Klockan 13 lokal tid den 00 augusti 24 påbörjade Japans kärnkraftverk Fukushima Daiichi utsläppet av kärnförorenat vatten i havet. Det väckte stor oro i världen. Kinas ambassadör i Japan Wu Jianghao lämnade en högtidlig protest till den japanska regeringen över utsläppet av kärnkraftsförorenat vatten från Fukushima i havet; Kinas allmänna tullförvaltning: Ett fullständigt upphävande av importen av japanska vattenlevande produkter; Sydkoreas premiärminister: Sydkorea kommer att behålla importförbudet för japanska Fukushima-vattenprodukter oförändrat.
Kärnkraftsavlopp är, som namnet antyder, avloppsvatten som innehåller radioaktivitet. Såsom högradioaktivt avloppsvatten som produceras vid kärnkraftsläckageolyckor eller kylvatten i direkt kontakt med kärnbränsle. Experter säger att kärnavloppsvatten inte är lika med kärnavloppsvatten. Kärnkraftsavlopp är ännu mer skadligt och innehåller 64 sorters kärnradioaktiva ämnen inklusive tritium.
Kärnavloppsvatten innehåller många radioaktiva grundämnen, såsom uran, plutonium, cesium, strontium, jod och kobolt. Vissa av dem har långa halveringstider, som halveringstiden för uran-238, som är 4.5 miljarder år, och halveringstiden för plutonium-239, som är 24,000 XNUMX år. Dessa radioaktiva ämnen utgör allvarliga faror för människokroppen och miljön, såsom cancerogenicitet, teratogenicitet och mutagenicitet. Beroende på olika källor och omständigheter varierar koncentrationerna och proportionerna av olika radioaktiva grundämnen i kärnavlopp, men överskrider vanligtvis vida internationella standarder och säkerhetsgränser.
Om kärnkraftsavlopp släpps ut i miljön utan ordentlig rening kommer det att ha en allvarlig inverkan på ekosystemet och människors hälsa. Radioaktiva ämnen kan överföras genom vatten, mark, luft, näringskedjor etc., vilket resulterar i ökade stråldoser i organismer, vilket orsakar olika sjukdomar och genmutationer. Därför måste rening och slutförvaring av kärnavlopp följa strikta säkerhetsstandarder och normer för att undvika eventuella läckage och olyckor.
De tekniker för rening av kärnavloppsvatten som vanligtvis används i olika länder är följande:
- Kemisk utfällningsmetod
Den kemiska fällningsmetoden är en metod för att samfälla fällningsmedlet och spårmängden av radionuklider i avloppsvattnet. Hydroxider, karbonater, fosfater och andra föreningar av radionuklider i avloppsvatten är för det mesta olösliga och kan därför avlägsnas under rening. Syftet med kemisk rening är att överföra och koncentrera radionukliderna i avloppsvattnet till en liten volym slam, så att det deponerade avloppsvattnet har lite radioaktivitet kvar och kan uppfylla utsläppskraven.
Fördelarna med denna metod är låg kostnad, god borttagningseffekt av logaritmiska radionuklider och förmågan att behandla icke-radioaktiva komponenter och deras koncentrationer och fluidiserat avloppsvatten med avsevärd fluidisering. Behandlingsanläggningarna och teknikerna som används har ganska mogen erfarenhet.
För närvarande är fällningsmedel som järnsalter, aluminiumsalter, fosfater och soda de vanligaste. För att främja koaguleringsprocessen tillsätts koaguleringshjälpmedel som lera, aktiverad kiseldioxid och polymerelektrolyter. För cesium, rutenium, jod och andra koncentrerade radioaktiva nuklider som är svåra att avlägsna bör speciella kemiska fällningsmedel användas. Till exempel kan cesium avlägsnas genom samutfällning av järn(III)ferrocyanid och kopparferrocyanid. Vissa människor använder olösligt stärkelsexantat för att behandla metallhaltigt radioaktivt avloppsvatten. Behandlingseffekten är god, användbarheten är bred och den radioaktiva borttagningsgraden är >90%. Det är ett jonbytarflockningsmedel med utmärkt prestanda. Eftersom det inte finns någon kvarvarande sulfid vid rening av avloppsvatten, är det mer lämpligt för rening av avloppsvatten.
- Jonbytesmetod
Många radionuklider joniseras i vatten, särskilt radioaktivt avloppsvatten efter kemisk fällningsbehandling. På grund av avlägsnandet av suspenderade och kolloidala radionuklider är det som återstår nästan joniska arter, varav de flesta är katjoner. Dessutom finns radionuklider i små mängder i vatten, så de är mycket lämpliga för jonbytesbehandling, och i frånvaro av störningar från icke-radioaktiva joner kan jonbyte fungera effektivt under lång tid. De flesta katjonbytarhartser har hög avlägsningskapacitet och stor utbyteskapacitet för radioaktivt strontium. Det fenoliska katjonhartset kan effektivt avlägsna radioaktivt cesium, och det mikroporösa katjonhartset kan inte bara avlägsna radioaktiva katjoner, utan också avlägsna zirkonium, niob, kobolt i form av kolloider och rutenium i form av komplex genom adsorption. Denna lag har dock en ödesdiger svaghet. När halten av radioaktiva nuklider eller icke-radioaktiva joner i spillvätskan är hög kommer hartsbädden snabbt att penetrera och bli ogiltig. Vanligtvis regenereras inte hartset som används för att behandla radioaktivt avloppsvatten, så när det väl misslyckas bör det bytas ut omedelbart.
I jonbytarmetoden används jonbytarharts, som är lämplig för spillvätska med låg salthalt. När salthalten är hög är kostnaden för behandling med jonbytarharts högre än för selektiv process. Detta beror främst på den låga selektiviteten hos hartset som har en stor korrelation med radionuklider. Vid rening av radioaktivt avloppsvatten kan användningen av elektrodialys öka utnyttjandeeffektiviteten av jonbytesprocessen.
- Adsorptionsmetod
Adsorption är en effektiv metod för att avlägsna tungmetalljoner från vatten genom att använda porösa fasta ämnen för att adsorbera och avlägsna tungmetalljoner. Den viktigaste tekniken för adsorptionsmetoden är valet av adsorbent. Vanligt använda adsorbenter är aktivt kol, zeolit, kaolin, bentonit, lera, etc. Bland dem är zeolit billig, säker och lätt att få tag på. Jämfört med andra oorganiska adsorbenter har zeolit större adsorptionskapacitet och bättre reningseffekt. Zeolitens reningsförmåga är 10 gånger högre än för andra oorganiska adsorbenter, så det är ett mycket konkurrenskraftigt vattenbehandlingsmedel. Det används ofta som adsorbent i vattenbehandlingsprocesser, och det fungerar också som en jonbytare och ett filtermedel.
Aktivt kol har stark adsorptionskapacitet och hög avlägsningshastighet, men regenereringseffektiviteten för aktivt kol är låg och vattenkvaliteten på det behandlade vattnet är svårt att uppfylla kraven på återanvändning. Priset är dyrt och applikationen är begränsad. Under senare år har en mängd olika adsorberande material med adsorptionskapacitet gradvis utvecklats. Relevanta studier har visat att kitosan och dess derivat är bra adsorbenter för tungmetalljoner. Efter tvärbindning kan kitosanharts återanvändas många gånger utan att avsevärt minska adsorptionskapaciteten. Att använda modifierad sepiolit för att behandla tungmetallavloppsvatten har god adsorptionsförmåga för Co och Ag, och tungmetallhalten i det renade avloppsvattnet är betydligt lägre än den omfattande avloppsstandarden.
- Avdunstning och koncentration
Den evaporativa koncentrationsmetoden har en hög koncentrationsfaktor och reningsfaktor, och används mest för att behandla medel- och högaktivt radioaktivt avloppsvatten. Arbetsprincipen för indunstningsmetoden är: det radioaktiva avloppsvattnet skickas till förångningsanordningen och samtidigt införs uppvärmningsångan för att förånga vattnet till vattenånga, medan radionukliderna förblir i vattnet. Det kondenserade vattnet som bildas under indunstningsprocessen släpps ut eller återanvänds och den koncentrerade vätskan stelnar ytterligare. Indunstningskoncentreringsmetoden är inte lämplig för att behandla avloppsvatten som innehåller flyktiga nuklider och lätt skummar; den förbrukar mycket värmeenergi och har höga driftskostnader; Samtidigt måste potentiella hot som korrosion, beläggning och explosion beaktas under konstruktion och drift. För att förbättra ånganvändningen och minska driftskostnaderna har länder inte sparat någon ansträngning i utvecklingen av nya förångare, såsom ångkompressionsförångare, tunnfilmsförångare, vakuumförångare och andra nya förångare har uppnått anmärkningsvärda resultat.
- Membranseparationsteknik
Membranteknik är en relativt effektiv, ekonomisk och tillförlitlig metod för rening av radioaktivt avloppsvatten. Eftersom membranseparationstekniken har egenskaperna för god avloppskvalitet, ingen fasförändring av material och låg energiförbrukning, har membranteknologin undersökts aktivt.
Membranteknik som används utomlands är: mikrofiltrering, ultrafiltrering, nanofiltrering , vattenlöslig polymermembranfiltrering, omvänd osmos (RO), elektrodialys, membrandestillation, elektrokemisk jonbyte, flytande membran, ferritadsorptionsfiltrering, membranseparation och anjonbytespappersmembran och andra metoder.
Melaminskum, ett slags stabilt tredimensionellt nettoorganiskt filtreringssubstrat i nanoskala, dess porstorlek upp till 1nm, porkapacitet upp till 0.297cc/g, poröppningshastighet upp till 98%. Det kan uppnå effektiv adsorption och filtrering av nukleärt avlopp, även de flesta typer av adsorbenter kan tillsättas.
- Biologisk behandling
Biologiska behandlingsmetoder inkluderar fytoremediering och mikrobiella metoder. Phytoremediation hänvisar till en ny in-situ reningsteknik som använder gröna växter och deras inhemska mikroorganismer från rhizosfären för att arbeta tillsammans för att avlägsna föroreningar i miljön.
Från de befintliga forskningsresultaten inkluderar de tillämpliga typerna av biosaneringsteknik huvudsakligen konstruerad våtmarksteknik, rhizosfärfiltreringsteknik, växtextraktionsteknik, växtstelningsteknik och växtförångningsteknik. Testresultaten visar att nästan allt uran i vattenkroppen kan anrikas i växternas rötter.
Mikrobiologisk rening av lågradioaktivt avloppsvatten är en ny teknik som började studeras på 1960-talet. Det har gjorts några studier om avlägsnande av uran i radioaktivt avloppsvatten med denna metod hemma och utomlands, men de flesta av dem befinner sig för närvarande på experimentell forskningsstadium.
Med utvecklingen av bioteknik och den fördjupade studien av interaktionsmekanismen mellan mikroorganismer och metaller insåg människor gradvis att användningen av mikroorganismer för att behandla radioaktiva avloppsvattenföroreningar är en mycket lovande metod. Mikrobiella celler används som biologiska behandlingsmedel för att absorbera, berika och återvinna radionuklider som uran i vattenlösning, som har hög effektivitet, låg kostnad och låg energiförbrukning. Dessutom finns det ingen sekundär förorening som kan uppnå reduktionsmålet för radioaktivt avfall och skapa gynnsamma förutsättningar för regenerering eller geologisk slutförvaring av nuklider.
- Magneto-molekyl-metod
United States Electric Power Research Institute (EPRI) har utvecklat Mag-Mole-clue-metoden för att minska antalet genererade radioaktiva avfall såsom strontium, cesium och kobolt. Metoden är baserad på ett protein som kallas ferritin, som modifieras för att använda magnetiska molekyler för att selektivt binda föroreningar, som sedan avlägsnas från lösningen med magneter, och sedan återvinns de bundna metallerna genom att bakspola den magnetiska filterbädden. Ferritin är ett högkonserverat multifunktionellt multienhetsprotein som vanligtvis finns i levande organismer, som har de speciella egenskaperna resistens mot utspädda syror (pH<2.0), utspädda baser (pH=12.0) och högre temperaturer (invariant till 70~75°C vattentemperatur). Med fördjupningen av ferritinforskningen har stora framsteg gjorts i studiet av nya funktioner in vitro med hjälp av nanoutrymmet i dess proteinskal. In vitro-studier har visat att ferritin har förmågan att lagra tungmetalljoner in vitro. Dessutom har tidigare studier fokuserat på mekanismen för järnlagring och frisättning från ferritin med användning av andra tungmetalljoner som sonder som konkurrerar med järnjoner. Däremot har nyare studier visat att denna egenskap hos ferritin att fånga metalljoner och att vara motståndskraftig mot reversering kan utnyttjas för att konstruera en ferritinreaktor och använda den i fält för kontinuerlig övervakning av graden av kontaminering av strömmande vatten med tungmetalljoner. Under specifika förhållanden in vitro har vissa metallkärnor, såsom FeS-kärnor, CdS-kärnor, Mn3O4-kärnor, Fe3O4-magnetiska järnkärnor och urankärnor av radioaktiva material, framgångsrikt satts samman i nanoutrymmet i ferritinproteinskalen.
- Inert härdningsmetod
Pennsylvania State University och Savannah River National Laboratory har utvecklat en ny metod för att bearbeta vissa lågaktiva radioaktiva avfallsvätskor till en stelnad form för säker hantering. Denna nya process använder en koaguleringsmetod vid låg temperatur (< 90°C) för att stabilisera starkt alkalisk, lågaktiv radioaktiv avfallsvätska, det vill säga för att omvandla avfallsvätskan till en inert stelnad kropp. Forskarna kallade den slutgiltiga härdade kroppen en "hydrokeramik" (en bisque-bränd porös keramik). De säger att den slutgiltiga stelnade kroppen är mycket hård, stabil och långvarig och kan fixera radionuklider i sin zeolitstruktur. Denna beredningsprocess liknar bildningsprocessen av stenar i naturen.
- Nollvalent järnperkolationsreaktionsväggsteknik
Den permeabla reaktiva barriären (PRB) är en metod som växer fram i utvecklade länder som Europa och USA för att avlägsna förorenande komponenter på plats i förorenat grundvatten. PRB:er är vanligtvis installerade i underjordiska akviferer, vinkelrätt mot riktningen för grundvattenflödet. När det förorenade grundvattnet strömmar genom reaktionsväggen under inverkan av sin egen hydrauliska gradient, kommer föroreningarna att avlägsnas genom fysikaliska och kemiska reaktioner med reaktionsmaterialen i väggen, för att uppnå syftet med föroreningsåterställning.
Detta är en passiv restaureringsteknik som kräver lite underhåll och är billig. Som en viktig gren av PRB-teknologin har Fe0-PRB-teknologin forskats och utvecklats i många länder och i många aspekter av grundvattenföroreningsbehandling. Uppmuntrande resultat har uppnåtts i studiet av reaktionsmekanismen, strukturen och installationen av PRB och studien av nya aktiva material. Kinas forskare har börjat studera den aktiva perkolationsväggsteknologin som representeras av nollvärt järn för sanering (behandling) av radioaktivt avloppsvatten från uranavfall, och den aktuella forskningen har uppnått vissa resultat.
För mer information om SINOYQX melaminskum-nanofiltreringsprodukter, vänligen kontakta oss på [email protected] eller ring oss: +86-28-8411-1861.
Vissa bilder och texter är återgivna från Internet, och upphovsrätten tillhör den ursprungliga författaren. Om det finns några intrång, kontakta oss för att radera.