В 13:00 часа местно време на 24 август 2023 г. японската атомна електроцентрала Fukushima Daiichi започна изхвърлянето на ядрено замърсена вода в морето. Това предизвика широко безпокойство в света. Посланикът на Китай в Япония Wu Jianghao подаде тържествен протест пред японското правителство заради изхвърлянето на замърсена от ядрената програма на Фукушима вода в морето; Главната митническа администрация на Китай: Пълно спиране на вноса на японски водни продукти; Южнокорейският премиер: Южна Корея ще запази непроменена забраната за внос на японски водни продукти от Фукушима.
Ядрените отпадъчни води, както подсказва името, са отпадъчни води, съдържащи радиоактивност. Като силно радиоактивни отпадъчни води, получени при аварии с ядрено изтичане, или охлаждаща вода в пряк контакт с ядрено гориво. Експертите казват, че ядрените отпадъчни води не са равни на ядрените отпадъчни води. Ядрените отпадъчни води са още по-вредни, тъй като съдържат 64 вида ядрени радиоактивни вещества, включително тритий.
Ядрените отпадъчни води съдържат много радиоактивни елементи, като уран, плутоний, цезий, стронций, йод и кобалт. Някои от тях имат дълъг период на полуразпад, като полуразпадът на уран-238, който е 4.5 милиарда години, и полуживотът на плутоний-239, който е 24,000 XNUMX години. Тези радиоактивни елементи представляват сериозни опасности за човешкото тяло и околната среда, като канцерогенност, тератогенност и мутагенност. В зависимост от различните източници и обстоятелства, концентрациите и пропорциите на различните радиоактивни елементи в ядрените отпадъчни води варират, но обикновено далеч надвишават международните стандарти и ограничения за безопасност.
Ако ядрените отпадъчни води се изхвърлят в околната среда без подходящо третиране, това ще има сериозно въздействие върху екосистемата и човешкото здраве. Радиоактивните вещества могат да се предават чрез вода, почва, въздух, хранителни вериги и др., което води до повишени дози радиация в организмите, причинявайки различни заболявания и генни мутации. Следователно обработката и изхвърлянето на ядрени отпадъчни води трябва да следват строги стандарти и норми за безопасност, за да се избегнат евентуални течове и аварии.
Технологиите за пречистване на ядрени отпадъчни води, които обикновено се използват в различни страни, са следните:
- Метод на химическо утаяване
Методът на химическо утаяване е метод на съвместно утаяване на утаяващия агент и следите от радионуклиди в отпадъчните води. Хидроксиди, карбонати, фосфати и други съединения на радионуклидите в отпадъчните води са предимно неразтворими и по този начин могат да бъдат отстранени по време на пречистването. Целта на химическото третиране е да прехвърли и концентрира радионуклидите в отпадъчните води до малък обем утайка, така че депонираните отпадъчни води да имат малко радиоактивност и да отговарят на стандартите за заустване.
Предимствата на този метод са ниска цена, добър ефект на отстраняване на логаритмични радионуклиди и възможност за третиране на нерадиоактивни компоненти и техните концентрации и флуидизирани отпадъчни води със значително флуидизиране. Използваните пречиствателни съоръжения и технологии имат доста зрял опит.
Понастоящем най-често се използват утаители като железни соли, алуминиеви соли, фосфати и сода. За да се насърчи процеса на коагулация, се добавят помощни средства за коагулация като глина, активиран силициев диоксид и полимерни електролити. За цезий, рутений, йод и други концентрирани радиоактивни нуклиди, които трудно се отстраняват, трябва да се използват специални химически утаители. Например, цезият може да бъде отстранен чрез съвместно утаяване на железен фероцианид и меден фероцианид. Някои хора използват неразтворим нишестен ксантогенат за третиране на металосъдържащи радиоактивни отпадъчни води. Ефектът от лечението е добър, приложимостта е широка, а степента на радиоактивно отстраняване е >90%. Това е йонообменен флокулант с отлична производителност. Тъй като няма остатъчен сулфид при пречистване на отпадъчни води, той е по-подходящ за пречистване на отпадъчни води.
- Йонообменен метод
Много радионуклиди се йонизират във водата, особено радиоактивните отпадъчни води след третиране с химическо утаяване. Поради отстраняването на суспендирани и колоидни радионуклиди, това, което остава, са почти йонни видове, повечето от които са катиони. Освен това радионуклидите съществуват в малки количества във водата, така че те са много подходящи за лечение с йонообмен и при липса на смущения от нерадиоактивни йони, йонообменът може да работи ефективно за дълго време. Повечето катионобменни смоли имат висок капацитет за отстраняване и голям обменен капацитет за радиоактивен стронций. Фенолната катионна смола може ефективно да отстрани радиоактивен цезий, а микропорестата катионна смола може не само да отстрани радиоактивни катиони, но и да отстрани цирконий, ниобий, кобалт под формата на колоиди и рутений под формата на комплекси чрез адсорбция. Този закон обаче има фатална слабост. Когато съдържанието на радиоактивни нуклиди или нерадиоактивни йони в отпадъчната течност е високо, слоят от смола бързо ще проникне и ще стане невалиден. Обикновено смолата, използвана за третиране на радиоактивни отпадъчни води, не се регенерира, така че след като се повреди, трябва да се смени незабавно.
Йонообменният метод използва йонообменна смола, която е подходяща за отпадъчна течност с ниско съдържание на сол. Когато съдържанието на сол е високо, цената на обработката с йонообменна смола е по-висока от тази на селективния процес. Това се дължи главно на ниската селективност на смолата, която има голяма корелация с радионуклидите. При пречистването на радиоактивни отпадъчни води използването на електродиализа може да увеличи ефективността на използване на йонообменния процес.
- Метод на адсорбция
Адсорбцията е ефективен метод за отстраняване на йони на тежки метали от вода чрез използване на порести твърди вещества за адсорбиране и отстраняване на йони на тежки метали. Основната технология на метода на адсорбция е изборът на адсорбент. Често използвани адсорбенти са активен въглен, зеолит, каолин, бентонит, глина и др. Сред тях зеолитът е евтин, безопасен и лесен за получаване. В сравнение с други неорганични адсорбенти, зеолитът има по-голям капацитет на адсорбция и по-добър ефект на пречистване. Пречиствателната способност на зеолита е 10 пъти по-висока от тази на другите неорганични адсорбенти, така че той е много конкурентен агент за пречистване на водата. Често се използва като адсорбент в процесите на пречистване на вода и също така функционира като йонообменник и филтърен агент.
Активният въглен има силен адсорбционен капацитет и висока степен на отстраняване, но ефективността на регенериране на активния въглен е ниска и качеството на водата на третираната вода е трудно да отговори на изискванията за повторна употреба. Цената е скъпа и приложението е ограничено. През последните години постепенно се разработват различни адсорбиращи материали с адсорбционна способност. Съответни проучвания показват, че хитозанът и неговите производни са добри адсорбенти за йони на тежки метали. След омрежване хитозановата смола може да се използва многократно без значително намаляване на адсорбционния капацитет. Използването на модифициран сепиолит за третиране на отпадъчни води с тежки метали има добър адсорбционен капацитет за Co и Ag, а съдържанието на тежки метали в пречистените отпадъчни води е значително по-ниско от цялостния стандарт за изхвърляне на отпадъчни води.
- Изпаряване и концентрация
Методът на изпарителна концентрация има висок коефициент на концентрация и коефициент на пречистване и се използва най-вече за третиране на отпадъчни води със средно и високо ниво на радиоактивност. Принципът на работа на метода на изпаряване е: радиоактивната отпадъчна вода се изпраща към устройството за изпаряване и в същото време се въвежда нагряваща пара, за да се изпари водата във водна пара, докато радионуклидите остават във водата. Кондензираната вода, образувана по време на процеса на изпаряване, се изхвърля или използва повторно, а концентрираната течност се втвърдява допълнително. Методът на концентрация на изпаряване не е подходящ за третиране на отпадъчни води, съдържащи летливи нуклиди и лесно разпенващи се; консумира много топлинна енергия и има високи експлоатационни разходи; в същото време потенциални заплахи като корозия, нагар и експлозия трябва да се вземат предвид по време на проектирането и експлоатацията. За да подобрят използването на парата и да намалят оперативните разходи, страните не пестят усилия в разработването на нови изпарители, като изпарители с компресия на пара, тънкослойни изпарители, вакуумни изпарители и други нови изпарители, постигнали забележителни резултати.
- Технология на мембранно разделяне
Мембранната технология е сравнително ефективен, икономичен и надежден метод за пречистване на радиоактивни отпадъчни води. Тъй като технологията за мембранно разделяне има характеристиките на добро качество на отпадъчните води, липса на фазова промяна на материалите и ниска консумация на енергия, мембранната технология е активно проучена.
Мембранните технологии, използвани в чужбина, са: микрофилтрация, ултрафилтрация, нанофилтрация , водоразтворим полимер - мембранна филтрация, обратна осмоза (RO), електродиализа, мембранна дестилация, електрохимичен йонен обмен, течна мембрана, феритна адсорбционна филтрация, мембранно разделяне и анионнообменна хартиена мембрана и други методи.
Меламинова пяна, вид наноразмерен стабилен триизмерен нетен органичен филтриращ субстрат, размер на порите до 1nm, капацитет на порите до 0.297cc/g, степен на отваряне на порите до 98%. Може да постигне ефективна адсорбция и филтриране на ядрени отпадъчни води, дори повечето видове адсорбенти да бъдат добавени.
- Биологично лечение
Методите за биологично третиране включват фиторемедиация и микробни методи. Фиторемедиацията се отнася до нова технология за третиране на място, която използва зелени растения и техните ризосферни местни микроорганизми, за да работят заедно за премахване на замърсителите в околната среда.
От съществуващите резултати от изследванията приложимите видове технологии за биоремедиация включват главно технология за изградени влажни зони, технология за ризосферна филтрация, технология за екстракция на растения, технология за втвърдяване на растения и технология за изпаряване на растения. Резултатите от теста показват, че почти целият уран във водното тяло може да бъде обогатен в корените на растенията.
Микробиологичното третиране на отпадъчни води с ниска радиоактивност е нова технология, която започва да се изучава през 1960-те години на миналия век. Има някои проучвания за отстраняването на уран в радиоактивни отпадъчни води по този метод у нас и в чужбина, но повечето от тях в момента са в етап на експериментално изследване.
С развитието на биотехнологиите и задълбоченото изследване на механизма на взаимодействие между микроорганизми и метали, хората постепенно осъзнаха, че използването на микроорганизми за третиране на радиоактивно замърсяване на отпадъчни води е много обещаващ метод. Микробните клетки се използват като агенти за биологично третиране за абсорбиране, обогатяване и възстановяване на радионуклиди като уран във воден разтвор, който има висока ефективност, ниска цена и ниска консумация на енергия. Освен това няма вторичен замърсител, който може да постигне целта за намаляване на радиоактивните отпадъци и да създаде благоприятни условия за регенериране или геоложко погребване на нуклиди.
- Магнито-молекулен метод
Изследователският институт за електроенергия на Съединените щати (EPRI) разработи метода Mag-Mole-clue за намаляване на броя на генерираните радиоактивни отпадъци като стронций, цезий и кобалт. Методът се основава на протеин, наречен феритин, който е модифициран да използва магнитни молекули за селективно свързване на замърсители, които след това се отстраняват от разтвора чрез магнити, а след това свързаните метали се възстановяват чрез обратно промиване на леглото на магнитния филтър. Феритинът е силно запазен многофункционален многоединичен протеин, често срещан в живите организми, който има специалните характеристики на устойчивост на разредени киселини (pH<2.0), разредени основи (pH= 12.0) и по-високи температури (инвариантни към температурата на водата 70～75°C). Със задълбочаването на изследванията на феритина беше постигнат голям напредък в изследването на нови функции in vitro, използвайки нано пространството на неговата протеинова обвивка. In vitro проучвания показват, че феритинът има способността да съхранява йони на тежки метали in vitro. В допълнение, предишни проучвания са фокусирани върху механизма на съхранение и освобождаване на желязо от феритин, използвайки други йони на тежки метали като сонди, които се конкурират с железни йони. За разлика от това, скорошни проучвания показват, че това свойство на феритина да улавя метални йони и да бъде устойчив на обръщане може да се използва за конструиране на реактор за феритин и използването му на полето за непрекъснат мониторинг на степента на замърсяване на течаща вода с йони на тежки метали. При специфични условия in vitro, някои метални ядра, като FeS ядра, CdS ядра, Mn3O4 ядра, Fe3O4 магнитни железни ядра и уранови ядра на радиоактивни материали, са били успешно сглобени в нано пространството на обвивките на феритиновия протеин.
- Инертен метод на втвърдяване
Държавният университет на Пенсилвания и Националната лаборатория на река Савана разработиха нов метод за преработка на определени течности с ниско ниво на радиоактивни отпадъци във втвърдена форма за безопасно изхвърляне. Този нов процес използва нискотемпературен (< 90°C) коагулационен метод за стабилизиране на силно алкални, нискоактивни радиоактивни отпадъчни течности, тоест за превръщане на отпадъчната течност в инертно втвърдено тяло. Учените нарекоха окончателно втвърденото тяло „хидрокерамика“ (пореста керамика, изпечена на бисквит). Те казват, че окончателното втвърдено тяло е много твърдо, стабилно и дълготрайно и може да фиксира радионуклидите в структурата на зеолита. Този процес на подготовка е подобен на процеса на образуване на скали в природата.
- Технология на реакционната стена на просмукване на желязо с нулева валентност
Пропускливата реактивна бариера (PRB) е метод, който се появява в развитите страни като Европа и Съединените щати за отстраняване на място на замърсители в замърсените подземни води. PRBs обикновено се инсталират в подземни водоносни хоризонти, перпендикулярни на посоката на потока на подпочвените води. Когато замърсената подземна вода тече през реакционната стена под действието на собствения си хидравличен градиент, замърсителите ще бъдат отстранени чрез физични и химични реакции с реакционните материали в стената, така че да се постигне целта за възстановяване на замърсяването.
Това е пасивна техника за възстановяване, която изисква малко поддръжка и е евтина. Като важен клон на PRB технологията, Fe0-PRB технологията е изследвана и разработена в много страни и в много аспекти на пречистване на замърсяването на подпочвените води. Бяха постигнати окуражаващи резултати в изследването на механизма на реакцията, структурата и инсталирането на PRBs и изследването на нови активни материали. Китайските учени са започнали да изучават технологията за активна перколационна стена, представена от желязо с нулева валентност за ремедиация (третиране) на радиоактивни отпадъчни води от уранови хвостове и настоящите изследвания са постигнали определени резултати.
За повече информация относно продуктите за нанофилтрация от меламинова пяна SINOYQX, моля, свържете се с нас на [email protected] или ни пишете на телефон: +86-28-8411-1861.
Някои снимки и текстове са възпроизведени от интернет и авторските права принадлежат на оригиналния автор. Ако има някакво нарушение, моля, свържете се с нас, за да изтрием.