
W różnych krajach powszechnie stosowane są następujące technologie oczyszczania ścieków jądrowych :
- Metoda wytrącania chemicznego
Metoda chemicznego wytrącania jest metodą współstrącania czynnika wytrącającego i śladowych ilości radionuklidów w ściekach. Wodorotlenki, węglany, fosforany i inne związki radionuklidów w ściekach są w większości nierozpuszczalne i dlatego mogą być usuwane podczas oczyszczania. Celem chemicznego oczyszczania jest przeniesienie i zagęszczenie radionuklidów w ściekach do małej objętości osadu, tak aby osadzone ścieki miały niewielką pozostałą radioaktywność i mogły spełniać normy zrzutu.
Zaletami tej metody są niski koszt, dobry efekt usuwania logarytmicznych radionuklidów i możliwość oczyszczania nieradioaktywnych składników i ich stężeń oraz ścieków fluidalnych ze znaczną fluidyzacją. Urządzenia do oczyszczania i stosowane technologie mają dość dojrzałe doświadczenie.
Obecnie najczęściej stosuje się środki strącające, takie jak sole żelaza, sole glinu, fosforany i soda. Aby przyspieszyć proces koagulacji, dodaje się środki wspomagające koagulację, takie jak glina, aktywowana krzemionka i polimerowe elektrolity. W przypadku cezu, rutenu, jodu i innych skoncentrowanych radioaktywnych nuklidów, które trudno usunąć, należy stosować specjalne chemiczne środki strącające. Na przykład cez można usunąć przez współstrącanie żelazocyjanku żelazowego i żelazocyjanku miedziowego. Niektórzy używają nierozpuszczalnego ksantogenianu skrobi do oczyszczania ścieków radioaktywnych zawierających metale. Efekt oczyszczania jest dobry, zastosowanie jest szerokie, a szybkość usuwania substancji radioaktywnych wynosi >90%. Jest to flokulant jonowymienny o doskonałej wydajności. Ponieważ podczas oczyszczania ścieków nie ma resztkowego siarczku, jest on bardziej odpowiedni do oczyszczania ścieków.
- Metoda wymiany jonowej
Wiele radionuklidów ulega jonizacji w wodzie, zwłaszcza w ściekach radioaktywnych po obróbce chemicznej strącania. Ze względu na usunięcie zawieszonych i koloidalnych radionuklidów, pozostają niemal jonowe gatunki, z których większość to kationy. Ponadto radionuklidy występują w niewielkich ilościach w wodzie, dlatego są bardzo odpowiednie do obróbki jonowymiennej, a przy braku zakłóceń ze strony jonów nieradioaktywnych wymiana jonowa może działać skutecznie przez długi czas. Większość żywic kationowymiennych ma wysoką zdolność usuwania i dużą pojemność wymiany dla radioaktywnego strontu. Żywica kationowa fenolowa może skutecznie usuwać radioaktywny cez, a mikroporowata żywica kationowa może nie tylko usuwać radioaktywne kationy, ale także usuwać cyrkon, niob, kobalt w postaci koloidów i ruten w postaci kompleksów poprzez adsorpcję. Jednak to prawo ma fatalną słabość. Gdy zawartość radioaktywnych nuklidów lub nieradioaktywnych jonów w odpadach jest wysoka, złoże żywicy szybko przeniknie i stanie się niesprawne. Zazwyczaj żywica używana do oczyszczania ścieków radioaktywnych nie jest regenerowana, więc gdy ulegnie uszkodzeniu, należy ją natychmiast wymienić.
Metoda wymiany jonowej wykorzystuje żywicę jonowymienną, która nadaje się do ścieków o niskiej zawartości soli. Gdy zawartość soli jest wysoka, koszt obróbki żywicą jonowymienną jest wyższy niż koszt procesu selektywnego. Wynika to głównie z niskiej selektywności żywicy, która ma dużą korelację z radionuklidami. W oczyszczaniu ścieków radioaktywnych, zastosowanie elektrodializy może zwiększyć efektywność wykorzystania procesu wymiany jonowej.
- Metoda adsorpcji
Adsorpcja jest skuteczną metodą usuwania jonów metali ciężkich z wody poprzez użycie porowatych substancji stałych do adsorpcji i usuwania jonów metali ciężkich. Kluczową technologią metody adsorpcji jest wybór adsorbentu. Powszechnie stosowanymi adsorbentami są węgiel aktywny, zeolit, kaolin, bentonit, glina itp. Spośród nich zeolit jest tani, bezpieczny i łatwy do zdobycia. W porównaniu z innymi adsorbentami nieorganicznymi zeolit ma większą pojemność adsorpcyjną i lepszy efekt oczyszczania. Zdolność oczyszczania zeolitu jest 10 razy większa niż innych adsorbentów nieorganicznych, więc jest bardzo konkurencyjnym środkiem do uzdatniania wody. Jest często stosowany jako adsorbent w procesach uzdatniania wody, a także działa jako wymieniacz jonowy i środek filtrujący.
Węgiel aktywowany ma dużą zdolność adsorpcji i wysoką szybkość usuwania, ale wydajność regeneracji węgla aktywowanego jest niska, a jakość wody oczyszczonej jest trudna do spełnienia wymagań ponownego wykorzystania. Cena jest wysoka, a zastosowanie ograniczone. W ostatnich latach stopniowo opracowano wiele materiałów adsorpcyjnych o zdolności adsorpcji. Odpowiednie badania wykazały, że chitozan i jego pochodne są dobrymi adsorbentami dla jonów metali ciężkich. Po usieciowaniu żywicę chitozanową można wielokrotnie wykorzystywać ponownie bez znacznego zmniejszenia zdolności adsorpcji. Stosowanie modyfikowanego sepiolitu do oczyszczania ścieków zawierających metale ciężkie ma dobrą zdolność adsorpcji dla Co i Ag, a zawartość metali ciężkich w oczyszczonych ściekach jest znacznie niższa niż kompleksowa norma zrzutu ścieków.
- Parowanie i koncentracja
Metoda zagęszczania parowego ma wysoki współczynnik koncentracji i współczynnik oczyszczania i jest najczęściej stosowana do oczyszczania ścieków radioaktywnych o średnim i wysokim poziomie. Zasada działania metody parowania jest następująca: ścieki radioaktywne są przesyłane do urządzenia odparowującego, a jednocześnie wprowadzana jest para wodna w celu odparowania wody do pary wodnej, podczas gdy radionuklidy pozostają w wodzie. Skroplona woda utworzona podczas procesu parowania jest odprowadzana lub ponownie wykorzystywana, a skoncentrowana ciecz jest dalej zestalana. Metoda zagęszczania parowego nie nadaje się do oczyszczania ścieków zawierających lotne nuklidy i łatwo pieniących się; zużywa dużo energii cieplnej i ma wysokie koszty eksploatacji; jednocześnie potencjalne zagrożenia, takie jak korozja, osadzanie się kamienia i wybuch, muszą być brane pod uwagę podczas projektowania i eksploatacji. Aby zwiększyć wykorzystanie pary i obniżyć koszty eksploatacji, kraje nie szczędzą wysiłków na rzecz rozwoju nowych parowników, takich jak parowniki sprężarkowe, parowniki cienkowarstwowe, parowniki próżniowe i inne nowe parowniki, które osiągają niezwykłe wyniki.
- Technologia separacji membranowej
Technologia membranowa jest stosunkowo wydajną, ekonomiczną i niezawodną metodą oczyszczania ścieków radioaktywnych. Ponieważ technologia separacji membranowej charakteryzuje się dobrą jakością ścieków, brakiem zmiany fazy materiałów i niskim zużyciem energii, technologia membranowa jest aktywnie badana.
Za granicą stosowane są następujące technologie membranowe: mikrofiltracja, ultrafiltracja, nanofiltracja , filtracja membranowa polimerów rozpuszczalnych w wodzie, odwrócona osmoza (RO), elektrodializa, destylacja membranowa, elektrochemiczna wymiana jonowa, membrana ciekła, adsorpcyjno-filtracyjna membrana ferrytowa oraz membrana papierowa anionowymienna i inne metody.
Pianka melaminowa, rodzaj nanostrukturalnego, trójwymiarowego, organicznego podłoża filtracyjnego, o wielkości porów do 1 nm, pojemności porów do 0.297 cm98/g i szybkości otwierania porów do XNUMX%. Może osiągnąć skuteczną adsorpcję i filtrację ścieków jądrowych, można dodać do niej większość rodzajów adsorbentów.
- Leczenie biologiczne
Metody biologicznego oczyszczania obejmują fitoremediację i metody mikrobiologiczne. Fitoremediacja odnosi się do nowej technologii oczyszczania in situ, która wykorzystuje zielone rośliny i ich rodzime mikroorganizmy ryzosfery do współpracy w celu usuwania zanieczyszczeń ze środowiska.
Z istniejących wyników badań wynika, że stosowane typy technologii bioremediacji obejmują głównie technologię sztucznych terenów podmokłych, technologię filtracji ryzosfery, technologię ekstrakcji roślin, technologię zestalania roślin i technologię parowania roślin. Wyniki testów pokazują, że prawie cały uran w zbiorniku wodnym można wzbogacić w korzeniach roślin.
Mikrobiologiczne oczyszczanie ścieków o niskiej radioaktywności to nowa technologia, którą zaczęto badać w latach 1960. XX wieku. Przeprowadzono pewne badania nad usuwaniem uranu ze ścieków radioaktywnych tą metodą w kraju i za granicą, ale większość z nich znajduje się obecnie w fazie badań eksperymentalnych.
Wraz z rozwojem biotechnologii i dogłębnym badaniem mechanizmu interakcji między mikroorganizmami i metalami, ludzie stopniowo zdali sobie sprawę, że wykorzystanie mikroorganizmów do oczyszczania ścieków radioaktywnych jest bardzo obiecującą metodą. Komórki mikroorganizmów są wykorzystywane jako biologiczne środki oczyszczania do pochłaniania, wzbogacania i odzyskiwania radionuklidów, takich jak uran w roztworze wodnym, co ma wysoką wydajność, niskie koszty i niskie zużycie energii. Ponadto nie ma zanieczyszczeń wtórnych, co może osiągnąć cel redukcji odpadów radioaktywnych i stworzyć korzystne warunki do regeneracji lub geologicznego składowania nuklidów.
- Metoda magneto-cząsteczkowa
United States Electric Power Research Institute (EPRI) opracował metodę Mag-Mole-clue w celu zmniejszenia liczby wytwarzanych odpadów radioaktywnych, takich jak stront, cez i kobalt. Metoda ta opiera się na białku zwanym ferrytyną, które jest modyfikowane w celu wykorzystania cząsteczek magnetycznych do selektywnego wiązania zanieczyszczeń, które są następnie usuwane z roztworu za pomocą magnesów, a następnie związane metale są odzyskiwane przez płukanie wsteczne złoża filtra magnetycznego. Ferrytyna jest wysoce konserwatywnym wielofunkcyjnym białkiem wielojednostkowym powszechnie występującym w organizmach żywych, które ma szczególne cechy odporności na rozcieńczone kwasy (pH <2.0), rozcieńczone zasady (pH = 12.0) i wyższe temperatury (niezmienne dla temperatury wody 70～75°C). Dzięki pogłębieniu badań nad ferrytyną poczyniono duże postępy w badaniu nowych funkcji in vitro przy użyciu nanoprzestrzeni jej powłoki białkowej. Badania in vitro wykazały, że ferrytyna ma zdolność magazynowania jonów metali ciężkich in vitro. Ponadto, wcześniejsze badania skupiały się na mechanizmie magazynowania i uwalniania żelaza z ferrytyny przy użyciu innych jonów metali ciężkich jako sond, które konkurują z jonami żelaza. Natomiast ostatnie badania wykazały, że tę właściwość ferrytyny do wychwytywania jonów metali i odporności na odwrócenie można wykorzystać do zbudowania reaktora ferrytyny i użycia go w terenie do ciągłego monitorowania stopnia zanieczyszczenia płynącej wody jonami metali ciężkich. W określonych warunkach in vitro, niektóre jądra metali, takie jak jądra FeS, jądra CdS, jądra Mn3O4, jądra żelaza magnetycznego Fe3O4 i jądra uranu materiałów radioaktywnych, zostały pomyślnie zmontowane w nanoprzestrzeni powłok białkowych ferrytyny.
- Metoda utwardzania obojętnego
Pennsylvania State University i Savannah River National Laboratory opracowały nową metodę przetwarzania niektórych niskoaktywnych radioaktywnych odpadów ciekłych do postaci zestalonej w celu bezpiecznego usunięcia. Ten nowy proces wykorzystuje niskotemperaturową (<90°C) metodę koagulacji w celu stabilizacji silnie zasadowych, niskoaktywnych radioaktywnych odpadów ciekłych, to znaczy przekształcenia odpadów ciekłych w obojętne ciało zestalone. Naukowcy nazwali ostateczne utwardzone ciało „hydroceramiką” (porowata ceramika wypalana biskwitowo). Twierdzą, że ostateczne zestalone ciało jest bardzo twarde, stabilne i trwałe oraz może utrwalać radionuklidy w swojej strukturze zeolitu. Ten proces przygotowania jest podobny do procesu formowania się skał w naturze.
- Technologia ściany reakcyjnej z wykorzystaniem perkolacji żelaza zerowartościowego
Przepuszczalna reaktywna bariera (PRB) to metoda pojawiająca się w krajach rozwiniętych, takich jak Europa i Stany Zjednoczone, do usuwania składników zanieczyszczeń in situ z zanieczyszczonych wód gruntowych. PRB są zazwyczaj instalowane w podziemnych warstwach wodonośnych, prostopadle do kierunku przepływu wód gruntowych. Gdy zanieczyszczona woda gruntowa przepływa przez ścianę reakcyjną pod wpływem własnego gradientu hydraulicznego, zanieczyszczenia zostaną usunięte poprzez reakcje fizyczne i chemiczne z materiałami reakcyjnymi w ścianie, aby osiągnąć cel przywrócenia zanieczyszczeń.
Jest to pasywna technika renowacji, która wymaga niewielkiej konserwacji i jest niedroga. Jako ważna gałąź technologii PRB, technologia Fe0-PRB była badana i rozwijana w wielu krajach i w wielu aspektach oczyszczania zanieczyszczeń wód gruntowych. Osiągnięto obiecujące wyniki w badaniu mechanizmu reakcji, struktury i instalacji PRB oraz badaniu nowych materiałów aktywnych. Chińscy naukowcy zaczęli badać technologię aktywnej ściany perkolacyjnej reprezentowaną przez żelazo zerowartościowe w celu remediacji (oczyszczania) odpadów uranowych radioaktywnych ścieków, a obecne badania osiągnęły pewne wyniki.
Aby uzyskać więcej informacji na temat produktów do nanofiltracji pianki melaminowej SINOYQX, prosimy o kontakt pod adresem [email protected] lub telefonicznie: +86-28-8411-1861.
Niektóre zdjęcia i teksty są reprodukowane z Internetu, a prawa autorskie należą do oryginalnego autora. Jeśli doszło do naruszenia, prosimy o kontakt w celu usunięcia.