U 13:00 sati po lokalnom vremenu 24. augusta 2023., japanska nuklearna elektrana Fukushima Daiichi pokrenula je ispuštanje nuklearno kontaminirane vode u more. To je izazvalo široku zabrinutost u svijetu. Kineski ambasador u Japanu Wu Jianghao uložio je svečani protest japanskoj vladi zbog ispuštanja nuklearne zagađene vode Fukushima u more; Kineska Opća carinska uprava: Potpuna obustava uvoza japanskih vodenih proizvoda; Južnokorejski premijer: Južna Koreja će zadržati nepromijenjenu zabranu uvoza japanskih Fukushima vodenih proizvoda.
Nuklearna kanalizacija, kao što naziv implicira, je kanalizacija koja sadrži radioaktivnost. Kao što je visoko radioaktivna otpadna voda nastala u nesrećama zbog curenja nuklearne energije, ili rashladna voda u direktnom kontaktu s nuklearnim gorivom. Stručnjaci kažu da nuklearna otpadna voda nije jednaka nuklearnoj otpadnoj vodi. Nuklearna kanalizacija je još štetnija jer sadrži 64 vrste nuklearnih radioaktivnih supstanci uključujući tricij.
Nuklearna kanalizacija sadrži mnoge radioaktivne elemente, kao što su uranijum, plutonijum, cezijum, stroncij, jod i kobalt. Neki od njih imaju dug period poluraspada, kao što je period poluraspada uranijuma-238, koji iznosi 4.5 milijardi godina, i poluživot plutonijuma-239, koji iznosi 24,000 godina. Ovi radioaktivni elementi predstavljaju ozbiljne opasnosti za ljudski organizam i životnu sredinu, kao što su karcinogenost, teratogenost i mutagenost. Ovisno o različitim izvorima i okolnostima, koncentracije i proporcije različitih radioaktivnih elemenata u nuklearnom efluentu variraju, ali obično daleko premašuju međunarodne standarde i sigurnosne granice.
Ako se nuklearna kanalizacija ispušta u okoliš bez odgovarajućeg tretmana, to će imati ozbiljan utjecaj na ekosistem i zdravlje ljudi. Radioaktivne tvari se mogu prenositi vodom, tlom, zrakom, lancima ishrane itd., što rezultira povećanjem doza zračenja u organizmima, uzrokujući razne bolesti i mutacije gena. Stoga, tretman i odlaganje nuklearne kanalizacije mora slijediti stroge sigurnosne standarde i norme kako bi se izbjeglo moguće curenje i nesreće.
Tehnologije za prečišćavanje nuklearnih otpadnih voda koje se obično koriste u raznim zemljama su sljedeće:
- Metoda hemijske precipitacije
Metoda hemijske precipitacije je metoda koprecipitacije sredstva za taloženje i količine radionuklida u tragovima u otpadnoj vodi. Hidroksidi, karbonati, fosfati i druga jedinjenja radionuklida u otpadnim vodama su uglavnom nerastvorljivi i stoga se mogu ukloniti tokom tretmana. Svrha hemijskog tretmana je da se radionuklidi u otpadnoj vodi prenesu i koncentrišu u malu količinu mulja, tako da deponovana otpadna voda ima malo preostale radioaktivnosti i može da zadovolji standarde ispuštanja.
Prednosti ove metode su niska cijena, dobar učinak uklanjanja logaritamskih radionuklida, te sposobnost tretiranja neradioaktivnih komponenti i njihovih koncentracija i fluidizirane otpadne vode uz značajnu fluidizaciju. Postrojenja za tretman i korištene tehnologije imaju prilično zrelo iskustvo.
Trenutno se najčešće koriste precipitanti kao što su soli željeza, soli aluminija, fosfati i soda. Kako bi se potaknuo proces koagulacije, dodaju se pomoćna sredstva za koagulaciju kao što su glina, aktivirani silicijum dioksid i polimerni elektroliti. Za cezijum, rutenijum, jod i druge koncentrisane radioaktivne nuklide koje je teško ukloniti treba koristiti posebne hemijske talože. Na primjer, cezij se može ukloniti koprecipitacijom željeznog ferocijanida i bakarnog ferocijanida. Neki ljudi koriste nerastvorljivi škrobni ksantat za tretiranje radioaktivne otpadne vode koja sadrži metale. Efekat tretmana je dobar, primenjivost je široka, a stopa uklanjanja radioaktivnih tvari je >90%. To je flokulant za ionsku izmjenu sa odličnim performansama. Budući da nema rezidualnog sulfida pri tretmanu otpadnih voda, pogodniji je za tretman otpadnih voda.
- Metoda jonske izmjene
Mnogi radionuklidi se joniziraju u vodi, posebno radioaktivna otpadna voda nakon hemijskog tretmana taloženja. Zbog uklanjanja suspendiranih i koloidnih radionuklida, preostaju gotovo jonske vrste, od kojih su većina kationi. Štaviše, radionuklidi postoje u malim količinama u vodi, tako da su veoma pogodni za tretman jonske izmene, a u odsustvu smetnji od neradioaktivnih jona, jonska izmena može efikasno da funkcioniše dugo vremena. Većina smola za kationsku izmjenu ima visok kapacitet uklanjanja i veliki kapacitet izmjene radioaktivnog stroncijuma. Fenolna kationska smola može efikasno ukloniti radioaktivni cezijum, a mikroporozna katjonska smola ne samo da može ukloniti radioaktivne katjone, već i ukloniti cirkonijum, niobijum, kobalt u obliku koloida i rutenijum 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 nevažeći. Obično se smola koja se koristi za prečišćavanje radioaktivne otpadne vode ne regeneriše, tako da kada pokvari, treba je odmah zamijeniti.
Metoda jonske izmjene koristi smolu za ionsku izmjenu, koja je pogodna za otpadne tekućine s niskim sadržajem soli. Kada je sadržaj soli visok, cijena tretmana smolom za izmjenu jona je veća od cijene selektivnog procesa. To je uglavnom zbog niske selektivnosti smole koja ima veliku korelaciju s radionuklidima. U prečišćavanju radioaktivnih otpadnih voda, korištenjem elektrodijalize može se povećati efikasnost korištenja procesa jonske izmjene.
- Metoda adsorpcije
Adsorpcija je efikasna metoda za uklanjanje jona teških metala iz vode upotrebom poroznih čvrstih supstanci za adsorbovanje i uklanjanje jona teških metala. Ključna tehnologija metode adsorpcije je izbor adsorbenta. Uobičajeni adsorbenti su aktivni ugljen, zeolit, kaolin, bentonit, glina, itd. Među njima, zeolit je jeftin, siguran i lako dostupan. U poređenju sa drugim neorganskim adsorbentima, zeolit ima veći kapacitet adsorpcije i bolji učinak prečišćavanja. Sposobnost pročišćavanja zeolita je 10 puta veća od sposobnosti drugih neorganskih adsorbenata, tako da je vrlo konkurentno sredstvo za prečišćavanje vode. Često se koristi kao adsorbent u procesima prerade vode, a funkcioniše i kao ionski izmjenjivač i sredstvo za filtriranje.
Aktivni ugljen ima jak kapacitet adsorpcije i visoku brzinu uklanjanja, ali je efikasnost regeneracije aktivnog uglja niska, a kvalitet vode tretirane vode je teško ispuniti zahtjeve za ponovnu upotrebu. Cijena je skupa, a aplikacija je ograničena. Posljednjih godina postupno su se razvijali različiti adsorbirajući materijali sa kapacitetom adsorpcije. Relevantne studije su pokazale da su hitozan i njegovi derivati dobri adsorbenti za jone teških metala. Nakon umrežavanja, hitozanska smola se može ponovo koristiti mnogo puta bez značajnog smanjenja kapaciteta adsorpcije. Korištenje modificiranog sepiolita za tretman otpadnih voda teških metala ima dobar kapacitet adsorpcije za Co i Ag, a sadržaj teških metala u tretiranoj otpadnoj vodi je znatno niži od sveobuhvatnog standarda za ispuštanje otpadnih voda.
- Isparavanje i koncentracija
Metoda evaporativne koncentracije ima visok faktor koncentracije i faktor pročišćavanja, a najviše se koristi za tretman srednje i visoko radioaktivnih otpadnih voda. Princip rada metode isparavanja je: radioaktivna otpadna voda se šalje u uređaj za isparavanje, a istovremeno se uvodi para za grijanje da isparava vodu u vodenu paru, dok radionuklidi ostaju u vodi. Kondenzovana voda nastala tokom procesa isparavanja se ispušta ili ponovo koristi, a koncentrirana tečnost se dalje očvršćava. Metoda koncentracije isparavanja nije prikladna za tretiranje otpadnih voda koje sadrže hlapljive nuklide i koje se lako pjene; troši mnogo toplotne energije i ima visoke operativne troškove; u isto vrijeme, potencijalne prijetnje kao što su korozija, skaliranje i eksplozija moraju se uzeti u obzir tokom projektiranja i rada. U cilju poboljšanja korištenja pare i smanjenja operativnih troškova, zemlje ne štede napore u razvoju novih isparivača, kao što su parni kompresijski isparivači, tankoslojni isparivači, vakuumski isparivači i drugi novi isparivači postigle su izvanredne rezultate.
- Tehnologija membranske separacije
Membranska tehnologija je relativno efikasna, ekonomična i pouzdana metoda za tretman radioaktivnih otpadnih voda. Budući da tehnologija membranske separacije ima karakteristike dobrog kvaliteta efluenta, bez promjene faze materijala i niske potrošnje energije, membranska tehnologija se aktivno istražuje.
Membranske tehnologije koje se koriste u inostranstvu su: mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija , membranska filtracija na bazi vodorastvorljivih polimera, reverzna osmoza (RO), elektrodijaliza, membranska destilacija, elektrohemijska jonska izmjena, tečna membrana, feritna adsorpcijska filtracija, membranska separacija i anionsko-izmjenjivačka papirna membrana i druge metode.
Melaminska pjena, vrsta stabilnog trodimenzionalnog neto organskog filtracionog supstrata na nanoskali, veličine pora do 1nm, kapaciteta pora do 0.297cc/g, brzine otvaranja pora do 98%. Može postići efikasnu adsorpciju i filtraciju nuklearne kanalizacije, čak i sa većinom vrsta adsorbenata.
- Biološki tretman
Biološke metode tretmana uključuju fitoremedijaciju i mikrobne metode. Fitoremedijacija se odnosi na novu tehnologiju tretmana na licu mjesta koja koristi zelene biljke i njihove autohtone mikroorganizme iz rizosfere da rade zajedno na uklanjanju zagađivača iz okoliša.
Od postojećih rezultata istraživanja, primenljive vrste tehnologija bioremedijacije uglavnom uključuju tehnologiju izgrađenih močvara, tehnologiju filtracije rizosfere, tehnologiju ekstrakcije biljaka, tehnologiju očvršćavanja biljaka i tehnologiju isparavanja biljaka. Rezultati ispitivanja pokazuju da se skoro sav uranijum u vodnom tijelu može obogatiti u korijenu biljaka.
Mikrobiološki tretman otpadnih voda niske radioaktivnosti je nova tehnologija koja se počela proučavati 1960-ih godina. Postoje neke studije o uklanjanju uranijuma iz radioaktivnih otpadnih voda ovom metodom u zemlji i inostranstvu, ali većina njih je trenutno u fazi eksperimentalnih istraživanja.
Sa razvojem biotehnologije i dubinskim proučavanjem mehanizma interakcije između mikroorganizama i metala, ljudi su postepeno shvatili da je upotreba mikroorganizama za tretiranje radioaktivnog zagađenja otpadnih voda vrlo obećavajuća metoda. Mikrobne ćelije se koriste kao agensi za biološki tretman za apsorpciju, obogaćivanje i obnavljanje radionuklida kao što je uranijum u vodenom rastvoru, koji ima visoku efikasnost, nisku cenu i nisku potrošnju energije. Osim toga, ne postoji sekundarni zagađivač koji može postići cilj smanjenja radioaktivnog otpada i stvoriti povoljne uslove 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 broja nastalog radioaktivnog otpada kao što su stroncij, cezij i kobalt. Metoda se zasniva na proteinu zvanom feritin, koji je modificiran da koristi magnetne molekule za selektivno vezanje zagađivača, koji se zatim uklanjaju iz otopine pomoću magneta, a zatim se vezani metali obnavljaju povratnim ispiranjem magnetnog filterskog sloja. Feritin je visoko očuvan multifunkcionalni multijedinični protein koji se obično nalazi u živim organizmima, koji ima posebne karakteristike otpornosti na razrijeđene kiseline (pH<2.0), razrijeđene baze (pH= 12.0) i više temperature (invarijantne na temperaturu vode od 70～75°C). Sa produbljivanjem istraživanja feritina, napravljen je veliki napredak u proučavanju novih funkcija in vitro koristeći nano prostor njegove proteinske ljuske. In vitro studije su pokazale da feritin ima sposobnost skladištenja jona teških metala in vitro. Pored toga, prethodne studije su se fokusirale na mehanizam skladištenja i oslobađanja gvožđa iz feritina koristeći druge ione teških metala kao sonde koje se takmiče sa ionima gvožđa. Nasuprot tome, nedavne studije su pokazale da se ovo svojstvo feritina da hvata ione metala i da je otporan na preokret može iskoristiti za izgradnju feritinskog reaktora i korištenje na terenu za kontinuirano praćenje stepena kontaminacije tekuće vode jonima teških metala. U specifičnim uslovima in vitro, neka metalna jezgra, kao što su jezgra FeS, jezgra CdS, jezgra Mn3O4, jezgra magnetnog gvožđa Fe3O4 i jezgra uranijuma radioaktivnih materijala, uspešno su sklopljena u nanoprostor ljuski proteina feritina.
- Inertna metoda očvršćavanja
Pennsylvania State University i Savannah River National Laboratory razvili su novu metodu za preradu određenih otpadnih tekućina niskog nivoa radioaktivnosti u očvrsnutu formu za sigurno odlaganje. Ovaj novi proces koristi metodu koagulacije na niskoj temperaturi (< 90°C) za stabilizaciju visoko alkalne, niskoaktivne radioaktivne otpadne tečnosti, odnosno za pretvaranje otpadne tečnosti u inertno očvrsnuto tijelo. Naučnici su konačno očvršćeno tijelo nazvali "hidrokeramika" (porozna keramika pečena u biskvit). Kažu da je konačno očvrsnuto tijelo vrlo tvrdo, stabilno i dugotrajno, te može fiksirati radionuklide u svojoj strukturi zeolita. Ovaj proces pripreme sličan je procesu formiranja stijena u prirodi.
- Tehnologija reakcionog zida sa perkolacijom gvožđa sa nultom valentnošću
Permeabilna reaktivna barijera (PRB) je metoda koja se pojavljuje u razvijenim zemljama kao što su Evropa i Sjedinjene Države za uklanjanje komponenti zagađivača u zagađenim podzemnim vodama na licu mjesta. PRB se generalno postavljaju u podzemnim vodonosnicima, okomito na smjer toka podzemne vode. Kada zagađena podzemna voda teče kroz reakcijski zid pod dejstvom sopstvenog hidrauličkog gradijenta, zagađivači će se ukloniti fizičkim i hemijskim reakcijama sa reakcionim materijalima u zidu, kako bi se postigla svrha obnavljanja zagađenja.
Ovo je pasivna tehnika restauracije koja zahtijeva malo održavanja i jeftina je. Kao važna grana PRB tehnologije, Fe0-PRB tehnologija je istražena i razvijena u mnogim zemljama iu mnogim aspektima tretmana zagađenja podzemnih voda. Ohrabrujući rezultati postignuti su u proučavanju mehanizma reakcije, strukture i ugradnje PRB-a, te proučavanju novih aktivnih materijala. Kineski naučnici su počeli da proučavaju tehnologiju aktivnog perkolacionog zida koju predstavlja nul-valentno gvožđe za remedijaciju (tretman) radioaktivne otpadne vode iz jalovine uranijuma, a sadašnja istraživanja su postigla 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 su reprodukovani sa interneta, a autorska prava pripadaju originalnom autoru. Ako postoji bilo kakvo kršenje, molimo kontaktirajte nas da ga izbrišemo.