Japonska jedrska elektrarna Fukushima Daiichi je 13. avgusta 00 ob 24. uri po lokalnem času sprožila izpust jedrske onesnažene vode v morje. To je vzbudilo široko zaskrbljenost v svetu. Kitajski veleposlanik na Japonskem Wu Jianghao je vložil slovesen protest japonski vladi zaradi izpusta jedrske onesnažene vode Fukušime v morje; Kitajska generalna carinska uprava: popolna prekinitev uvoza japonskih vodnih proizvodov; Južnokorejski premier: Južna Koreja bo ohranila nespremenjeno prepoved uvoza vodnih proizvodov iz japonske Fukušime.
Jedrske odplake, kot pove že ime, so odplake, ki vsebujejo radioaktivnost. Na primer visoko radioaktivna odpadna voda, ki nastane pri nesrečah z jedrskim uhajanjem, ali hladilna voda v neposrednem stiku z jedrskim gorivom. Strokovnjaki pravijo, da jedrska odpadna voda ni enaka jedrski odpadni vodi. Jedrske odplake so še bolj škodljive, saj vsebujejo 64 vrst jedrskih radioaktivnih snovi, vključno s tritijem.
Jedrske odplake vsebujejo veliko radioaktivnih elementov, kot so uran, plutonij, cezij, stroncij, jod in kobalt. Nekateri izmed njih imajo dolge razpolovne dobe, na primer razpolovna doba urana-238, ki znaša 4.5 milijarde let, in razpolovna doba plutonija-239, ki znaša 24,000 let. Ti radioaktivni elementi predstavljajo resno nevarnost za človeško telo in okolje, kot so rakotvornost, teratogenost in mutagenost. Odvisno od različnih virov in okoliščin se koncentracije in deleži različnih radioaktivnih elementov v jedrskih odplakah razlikujejo, vendar običajno močno presegajo mednarodne standarde in varnostne meje.
Če se jedrske odplake izpustijo v okolje brez ustrezne obdelave, bodo resno vplivale na ekosistem in zdravje ljudi. Radioaktivne snovi se lahko prenašajo po vodi, prsti, zraku, prehranjevalnih verigah itd., kar povzroči povečane doze sevanja v organizmih, povzroča različne bolezni in genske mutacije. Zato morata obdelava in odlaganje jedrskih odplak slediti strogim varnostnim standardom in normam, da se prepreči morebitno uhajanje in nesreče.
Tehnologije čiščenja jedrskih odpadnih voda, ki se pogosto uporabljajo v različnih državah, so naslednje:
- Metoda kemičnega obarjanja
Metoda kemičnega obarjanja je metoda soobarjanja sredstva za obarjanje in radionuklidov v sledovih v odpadni vodi. Hidroksidi, karbonati, fosfati in druge spojine radionuklidov v odpadni vodi so večinoma netopni in jih je zato mogoče odstraniti med čiščenjem. Namen kemičnega čiščenja je prenos in koncentracija radionuklidov v odpadni vodi v majhno količino blata, tako da ima odložena odpadna voda malo preostale radioaktivnosti in lahko izpolnjuje standarde izpusta.
Prednosti te metode so nizki stroški, dober učinek odstranjevanja logaritemskih radionuklidov in sposobnost obdelave neradioaktivnih komponent in njihovih koncentracij ter fluidizirane odpadne vode s precejšnjo fluidizacijo. Uporabljene čistilne naprave in tehnologije imajo precej zrele izkušnje.
Trenutno se najpogosteje uporabljajo sredstva za obarjanje, kot so železove soli, aluminijeve soli, fosfati in soda. Za spodbujanje procesa koagulacije so dodani koagulacijski pripomočki, kot so glina, aktivirani silicijev dioksid in polimerni elektroliti. Za cezij, rutenij, jod in druge koncentrirane radioaktivne nuklide, ki jih je težko odstraniti, je treba uporabiti posebne kemične usedline. Na primer, cezij je mogoče odstraniti s soprecipitacijo železovega ferocianida in bakrovega ferocianida. Nekateri ljudje uporabljajo netopni škrobni ksantat za obdelavo radioaktivne odpadne vode, ki vsebuje kovine. Učinek zdravljenja je dober, uporabnost široka, stopnja odstranitve radioaktivnih snovi je >90 %. Je flokulant za ionsko izmenjavo z odličnimi zmogljivostmi. Ker pri čiščenju odpadne vode ni ostankov sulfida, je bolj primeren za čiščenje odpadne vode.
- Metoda ionske izmenjave
Številni radionuklidi so v vodi ionizirani, zlasti radioaktivna odpadna voda po kemičnem obarjanju. Zaradi odstranitve suspendiranih in koloidnih radionuklidov ostanejo skoraj ionske vrste, od katerih so večinoma kationi. Poleg tega radionuklidi v vodi obstajajo v majhnih količinah, zato so zelo primerni za obdelavo z ionsko izmenjavo in v odsotnosti motenj neradioaktivnih ionov lahko ionska izmenjava dolgo časa učinkovito deluje. Večina kationskih izmenjevalnih smol ima visoko zmogljivost odstranjevanja in veliko zmogljivost izmenjave za radioaktivni stroncij. Fenolna kationska smola lahko učinkovito odstrani radioaktivni cezij, mikroporozna kationska smola pa lahko ne samo odstrani radioaktivne katione, ampak tudi odstrani cirkonij, niobij, kobalt v obliki koloidov in rutenij v obliki kompleksov z adsorpcijo. Vendar ima ta zakon usodno slabost. Ko je vsebnost radioaktivnih nuklidov ali neradioaktivnih ionov v odpadni tekočini visoka, bo sloj smole hitro prodrl in postal neveljaven. Običajno se smola, ki se uporablja za čiščenje radioaktivne odpadne vode, ne regenerira, zato jo je treba takoj zamenjati, ko odpove.
Metoda ionske izmenjave uporablja ionsko izmenjevalno smolo, ki je primerna za odpadne tekočine z nizko vsebnostjo soli. Če je vsebnost soli visoka, so stroški obdelave z ionsko izmenjevalno smolo višji kot pri selektivnem postopku. To je predvsem posledica nizke selektivnosti smole, ki ima veliko korelacijo z radionuklidi. Pri čiščenju radioaktivne odpadne vode lahko uporaba elektrodialize poveča učinkovitost izkoriščanja procesa ionske izmenjave.
- Adsorpcijska metoda
Adsorpcija je učinkovita metoda za odstranjevanje ionov težkih kovin iz vode z uporabo poroznih trdnih snovi za adsorpcijo in odstranitev ionov težkih kovin. Ključna tehnologija adsorpcijske metode je izbira adsorbenta. Pogosto uporabljeni adsorbenti so aktivno oglje, zeolit, kaolin, bentonit, glina itd. Med njimi je zeolit poceni, varen in ga je enostavno dobiti. V primerjavi z drugimi anorganskimi adsorbenti ima zeolit večjo adsorpcijsko sposobnost in boljši učinek čiščenja. Čistilna sposobnost zeolita je 10-krat večja kot pri drugih anorganskih adsorbentih, zato je zelo konkurenčno sredstvo za čiščenje vode. Pogosto se uporablja kot adsorbent v postopkih čiščenja vode, deluje pa tudi kot ionski izmenjevalec in filtrirno sredstvo.
Aktivno oglje ima močno adsorpcijsko zmogljivost in visoko stopnjo odstranjevanja, vendar je učinkovitost regeneracije aktivnega oglja nizka, kakovost vode v obdelani vodi pa težko izpolnjuje zahteve po ponovni uporabi. Cena je visoka in uporaba omejena. V zadnjih letih so se postopoma razvili različni adsorbcijski materiali z adsorpcijsko zmogljivostjo. Ustrezne študije so pokazale, da so hitozan in njegovi derivati dobri adsorbenti za ione težkih kovin. Po zamreženju lahko hitozansko smolo večkrat ponovno uporabimo, ne da bi bistveno zmanjšali adsorpcijsko zmogljivost. Uporaba modificiranega sepiolita za obdelavo odpadne vode s težkimi kovinami ima dobro adsorpcijsko sposobnost za Co in Ag, vsebnost težkih kovin v očiščeni odpadni vodi pa je znatno nižja od celovitega standarda za izpust v kanalizacijo.
- Izhlapevanje in koncentracija
Metoda koncentracije izhlapevanja ima visok faktor koncentracije in faktor čiščenja in se večinoma uporablja za čiščenje srednje in visokoradioaktivnih odpadnih voda. Načelo delovanja metode izhlapevanja je: radioaktivna odpadna voda se pošlje v napravo za izparevanje, hkrati pa se vnese segrevalna para, da izhlapi vodo v vodno paro, radionuklidi pa ostanejo v vodi. Kondenzirana voda, ki nastane med postopkom izparevanja, se izprazni ali ponovno uporabi, koncentrirana tekočina pa se dodatno strdi. Metoda koncentracije izhlapevanja ni primerna za čiščenje odpadne vode, ki vsebuje hlapne nuklide in se zlahka peni; porabi veliko toplotne energije in ima visoke obratovalne stroške; hkrati je treba med načrtovanjem in delovanjem upoštevati morebitne nevarnosti, kot so korozija, nabiranje vodnega kamna in eksplozija. Da bi izboljšali izkoristek pare in zmanjšali obratovalne stroške, države ne varčujejo z razvojem novih uparjalnikov, kot so uparjalniki s kompresijo pare, tankoslojni uparjalniki, vakuumski uparjalniki in drugi novi uparjalniki so dosegli izjemne rezultate.
- Tehnologija ločevanja membran
Membranska tehnologija je razmeroma učinkovit, ekonomičen in zanesljiv način čiščenja radioaktivnih odpadnih voda. Ker ima tehnologija membranskega ločevanja značilnosti dobre kakovosti iztoka, brez fazne spremembe materialov in nizke porabe energije, se membranska tehnologija aktivno raziskuje.
Membranske tehnologije, ki se uporabljajo v tujini, so: mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija , membranska filtracija z vodotopnimi polimeri, reverzna osmoza (RO), elektrodializa, membranska destilacija, elektrokemična ionska izmenjava, tekoča membrana, feritna adsorpcijska filtracija, membranska ločitev in anionska izmenjevalna papirna membrana ter druge metode.
Melaminska pena, nekakšen nanometrski stabilen tridimenzionalni neto organski filtrirni substrat, njegova velikost por do 1 nm, kapaciteta por do 0.297 cc/g, stopnja odpiranja por do 98 %. Lahko doseže učinkovito adsorpcijo in filtracijo jedrske odplake, dodamo tudi večino vrst adsorbentov.
- Biološko zdravljenje
Med biološke metode čiščenja spadajo fitoremediacija in mikrobne metode. Fitoremediacija se nanaša na novo tehnologijo obdelave na kraju samem, ki uporablja zelene rastline in njihove avtohtone mikroorganizme iz rizosfere, da sodelujejo pri odstranjevanju onesnaževal v okolju.
Glede na obstoječe rezultate raziskav uporabne vrste tehnologij bioremediacije vključujejo predvsem tehnologijo zgrajenih mokrišč, tehnologijo filtracije rizosfere, tehnologijo ekstrakcije rastlin, tehnologijo strjevanja rastlin in tehnologijo izhlapevanja rastlin. Rezultati testa kažejo, da se lahko skoraj ves uran v vodnem telesu obogati v koreninah rastlin.
Mikrobiološko čiščenje nizko radioaktivnih odpadnih voda je nova tehnologija, ki so jo začeli proučevati v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. O odstranjevanju urana v radioaktivnih odpadnih vodah s to metodo je bilo izvedenih nekaj raziskav doma in v tujini, večina pa je trenutno v fazi eksperimentalnih raziskav.
Z razvojem biotehnologije in poglobljenim proučevanjem mehanizma interakcij med mikroorganizmi in kovinami so ljudje postopoma spoznali, da je uporaba mikroorganizmov za čiščenje radioaktivnih onesnaženj odpadne vode zelo obetavna metoda. Mikrobne celice se uporabljajo kot biološka čistilna sredstva za absorpcijo, obogatitev in pridobivanje radionuklidov, kot je uran, v vodni raztopini, ki ima visoko učinkovitost, nizke stroške in nizko porabo energije. Poleg tega ni sekundarnega onesnaževala, ki bi lahko doseglo cilj zmanjšanja radioaktivnih odpadkov in ustvarilo ugodne pogoje za regeneracijo ali geološko odlaganje nuklidov.
- Magnetno-molekulska metoda
Raziskovalni inštitut Združenih držav za električno energijo (EPRI) je razvil metodo Mag-Mole-clue za zmanjšanje števila proizvedenih radioaktivnih odpadkov, kot so stroncij, cezij in kobalt. Metoda temelji na beljakovini, imenovani feritin, ki je spremenjena tako, da uporablja magnetne molekule za selektivno vezavo onesnaževalcev, ki jih nato odstranijo iz raztopine z magneti, nato pa se vezane kovine pridobijo s povratnim izpiranjem magnetne filtrirne plasti. Feritin je visoko ohranjen multifunkcionalni večenotni protein, ki ga običajno najdemo v živih organizmih in ima posebne značilnosti odpornosti na razredčene kisline (pH<2.0), razredčene baze (pH= 12.0) in višje temperature (nespremenljive na temperaturo vode 70～75°C). S poglabljanjem raziskav feritina je bil dosežen velik napredek pri preučevanju novih funkcij in vitro z uporabo nano prostora njegove beljakovinske ovojnice. Študije in vitro so pokazale, da ima feritin sposobnost shranjevanja ionov težkih kovin in vitro. Poleg tega so se prejšnje študije osredotočale na mehanizem shranjevanja železa in sproščanja iz feritina z uporabo drugih ionov težkih kovin kot sond, ki tekmujejo z železovimi ioni. Nasprotno pa so nedavne študije pokazale, da je to lastnost feritina, da zajame kovinske ione in je odporen na obračanje, mogoče izkoristiti za izdelavo reaktorja za feritin in njegovo uporabo na terenu za stalno spremljanje stopnje onesnaženosti tekoče vode z ioni težkih kovin. Pod posebnimi pogoji in vitro so bila nekatera kovinska jedra, kot so jedra FeS, jedra CdS, jedra Mn3O4, jedra magnetnega železa Fe3O4 in jedra urana radioaktivnih materialov, uspešno sestavljena v nano prostor lupin feritinskih proteinov.
- Inertna metoda strjevanja
Pennsylvania State University in Savannah River National Laboratory sta razvila novo metodo za predelavo nekaterih nizko radioaktivnih odpadnih tekočin v strjeno obliko za varno odlaganje. Ta novi postopek uporablja nizkotemperaturno (< 90 °C) metodo koagulacije za stabilizacijo visoko alkalne, nizkoaktivne radioaktivne odpadne tekočine, to je za pretvorbo odpadne tekočine v inertno strjeno telo. Znanstveniki so končno strjeno telo poimenovali "hidro keramika" (porozna keramika, žgana v biskvitu). Pravijo, da je končno strjeno telo zelo trdo, stabilno in dolgo obstojno ter lahko fiksira radionuklide v svoji strukturi zeolita. Ta postopek priprave je podoben procesu nastajanja kamnin v naravi.
- Tehnologija reakcijske stene perkolacije nič-valentnega železa
Prepustna reaktivna pregrada (PRB) je metoda, ki se pojavlja v razvitih državah, kot sta Evropa in Združene države Amerike, za in situ odstranjevanje komponent onesnaževal v onesnaženi podzemni vodi. PRB so običajno nameščeni v podzemnih vodonosnikih, pravokotno na smer toka podzemne vode. Ko onesnažena podzemna voda teče skozi reakcijsko steno pod vplivom lastnega hidravličnega gradienta, bodo onesnaževala odstranjena s fizikalnimi in kemičnimi reakcijami z reakcijskimi materiali v steni, da se doseže namen obnove onesnaženja.
To je pasivna restavratorska tehnika, ki zahteva malo vzdrževanja in je poceni. Kot pomembna veja tehnologije PRB je bila tehnologija Fe0-PRB raziskana in razvita v številnih državah in v številnih vidikih čiščenja onesnaževanja podzemne vode. Spodbudni rezultati so bili doseženi pri proučevanju reakcijskega mehanizma, strukture in namestitve PRB ter proučevanju novih učinkovin. Kitajski znanstveniki so začeli preučevati tehnologijo aktivne perkolacijske stene, ki jo predstavlja ničvalentno železo za sanacijo (obdelavo) radioaktivne odpadne vode uranove jalovine, trenutne raziskave pa so dosegle določene rezultate.
Za več informacij o izdelkih SINOYQX za nanofiltracijo melaminske pene nas kontaktirajte na [email protected] ali nam pošljite telefonsko številko: +86-28-8411-1861.
Nekatere slike in besedila so reproducirana z interneta, avtorske pravice pa pripadajo izvirnemu avtorju. Če pride do kakršnih koli kršitev, se obrnite na nas za izbris.