La ora 13:00, ora locală, pe 24 august 2023, centrala nucleară japoneză Fukushima Daiichi a inițiat deversarea în mare a apei contaminate cu substanțe nucleare. Acest lucru a stârnit o îngrijorare generalizată în întreaga lume. Ambasadorul Chinei în Japonia, Wu Jianghao, a depus un protest solemn către guvernul japonez cu privire la deversarea în mare a apei poluate cu substanțe nucleare de la Fukushima; Administrația Generală a Vămilor din China: Suspendarea completă a importurilor de produse acvatice japoneze; Prim-ministrul sud-coreean: Coreea de Sud va menține neschimbată interdicția de import a produselor acvatice japoneze de la Fukushima.
Apele uzate nucleare, așa cum sugerează și numele, sunt apele uzate care conțin radioactivitate. Cum ar fi apele uzate extrem de radioactive produse în accidente cu scurgeri nucleare sau apa de răcire în contact direct cu combustibilul nuclear. Experții spun că apele uzate nucleare nu sunt echivalente cu apele uzate nucleare. Apele uzate nucleare sunt și mai nocive, conținând 64 de tipuri de substanțe radioactive nucleare, inclusiv tritiu.
Apele uzate nucleare conțin multe elemente radioactive, cum ar fi uraniu, plutoniu, cesiu, stronțiu, iod și cobalt. Unele dintre ele au timpi de înjumătățire lungi, cum ar fi timpul de înjumătățire al uraniului-238, care este de 4.5 miliarde de ani, și timpul de înjumătățire al plutoniului-239, care este de 24,000 de ani. Aceste elemente radioactive prezintă pericole grave pentru organismul uman și pentru mediu, cum ar fi carcinogenitatea, teratogenitatea și mutagenitatea. În funcție de diferitele surse și circumstanțe, concentrațiile și proporțiile diferitelor elemente radioactive din efluentul nuclear variază, dar de obicei depășesc cu mult standardele internaționale și limitele de siguranță.
Dacă apele uzate nucleare sunt deversate în mediu fără o tratare adecvată, acestea vor avea un impact grav asupra ecosistemului și sănătății umane. Substanțele radioactive pot fi transmise prin apă, sol, aer, lanțuri trofice etc., rezultând doze crescute de radiații la organisme, provocând diverse boli și mutații genetice. Prin urmare, tratarea și eliminarea apelor uzate nucleare trebuie să respecte standarde și norme stricte de siguranță pentru a evita orice posibile scurgeri și accidente.
Tehnologiile de tratare a apelor uzate nucleare utilizate în mod obișnuit în diferite țări sunt următoarele:
- Metoda de precipitare chimică
Metoda de precipitare chimică este o metodă de coprecipitare a agentului de precipitare și a urmelor de radionuclizi din apele uzate. Hidroxizii, carbonații, fosfații și alți compuși ai radionuclizilor din apele uzate sunt în mare parte insolubili și, prin urmare, pot fi eliminați în timpul tratării. Scopul tratării chimice este de a transfera și concentra radionuclizii din apele uzate într-un volum mic de nămol, astfel încât apele uzate depuse să aibă puțină radioactivitate rămasă și să poată îndeplini standardele de evacuare.
Avantajele acestei metode sunt costul redus, efectul bun de îndepărtare a radionuclizilor logaritmici și capacitatea de a trata componentele neradioactive și concentrațiile acestora, precum și apele uzate fluidizate cu fluidizare considerabilă. Instalațiile de tratare și tehnologiile utilizate au o experiență destul de matură.
În prezent, cei mai utilizați agenți de precipitare sunt sărurile de fier, sărurile de aluminiu, fosfații și soda. Pentru a promova procesul de coagulare, se adaugă agenți auxiliari de coagulare, cum ar fi argila, silicea activată și electroliții polimerici. Pentru cesiu, ruteniu, iod și alte nuclide radioactive concentrate, care sunt dificil de îndepărtat, ar trebui utilizați agenți de precipitare chimici speciali. De exemplu, cesiul poate fi îndepărtat prin coprecipitarea ferocianurii ferice și a ferocianurii de cupru. Unii oameni folosesc xantat de amidon insolubil pentru a trata apele uzate radioactive care conțin metal. Efectul de tratare este bun, aplicabilitatea este largă, iar rata de îndepărtare a radioactivității este >90%. Este un floculant schimbător de ioni cu performanțe excelente. Deoarece nu există sulfură reziduală la tratarea apelor uzate, este mai potrivit pentru tratarea apelor uzate.
- Metoda schimbului de ioni
Mulți radionuclizi sunt ionizați în apă, în special în apele reziduale radioactive după tratamentul prin precipitare chimică. Datorită îndepărtării radionuclizilor în suspensie și coloidali, ceea ce rămâne sunt specii aproape ionice, majoritatea fiind cationi. Mai mult, radionuclizii există în cantități mici în apă, deci sunt foarte potriviți pentru tratamentul prin schimb ionic, iar în absența interferențelor din partea ionilor neradioactivi, schimbul ionic poate funcționa eficient pentru o lungă perioadă de timp. Majoritatea rășinilor schimbătoare de cationi au o capacitate mare de îndepărtare și o capacitate mare de schimb pentru stronțiul radioactiv. Rășina cationică fenolică poate îndepărta eficient cesiul radioactiv, iar rășina cationică microporoasă poate nu numai să îndepărteze cationii radioactivi, ci și să îndepărteze zirconiul, niobiul, cobaltul sub formă de coloizi și ruteniul sub formă de complexe prin adsorbție. Cu toate acestea, această lege are o slăbiciune fatală. Atunci când conținutul de nuclizi radioactivi sau ioni neradioactivi din lichidul rezidual este ridicat, patul de rășină va pătrunde rapid și va deveni invalid. De obicei, rășina utilizată pentru tratarea apelor uzate radioactive nu este regenerată, așa că odată ce se defectează, trebuie înlocuită imediat.
Metoda de schimb ionic utilizează rășină schimbătoare de ioni, care este potrivită pentru lichidele reziduale cu conținut scăzut de sare. Atunci când conținutul de sare este ridicat, costul tratării cu rășină schimbătoare de ioni este mai mare decât cel al procesului selectiv. Acest lucru se datorează în principal selectivității scăzute a rășinii, care are o corelație mare cu radionuclizii. În purificarea apelor uzate radioactive, utilizarea electrodializei poate crește eficiența procesului de schimb ionic.
- Metoda de adsorbție
Adsorbția este o metodă eficientă pentru îndepărtarea ionilor de metale grele din apă prin utilizarea substanțelor solide poroase pentru adsorbția și îndepărtarea ionilor de metale grele. Tehnologia cheie a metodei de adsorbție este alegerea adsorbantului. Adsorbanții utilizați în mod obișnuit sunt cărbunele activ, zeolitul, caolinul, bentonita, argila etc. Printre aceștia, zeolitul este ieftin, sigur și ușor de obținut. Comparativ cu alți adsorbanți anorganici, zeolitul are o capacitate de adsorbție mai mare și un efect de purificare mai bun. Capacitatea de purificare a zeolitului este de 10 ori mai mare decât cea a altor adsorbanți anorganici, deci este un agent de tratare a apei foarte competitiv. Este adesea utilizat ca adsorbant în procesele de tratare a apei și funcționează, de asemenea, ca schimbător de ioni și agent de filtrare.
Cărbunele activ are o capacitate puternică de adsorbție și o rată mare de îndepărtare, însă eficiența de regenerare a cărbunelui activ este scăzută, iar calitatea apei tratate este dificil de îndeplinit pentru cerințele de reutilizare. Prețul este ridicat, iar aplicarea este limitată. În ultimii ani, au fost dezvoltate treptat o varietate de materiale adsorbante cu capacitate de adsorbție. Studiile relevante au arătat că chitosanul și derivații săi sunt adsorbanți buni pentru ionii de metale grele. După reticulare, rășina de chitosan poate fi reutilizată de mai multe ori fără a reduce semnificativ capacitatea de adsorbție. Utilizarea sepiolitului modificat pentru tratarea apelor uzate cu metale grele are o bună capacitate de adsorbție pentru Co și Ag, iar conținutul de metale grele din apele uzate tratate este semnificativ mai mic decât standardul general de evacuare a apelor uzate.
- Evaporare și concentrare
Metoda de concentrare prin evaporare are un factor de concentrare și un factor de purificare ridicate și este utilizată în principal pentru tratarea apelor uzate radioactive de nivel mediu și înalt. Principiul de funcționare al metodei de evaporare este: apa uzată radioactivă este trimisă către dispozitivul de evaporare și, în același timp, se introduce abur de încălzire pentru a evapora apa în vapori de apă, în timp ce radionuclizii rămân în apă. Apa condensată formată în timpul procesului de evaporare este evacuată sau reutilizată, iar lichidul concentrat este solidificat în continuare. Metoda de concentrare prin evaporare nu este potrivită pentru tratarea apelor uzate care conțin nuclizi volatili și care spumează ușor; consumă multă energie termică și are costuri de operare ridicate; în același timp, trebuie luate în considerare în timpul proiectării și funcționării potențiale amenințări precum coroziunea, depunerile de crustă și explozia. Pentru a îmbunătăți utilizarea aburului și a reduce costurile de operare, țările nu au precupețit niciun efort în dezvoltarea de noi evaporatoare, cum ar fi evaporatoarele cu compresie de vapori, evaporatoarele cu peliculă subțire, evaporatoarele în vid și alte evaporatoare noi, care au obținut rezultate remarcabile.
- Tehnologia de separare a membranei
Tehnologia cu membrane este o metodă relativ eficientă, economică și fiabilă pentru tratarea apelor uzate radioactive. Deoarece tehnologia de separare cu membrane are caracteristici precum o bună calitate a efluentului, lipsa schimbării de fază a materialelor și un consum redus de energie, tehnologia cu membrane a fost cercetată activ.
Tehnologiile cu membrane utilizate în străinătate sunt: microfiltrarea, ultrafiltrarea, nanofiltrarea , filtrarea cu membrană polimerică solubilă în apă, osmoza inversă (RO), electrodializa, distilarea cu membrană, schimbul electrochimic de ioni, membrana lichidă, filtrarea cu adsorbție de ferită și separarea cu membrană de hârtie prin schimb de anioni, printre alte metode.
Spuma de melamină, un tip de substrat de filtrare organică net tridimensional stabil la nanoscală, cu dimensiunea porilor de până la 1 nm, capacitatea porilor de până la 0.297 cc/g, rata de deschidere a porilor de până la 98%. Poate realiza o adsorbție și filtrare eficientă a apelor uzate nucleare, putând fi adăugate chiar și la majoritatea tipurilor de adsorbenți.
- Tratament biologic
Metodele biologice de tratare includ fitoremedierea și metodele microbiene. Fitoremedierea se referă la o nouă tehnologie de tratare in situ care utilizează plante verzi și microorganismele indigene din rizosferă pentru a lucra împreună pentru a elimina poluanții din mediu.
Din rezultatele cercetărilor existente, tipurile aplicabile de tehnologii de bioremediere includ în principal tehnologia zonelor umede construite, tehnologia de filtrare a rizosferei, tehnologia de extracție a plantelor, tehnologia de solidificare a plantelor și tehnologia de evaporare a plantelor. Rezultatele testelor arată că aproape tot uraniul din corpul de apă poate fi îmbogățit în rădăcinile plantelor.
Tratarea microbiologică a apelor uzate cu conținut scăzut de radioactivitate este o tehnologie nouă, care a început să fie studiată în anii 1960. Au existat unele studii privind îndepărtarea uraniului din apele uzate radioactive prin această metodă, atât în țară, cât și în străinătate, dar majoritatea acestora se află în prezent în stadiul de cercetare experimentală.
Odată cu dezvoltarea biotehnologiei și studiul aprofundat al mecanismului de interacțiune dintre microorganisme și metale, oamenii au realizat treptat că utilizarea microorganismelor pentru tratarea poluării cu ape reziduale radioactive este o metodă foarte promițătoare. Celulele microbiene sunt utilizate ca agenți de tratare biologică pentru a absorbi, îmbogăți și recupera radionuclizi precum uraniul în soluție apoasă, ceea ce are o eficiență ridicată, costuri reduse și un consum redus de energie. Mai mult, nu există poluanți secundari, ceea ce poate atinge obiectivul de reducere a deșeurilor radioactive și poate crea condiții favorabile pentru regenerarea sau eliminarea geologică a nuclizilor.
- Metoda magneto-moleculei
Institutul de Cercetare a Energiei Electrice din Statele Unite (EPRI) a dezvoltat metoda Mag-Mole-clue pentru reducerea numărului de deșeuri radioactive generate, cum ar fi stronțiul, cesiul și cobaltul. Metoda se bazează pe o proteină numită feritină, care este modificată pentru a utiliza molecule magnetice pentru a lega selectiv contaminanții, care sunt apoi îndepărtați din soluție cu ajutorul magneților, iar metalele legate sunt recuperate prin spălarea inversă a patului filtrant magnetic. Feritina este o proteină multifuncțională multiunitară, extrem de conservată, întâlnită frecvent în organismele vii, care are caracteristicile speciale de rezistență la acizi diluați (pH < 2.0), baze diluate (pH = 12.0) și temperaturi mai ridicate (invariantă la temperatura apei de 70～75°C). Odată cu aprofundarea cercetării feritinei, s-au înregistrat progrese semnificative în studiul noilor funcții in vitro, utilizând nanospațiul învelișului său proteic. Studiile in vitro au arătat că feritina are capacitatea de a stoca ioni de metale grele in vitro. În plus, studiile anterioare s-au concentrat asupra mecanismului de stocare și eliberare a fierului din feritină, utilizând alți ioni de metale grele ca sonde care concurează cu ionii de fier. În schimb, studii recente au arătat că această proprietate a feritinei de a capta ionii metalici și de a fi rezistentă la inversare poate fi exploatată pentru a construi un reactor de feritină și a-l utiliza pe teren pentru monitorizarea continuă a gradului de contaminare a apei curgătoare cu ionii de metale grele. În condiții specifice in vitro, unele nuclee metalice, cum ar fi nucleele de FeS, nucleele de CdS, nucleele de Mn3O4, nucleele magnetice de fier Fe3O4 și nucleele de uraniu ale materialelor radioactive, au fost asamblate cu succes în nanospațiul învelișurilor proteice de feritină.
- Metodă de întărire inertă
Universitatea de Stat din Pennsylvania și Laboratorul Național Savannah River au dezvoltat o nouă metodă de procesare a anumitor deșeuri radioactive de nivel scăzut într-o formă solidificată pentru eliminare în siguranță. Acest nou proces utilizează o metodă de coagulare la temperatură joasă (< 90°C) pentru a stabiliza deșeurile radioactive extrem de alcaline și cu activitate redusă, adică pentru a transforma deșeurile într-un corp solidificat inert. Oamenii de știință au numit corpul final întărit „hidroceramică” (o ceramică poroasă arsă prin biscuit). Aceștia spun că corpul final solidificat este foarte dur, stabil și durabil și poate fixa radionuclizii în structura sa zeolitică. Acest proces de preparare este similar cu procesul de formare a rocilor în natură.
- Tehnologie de perete de reacție cu percolare cu fier zero-valent
Bariera reactivă permeabilă (PRB) este o metodă emergentă în țările dezvoltate, precum Europa și Statele Unite, pentru îndepărtarea in situ a componentelor poluante din apele subterane poluate. PRB-urile sunt în general instalate în acvifere subterane, perpendicular pe direcția de curgere a apelor subterane. Atunci când apa subterană poluată curge prin peretele de reacție sub acțiunea propriului gradient hidraulic, poluanții vor fi îndepărtați prin reacții fizice și chimice cu materialele de reacție din perete, astfel încât să se atingă scopul restaurării poluării.
Aceasta este o tehnică de restaurare pasivă care necesită puțină întreținere și este ieftină. Fiind o ramură importantă a tehnologiei PRB, tehnologia Fe0-PRB a fost cercetată și dezvoltată în multe țări și în multe aspecte ale tratării poluării apelor subterane. S-au obținut rezultate încurajatoare în studiul mecanismului de reacție, al structurii și instalării PRB-urilor și în studiul noilor materiale active. Cercetătorii chinezi au început să studieze tehnologia pereților de percolare activă reprezentată de fierul zero-valent pentru remedierea (tratarea) apelor uzate radioactive din sterilul de uraniu, iar cercetarea actuală a obținut anumite rezultate.
Pentru mai multe informații despre produsele de nanofiltrare din spumă de melamină SINOYQX, vă rugăm să ne contactați la [email protected] sau să ne trimiteți un mesaj vocal: +86-28-8411-1861.
Unele imagini și texte sunt reproduse de pe Internet, iar drepturile de autor aparțin autorului original. Dacă există vreo încălcare, vă rugăm să ne contactați pentru a șterge.