13. srpna 00 ve 24:2023 místního času zahájila japonská jaderná elektrárna Fukušima Daiichi vypouštění jaderně kontaminované vody do moře. Ve světě to vzbudilo všeobecné znepokojení. Čínský velvyslanec v Japonsku Wu Jianghao podal u japonské vlády slavnostní protest proti vypouštění fukušimské jaderné znečištěné vody do moře; Čínská hlavní celní správa: Úplné pozastavení dovozu japonských produktů z vodních zdrojů; Jihokorejský premiér: Jižní Korea zachová zákaz dovozu japonských vodních produktů z Fukušimy beze změny.
Jaderná odpadní voda, jak název napovídá, je odpadní voda obsahující radioaktivitu. Například vysoce radioaktivní odpadní voda produkovaná při haváriích s únikem jaderných zbraní nebo chladicí voda v přímém kontaktu s jaderným palivem. Odborníci tvrdí, že jaderná odpadní voda se nerovná jaderné odpadní vodě. Jaderné odpadní vody jsou ještě nebezpečnější, obsahují 64 druhů jaderných radioaktivních látek včetně tritia.
Jaderné odpadní vody obsahují mnoho radioaktivních prvků, jako je uran, plutonium, cesium, stroncium, jód a kobalt. Některé z nich mají dlouhé poločasy, jako je poločas rozpadu uranu-238, který je 4.5 miliardy let, a poločas rozpadu plutonia-239, který je 24,000 XNUMX let. Tyto radioaktivní prvky představují vážné nebezpečí pro lidský organismus a životní prostředí, jako je karcinogenita, teratogenita a mutagenita. V závislosti na různých zdrojích a okolnostech se koncentrace a podíly různých radioaktivních prvků v jaderných odpadních vodách liší, ale obvykle výrazně překračují mezinárodní normy a bezpečnostní limity.
Pokud budou jaderné odpadní vody vypouštěny do životního prostředí bez řádného čištění, bude to mít vážný dopad na ekosystém a lidské zdraví. Radioaktivní látky se mohou přenášet vodou, půdou, vzduchem, potravními řetězci atd., což má za následek zvýšené radiační dávky v organismech, způsobující různá onemocnění a genové mutace. Proto musí být zpracování a likvidace jaderné odpadní vody v souladu s přísnými bezpečnostními standardy a normami, aby se zabránilo jakémukoli možnému úniku a nehodám.
Technologie čištění jaderných odpadních vod běžně používané v různých zemích jsou následující:
- Chemická srážecí metoda
Chemická srážecí metoda je metoda koprecipitace srážecího činidla a stopového množství radionuklidů v odpadní vodě. Hydroxidy, uhličitany, fosforečnany a další sloučeniny radionuklidů v odpadních vodách jsou většinou nerozpustné a lze je tedy během čištění odstranit. Účelem chemického čištění je převést a koncentrovat radionuklidy v odpadních vodách do malého objemu kalu tak, aby usazená odpadní voda měla malou zbývající radioaktivitu a mohla splňovat vypouštěcí normy.
Výhodou této metody je nízká cena, dobrý odstraňovací účinek logaritmických radionuklidů a schopnost upravovat neradioaktivní složky a jejich koncentrace a fluidizované odpadní vody se značnou fluidizací. Používaná zařízení a technologie mají poměrně vyzrálé zkušenosti.
V současnosti se nejčastěji používají srážedla, jako jsou soli železa, soli hliníku, fosforečnany a soda. Aby se podpořil proces koagulace, přidávají se koagulační pomocné látky, jako je jíl, aktivovaný oxid křemičitý a polymerní elektrolyty. Pro cesium, ruthenium, jód a další koncentrované radioaktivní nuklidy, které se obtížně odstraňují, by se měly používat speciální chemické srážedla. Cesium lze například odstranit koprecipitací ferokyanidu železitého a ferokyanidu měďnatého. Někteří lidé používají nerozpustný xanthát škrobu k čištění radioaktivní odpadní vody obsahující kov. Účinek léčby je dobrý, použitelnost je široká a míra radioaktivního odstranění je > 90 %. Jedná se o ionexový flokulant s vynikajícím výkonem. Protože při čištění odpadních vod nevzniká zbytkový sulfid, je vhodnější pro čištění odpadních vod.
- Metoda iontové výměny
Mnoho radionuklidů je ionizováno ve vodě, zejména v radioaktivních odpadních vodách po chemickém čištění srážením. Díky odstranění suspendovaných a koloidních radionuklidů zůstávají téměř iontové druhy, z nichž většinu tvoří kationty. Kromě toho se radionuklidy vyskytují ve vodě v malých množstvích, takže jsou velmi vhodné pro úpravu iontovou výměnou a při absenci interference neradioaktivních iontů může iontová výměna efektivně fungovat po dlouhou dobu. Většina katexových pryskyřic má vysokou kapacitu odstraňování a velkou kapacitu výměny pro radioaktivní stroncium. Fenolická kationtová pryskyřice dokáže účinně odstraňovat radioaktivní cesium a mikroporézní kationtová pryskyřice může nejen odstraňovat radioaktivní kationty, ale také adsorpcí odstraňovat zirkonium, niob, kobalt ve formě koloidů a ruthenium ve formě komplexů. Tento zákon má však fatální slabinu. Když je obsah radioaktivních nuklidů nebo neradioaktivních iontů v odpadní kapalině vysoký, pryskyřičné lože rychle pronikne a stane se neplatným. Obvykle se pryskyřice používaná k čištění radioaktivní odpadní vody neregeneruje, takže jakmile selže, měla by být okamžitě vyměněna.
Metoda iontové výměny využívá iontoměničovou pryskyřici, která je vhodná pro odpadní kapalinu s nízkým obsahem soli. Když je obsah soli vysoký, náklady na ošetření iontoměničovou pryskyřicí jsou vyšší než náklady na selektivní proces. To je způsobeno především nízkou selektivitou pryskyřice, která má velkou korelaci s radionuklidy. Při čištění radioaktivní odpadní vody může použití elektrodialýzy zvýšit efektivitu využití procesu iontové výměny.
- Adsorpční metoda
Adsorpce je účinný způsob odstraňování iontů těžkých kovů z vody pomocí porézních pevných látek k adsorpci a odstranění iontů těžkých kovů. Klíčovou technologií adsorpční metody je výběr adsorbentu. Běžně používané adsorbenty jsou aktivní uhlí, zeolit, kaolin, bentonit, jíl atd. Mezi nimi je zeolit levný, bezpečný a snadno dostupný. Ve srovnání s jinými anorganickými adsorbenty má zeolit větší adsorpční kapacitu a lepší čistící účinek. Čisticí schopnost zeolitu je 10x vyšší než u jiných anorganických adsorbentů, jedná se tedy o velmi konkurenceschopný prostředek pro úpravu vody. Často se používá jako adsorbent v procesech úpravy vody a funguje také jako iontoměnič a filtrační činidlo.
Aktivní uhlí má silnou adsorpční kapacitu a vysokou rychlost odstraňování, ale účinnost regenerace aktivního uhlí je nízká a kvalita vody upravené vody je obtížné splnit požadavky na opětovné použití. Cena je drahá a aplikace je omezená. V posledních letech byly postupně vyvinuty různé adsorpční materiály s adsorpční kapacitou. Relevantní studie ukázaly, že chitosan a jeho deriváty jsou dobrými adsorbenty pro ionty těžkých kovů. Po zesítění lze chitosanovou pryskyřici mnohokrát znovu použít, aniž by došlo k výraznému snížení adsorpční kapacity. Použití modifikovaného sepiolitu k čištění odpadních vod s těžkými kovy má dobrou adsorpční kapacitu pro Co a Ag a obsah těžkých kovů ve vyčištěné odpadní vodě je výrazně nižší, než je komplexní standard pro vypouštění odpadních vod.
- Odpařování a koncentrace
Metoda odpařování má vysoký koncentrační faktor a faktor čištění a většinou se používá k čištění středně a vysoce radioaktivní odpadní vody. Princip metody odpařování je: radioaktivní odpadní voda se posílá do odpařovacího zařízení a současně se přivádí topná pára, aby se voda odpařila na vodní páru, zatímco radionuklidy zůstávají ve vodě. Kondenzovaná voda vzniklá během procesu odpařování se vypustí nebo znovu použije a koncentrovaná kapalina dále tuhne. Metoda odpařování koncentrace není vhodná pro čištění odpadních vod obsahujících těkavé nuklidy a snadno pění; spotřebovává velké množství tepelné energie a má vysoké provozní náklady; současně je třeba při návrhu a provozu zvážit potenciální hrozby, jako je koroze, usazování vodního kamene a výbuch. Aby se zlepšilo využití páry a snížily provozní náklady, země nešetřily úsilím při vývoji nových výparníků, jako jsou výparníky s kompresí páry, výparníky s tenkým filmem, vakuové výparníky a další nové výparníky, které dosáhly pozoruhodných výsledků.
- Technologie membránové separace
Membránová technologie je poměrně účinná, ekonomická a spolehlivá metoda čištění radioaktivních odpadních vod. Vzhledem k tomu, že technologie membránové separace má vlastnosti dobré kvality odpadních vod, žádné fázové změny materiálů a nízkou spotřebu energie, byla membránová technologie aktivně zkoumána.
Mezi membránové technologie používané v zahraničí patří: mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace , membránová filtrace ve vodě rozpustných polymerů, reverzní osmóza (RO), elektrodialýza, membránová destilace, elektrochemická iontová výměna, kapalinová membrána, feritová adsorpční filtrace, membránová separace a aniontová výměnná papírová membrána a další metody.
Melaminová pěna, druh stabilního trojrozměrného čistého organického filtračního substrátu v nanoměřítku, její velikost pórů až 1 nm, kapacita pórů až 0.297 cc/g, rychlost otevírání pórů až 98 %. Může dosáhnout účinné adsorpce a filtrace jaderných odpadních vod, dokonce i s přidáním většiny druhů adsorbentů.
- Biologická léčba
Mezi biologické metody léčby patří fytoremediace a mikrobiální metody. Fytoremediace se týká nové technologie úpravy in-situ, která využívá zelené rostliny a jejich původní mikroorganismy v rhizosféře, aby spolupracovaly při odstraňování znečišťujících látek v životním prostředí.
Z dosavadních výsledků výzkumu lze uvést, že mezi použitelné typy bioremediačních technologií patří především technologie vybudovaných mokřadů, technologie rhizosférické filtrace, technologie extrakce rostlin, technologie solidifikace rostlin a technologie odpařování rostlin. Výsledky testů ukazují, že téměř veškerý uran ve vodním útvaru může být obohacen v kořenech rostlin.
Mikrobiologické čištění nízkoradioaktivních odpadních vod je nová technologie, která se začala studovat v 1960. letech minulého století. O odstraňování uranu v radioaktivních odpadních vodách touto metodou bylo provedeno několik studií doma i v zahraničí, ale většina z nich je v současné době ve stádiu experimentálního výzkumu.
S rozvojem biotechnologie a hloubkovým studiem mechanismu interakce mezi mikroorganismy a kovy si lidé postupně uvědomili, že využití mikroorganismů k čištění radioaktivního znečištění odpadních vod je velmi slibnou metodou. Mikrobiální buňky se používají jako činidla biologického čištění k absorpci, obohacení a regeneraci radionuklidů, jako je uran ve vodném roztoku, který má vysokou účinnost, nízkou cenu a nízkou spotřebu energie. Navíc neexistuje sekundární znečišťující látka, která by mohla dosáhnout cíle snížení radioaktivního odpadu a vytvořit příznivé podmínky pro regeneraci nebo geologické ukládání nuklidů.
- Magneto-molekulární metoda
United States Electric Power Research Institute (EPRI) vyvinul metodu Mag-Mole-Clue pro snížení počtu vznikajících radioaktivních odpadů, jako je stroncium, cesium a kobalt. Metoda je založena na proteinu zvaném feritin, který je upraven tak, aby využíval magnetické molekuly k selektivní vazbě kontaminantů, které jsou následně z roztoku odstraněny pomocí magnetů a následně jsou navázané kovy získány zpětným promýváním magnetického filtračního lože. Feritin je vysoce konzervovaný multifunkční vícejednotkový protein běžně se vyskytující v živých organismech, který má speciální vlastnosti odolnosti vůči zředěným kyselinám (pH <2.0), zředěným zásadám (pH= 12.0) a vyšším teplotám (neměnné vůči teplotě vody 70–75 °C). S prohlubujícím se výzkumem feritinu bylo dosaženo velkého pokroku ve studiu nových funkcí in vitro pomocí nano prostoru jeho proteinového obalu. Studie in vitro ukázaly, že feritin má schopnost uchovávat ionty těžkých kovů in vitro. Kromě toho se předchozí studie zaměřily na mechanismus ukládání a uvolňování železa z feritinu pomocí jiných iontů těžkých kovů jako sond, které soutěží s ionty železa. Naproti tomu nedávné studie ukázaly, že tuto vlastnost feritinu zachycovat kovové ionty a být odolný proti zvratu lze využít ke konstrukci feritinového reaktoru a využít jej v terénu pro nepřetržité sledování stupně kontaminace proudící vody ionty těžkých kovů. Za specifických podmínek in vitro byla některá kovová jádra, jako jsou jádra FeS, jádra CdS, jádra Mn3O4, jádra magnetického železa Fe3O4 a uranová jádra radioaktivních materiálů, úspěšně sestavena do nano prostoru feritinových proteinových obalů.
- Metoda inertního vytvrzování
Pennsylvania State University a Savannah River National Laboratory vyvinuly novou metodu pro zpracování některých nízkoaktivních radioaktivních odpadních kapalin do ztuhlé formy pro bezpečnou likvidaci. Tento nový proces využívá nízkoteplotní (< 90°C) metodu koagulace ke stabilizaci vysoce alkalické nízkoaktivní radioaktivní odpadní kapaliny, to znamená k přeměně odpadní kapaliny na inertní ztuhlé těleso. Vědci nazvali konečné vytvrzené tělo „hydrokeramika“ (porézní keramika pálená v bisque). Říká se, že výsledné ztuhlé těleso je velmi tvrdé, stabilní a trvanlivé a dokáže ve své zeolitové struktuře fixovat radionuklidy. Tento proces přípravy je podobný procesu tvorby hornin v přírodě.
- Technologie perkolační reakční stěny s nulamocným železem
Permeabilní reaktivní bariéra (PRB) je metoda vznikající ve vyspělých zemích, jako je Evropa a Spojené státy, pro in-situ odstraňování složek znečišťujících látek ve znečištěných podzemních vodách. PRB jsou obecně instalovány v podzemních vodonosných vrstvách, kolmo ke směru proudění podzemní vody. Když znečištěná podzemní voda protéká reakční stěnou působením vlastního hydraulického spádu, budou znečišťující látky odstraňovány fyzikálními a chemickými reakcemi s reakčními materiály ve stěně tak, aby bylo dosaženo účelu obnovení znečištění.
Jedná se o pasivní techniku obnovy, která vyžaduje malou údržbu a je levná. Jako důležité odvětví technologie PRB byla technologie Fe0-PRB zkoumána a vyvinuta v mnoha zemích a v mnoha aspektech čištění podzemních vod. Povzbudivých výsledků bylo dosaženo při studiu reakčního mechanismu, struktury a instalace PRB a při studiu nových aktivních materiálů. Čínští vědci začali studovat technologii aktivní perkolační stěny představované nulamocným železem pro sanaci (úpravu) radioaktivní odpadní vody z uranových hlušin a současný výzkum dosáhl určitých výsledků.
Pro více informací o produktech SINOYQX pro nanofiltraci melaminové pěny nás prosím kontaktujte na adrese [email protected] nebo nám zavolejte na číslo +86-28-8411-1861.
Některé obrázky a texty jsou reprodukovány z internetu a autorská práva náleží původnímu autorovi. Pokud dojde k nějakému porušení, kontaktujte nás, abychom je odstranili.