У 13:00 по локалном времену, 24. августа 2023. године, јапанска нуклеарна електрана Фукушима Даичи покренула је испуштање нуклеарно контаминиране воде у море. То је изазвало широку забринутост у свету. Кинески амбасадор у Јапану Ву Ђијангао уложио је свечани протест јапанској влади због испуштања нуклеарне загађене воде Фукушиме у море; Кинеска Општа царинска управа: Потпуна обустава увоза јапанских водених производа; Јужнокорејски премијер: Јужна Кореја ће задржати непромењену забрану увоза јапанских водених производа из Фукушиме.
Нуклеарна канализација, као што назив имплицира, је канализација која садржи радиоактивност. Као што је високо радиоактивна отпадна вода произведена у несрећама са нуклеарним цурењем, или расхладна вода у директном контакту са нуклеарним горивом. Стручњаци кажу да нуклеарна отпадна вода није једнака нуклеарној отпадној води. Нуклеарна канализација је још штетнија јер садржи 64 врсте нуклеарних радиоактивних супстанци укључујући трицијум.
Нуклеарна канализација садржи многе радиоактивне елементе, као што су уранијум, плутонијум, цезијум, стронцијум, јод и кобалт. Неки од њих имају дуг период полураспада, као што је период полураспада уранијума-238, који износи 4.5 милијарди година, и полуживот плутонијума-239, који износи 24,000 година. Ови радиоактивни елементи представљају озбиљне опасности по људски организам и животну средину, као што су карциногеност, тератогеност и мутагеност. У зависности од различитих извора и околности, концентрације и пропорције различитих радиоактивних елемената у нуклеарном ефлуенту варирају, али обично далеко превазилазе међународне стандарде и безбедносне границе.
Ако се нуклеарна канализација испушта у животну средину без одговарајућег третмана, то ће имати озбиљан утицај на екосистем и здравље људи. Радиоактивне материје се могу преносити водом, земљиштем, ваздухом, ланцима исхране итд., што резултира повећањем доза зрачења у организмима, изазивајући разне болести и мутације гена. Према томе, третман и одлагање нуклеарне канализације мора да следи строге безбедносне стандарде и норме како би се избегло свако могуће цурење и несреће.
Технологије за пречишћавање отпадних вода из нуклеарних система које се обично користе у разним земљама су следеће:
- Метода хемијске преципитације
Метода хемијске преципитације је метода копреципитације средства за таложење и количине радионуклида у траговима у отпадној води. Хидроксиди, карбонати, фосфати и друга једињења радионуклида у отпадним водама су углавном нерастворљиви и стога се могу уклонити током третмана. Сврха хемијског третмана је да се радионуклиди у отпадној води пренесу и концентришу у малу запремину муља, тако да депонована отпадна вода има мало преостале радиоактивности и може да испуни стандарде за испуштање.
Предности ове методе су ниска цена, добар ефекат уклањања логаритамских радионуклида и могућност да се нерадиоактивне компоненте и њихове концентрације и флуидизоване отпадне воде третирају уз значајну флуидизацију. Постројења за третман и коришћене технологије имају прилично зрело искуство.
Тренутно се најчешће користе преципитанти као што су соли гвожђа, соли алуминијума, фосфати и сода. Да би се унапредио процес коагулације, додају се помоћна средства за коагулацију као што су глина, активирани силицијум диоксид и полимерни електролити. За цезијум, рутенијум, јод и друге концентрисане радиоактивне нуклиде које је тешко уклонити треба користити посебне хемијске таложе. На пример, цезијум се може уклонити копреципитацијом феро-фероцианида и бакар-фероцијанида. Неки људи користе нерастворљиви скробни ксантат за третирање радиоактивних отпадних вода које садрже метале. Ефекат третмана је добар, примењивост је широка, а стопа уклањања радиоактивних твари је >90%. То је флокулант јонске размене са одличним перформансама. Пошто при пречишћавању отпадних вода нема резидуалног сулфида, погодније је за третман отпадних вода.
- Метода јонске размене
Многи радионуклиди се јонизују у води, посебно радиоактивне отпадне воде након хемијског третмана падавина. Због уклањања суспендованих и колоидних радионуклида, преостају скоро јонске врсте, од којих су већина катјони. Штавише, радионуклиди постоје у малим количинама у води, тако да су веома погодни за третман изменом јона, а у одсуству сметњи од нерадиоактивних јона, јонска размена може ефикасно да функционише дуго времена. Већина катјонских измјењивачких смола има висок капацитет уклањања и велики капацитет измјене радиоактивног стронцијума. Фенолна катјонска смола може ефикасно уклонити радиоактивни цезијум, а микропорозна катјонска смола не само да може уклонити радиоактивне катјоне, већ и уклонити цирконијум, ниобијум, кобалт у облику колоида и рутенијум у облику комплекса путем адсорпције. Међутим, овај закон има фаталну слабост. Када је садржај радиоактивних нуклида или нерадиоактивних јона у отпадној течности висок, слој смоле ће брзо продрети и постати неважећи. Обично се смола која се користи за пречишћавање радиоактивних отпадних вода не регенерише, тако да када поквари, треба је одмах заменити.
Метода јонске размене користи смолу за измену јона, која је погодна за отпадну течност са малим садржајем соли. Када је садржај соли висок, цена третмана јоноизмењивачком смолом је већа од цене селективног процеса. Ово је углавном због ниске селективности смоле која има велику корелацију са радионуклидима. У пречишћавању радиоактивних отпадних вода, употреба електродијализе може повећати ефикасност коришћења процеса јонске размене.
- Метода адсорпције
Адсорпција је ефикасан метод за уклањање јона тешких метала из воде коришћењем порозних чврстих супстанци за адсорбовање и уклањање јона тешких метала. Кључна технологија методе адсорпције је избор адсорбента. Најчешће коришћени адсорбенти су активни угаљ, зеолит, каолин, бентонит, глина, итд. Међу њима, зеолит је јефтин, безбедан и лак за набавку. У поређењу са другим неорганским адсорбентима, зеолит има већи капацитет адсорпције и бољи ефекат пречишћавања. Способност пречишћавања зеолита је 10 пута већа него код других неорганских адсорбената, тако да је врло конкурентно средство за пречишћавање воде. Често се користи као адсорбент у процесима пречишћавања воде, а такође функционише и као измењивач јона и средство за филтрирање.
Активни угаљ има јак капацитет адсорпције и високу брзину уклањања, али је ефикасност регенерације активног угља ниска, а квалитет воде третиране воде је тешко испунити захтеве поновне употребе. Цена је скупа и апликација је ограничена. Последњих година постепено се развијају различити адсорбујући материјали са капацитетом адсорпције. Релевантне студије су показале да су хитозан и његови деривати добри адсорбенти за јоне тешких метала. Након умрежавања, хитозанска смола се може поново користити много пута без значајног смањења капацитета адсорпције. Коришћење модификованог сепиолита за третман отпадних вода тешких метала има добар капацитет адсорпције за Цо и Аг, а садржај тешких метала у третираној отпадној води је знатно нижи од свеобухватног стандарда за испуштање отпадних вода.
- Испаравање и концентрација
Метода евапоративне концентрације има висок фактор концентрације и фактор пречишћавања, а највише се користи за третман средње и високо радиоактивних отпадних вода. Принцип рада методе испаравања је: радиоактивна отпадна вода се шаље у уређај за испаравање, а истовремено се уводи грејна пара да испарава воду у водену пару, док радионуклиди остају у води. Кондензована вода настала током процеса испаравања се испушта или поново користи, а концентрована течност се даље очвршћава. Метода концентрације испаравања није погодна за пречишћавање отпадних вода које садрже испарљиве нуклиде и које се лако пене; троши много топлотне енергије и има високе оперативне трошкове; у исто време, потенцијалне претње као што су корозија, скалирање и експлозија морају се узети у обзир током пројектовања и рада. У циљу побољшања коришћења паре и смањења оперативних трошкова, земље не штеде напоре у развоју нових испаривача, као што су испаривачи са компресијом паре, танкослојни испаривачи, вакуумски испаривачи и други нови испаривачи који су постигли запажене резултате.
- Технологија мембранске сепарације
Мембранска технологија је релативно ефикасан, економичан и поуздан метод за пречишћавање радиоактивних отпадних вода. Пошто технологија мембранске сепарације има карактеристике доброг квалитета ефлуента, нема промене фазе материјала и ниске потрошње енергије, мембранска технологија је активно истражена.
Мембранске технологије које се користе у иностранству су: микрофилтрација, ултрафилтрација, нанофилтрација , мембранска филтрација растворљивих полимера у води, реверзна осмоза (RO), електродијализа, мембранска дестилација, електрохемијска јонска измена, течна мембрана, феритна адсорпциона филтрација, мембранска сепарација и анјоноизмењивачка папирна мембрана и друге методе.
Меламинска пена, врста стабилног тродимензионалног нето органског филтрационог супстрата на наноскали, његова величина пора до 1нм, капацитет пора до 0.297цц/г, стопа отварања пора до 98%. Може постићи ефикасну адсорпцију и филтрацију нуклеарне канализације, чак и са већином врста адсорбената.
- Биолошки третман
Биолошке методе третмана укључују фиторемедијацију и микробне методе. Фиторемедијација се односи на нову технологију третмана на лицу места која користи зелене биљке и њихове аутохтоне микроорганизме из ризосфере да раде заједно на уклањању загађивача у животној средини.
Од постојећих резултата истраживања, применљиве врсте технологија биоремедијације углавном обухватају технологију изграђених мочвара, технологију филтрације ризосфере, технологију екстракције биљака, технологију очвршћавања биљака и технологију испаравања биљака. Резултати испитивања показују да се скоро сав уранијум у водном телу може обогатити у корену биљака.
Микробиолошки третман отпадних вода ниске радиоактивности је нова технологија која је почела да се проучава шездесетих година прошлог века. Било је студија о уклањању уранијума из радиоактивних отпадних вода овом методом у земљи и иностранству, али већина њих је тренутно у фази експерименталног истраживања.
Са развојем биотехнологије и дубинским проучавањем механизма интеракције између микроорганизама и метала, људи су постепено схватили да је употреба микроорганизама за третирање радиоактивног загађења отпадних вода веома обећавајућа метода. Микробне ћелије се користе као агенси за биолошки третман за апсорпцију, обогаћивање и обнављање радионуклида као што је уранијум у воденом раствору, који има високу ефикасност, ниску цену и ниску потрошњу енергије. Штавише, не постоји секундарни загађивач који може постићи циљ смањења радиоактивног отпада и створити повољне услове за регенерацију или геолошко одлагање нуклида.
- Магнето-молекулска метода
Истраживачки институт за електричну енергију Сједињених Држава (ЕПРИ) развио је методу Маг-Моле-цлуе за смањење броја радиоактивног отпада као што су стронцијум, цезијум и кобалт. Метода се заснива на протеину званом феритин, који је модификован тако да користи магнетне молекуле за селективно везивање загађивача, који се затим уклањају из раствора помоћу магнета, а затим се везани метали обнављају повратним испирањем слоја магнетног филтера. Феритин је високо очуван мултифункционални мултијединични протеин који се обично налази у живим организмима, који има посебне карактеристике отпорности на разблажене киселине (пХ<2.0), разблажене базе (пХ= 12.0) и више температуре (инваријантне на температуру воде од 70～75°Ц). Са продубљивањем истраживања феритина, направљен је велики напредак у проучавању нових функција ин витро користећи нано простор његове протеинске љуске. Ин витро студије су показале да феритин има способност складиштења јона тешких метала ин витро. Поред тога, претходне студије су се фокусирале на механизам складиштења и ослобађања гвожђа из феритина користећи друге јоне тешких метала као сонде које се такмиче са јонима гвожђа. Насупрот томе, недавне студије су показале да ово својство феритина да хвата јоне метала и да буде отпоран на преокрет може да се искористи за конструисање феритинског реактора и коришћење на терену за континуирано праћење степена контаминације текуће воде јонима тешких метала. У специфичним условима ин витро, нека метална језгра, као што су језгра ФеС, језгра ЦдС, језгра Мн3О4, језгра магнетног гвожђа Фе3О4 и језгра уранијума радиоактивних материјала, успешно су склопљена у нанопростор љуски протеина феритина.
- Метода инертног очвршћавања
Државни универзитет Пенсилваније и Национална лабораторија реке Савана развили су нову методу за прераду одређених отпадних течности ниског нивоа радиоактивности у чврст облик за безбедно одлагање. Овај нови процес користи метод коагулације на ниској температури (< 90°Ц) за стабилизацију високо алкалне, нискоактивне радиоактивне отпадне течности, односно за претварање отпадне течности у инертно очврснуто тело. Научници су коначно очвршћено тело назвали „хидрокерамика“ (порозна керамика печена у бисквит). Кажу да је коначно очврснуто тело веома тврдо, стабилно и дуготрајно и може да фиксира радионуклиде у својој структури зеолита. Овај процес припреме је сличан процесу формирања стена у природи.
- Технологија реакционог зида са перколацијом гвожђа са нултом валентношћу
Пермеабилна реактивна баријера (ПРБ) је метода која се појављује у развијеним земљама као што су Европа и Сједињене Државе за уклањање компоненти загађујућих материја у загађеним подземним водама на лицу места. ПРБ се углавном постављају у подземне водоносне слојеве, окомито на правац тока подземне воде. Када загађена подземна вода протиче кроз реакциони зид под дејством сопственог хидрауличког градијента, загађивачи ће се уклонити физичким и хемијским реакцијама са реакционим материјалима у зиду, како би се постигла сврха обнављања загађења.
Ово је пасивна техника рестаурације која захтева мало одржавања и која је јефтина. Као важна грана ПРБ технологије, Фе0-ПРБ технологија је истраживана и развијена у многим земљама иу многим аспектима третмана загађења подземних вода. Охрабрујући резултати су постигнути у проучавању реакционог механизма, структуре и уградње ПРБ-а и проучавању нових активних материјала. Кинески научници су почели да проучавају технологију активног перколационог зида коју представља нул-валентно гвожђе за ремедијацију (третман) радиоактивне отпадне воде уранијумске јаловине, и садашња истраживања су постигла одређене резултате.
За више информација о производима за нанофилтрацију меламинске пене SINOYQX, контактирајте нас на [email protected] или нам пошаљите поруку: +86-28-8411-1861.
Неке слике и текстови су репродуковани са интернета, а ауторска права припадају оригиналном аутору. Ако постоји било какво кршење, контактирајте нас да га избришемо.