В 13:00 по местному времени 24 августа 2023 года японская атомная электростанция «Фукусима-XNUMX» начала сброс радиоактивно загрязненной воды в море. Это вызвало всеобщую обеспокоенность в мире. Посол Китая в Японии У Цзянхао подал торжественный протест правительству Японии в связи со сбросом радиоактивно загрязненной воды с Фукусимы в море; Главное таможенное управление Китая: Полная приостановка импорта японских водных продуктов; Премьер-министр Южной Кореи: Южная Корея сохранит запрет на импорт японских водных продуктов с Фукусимы без изменений.
Ядерные сточные воды, как следует из названия, это сточные воды, содержащие радиоактивность. Например, высокорадиоактивные сточные воды, образующиеся при авариях с утечками на ядерных объектах, или охлаждающая вода, находящаяся в прямом контакте с ядерным топливом. Эксперты говорят, что ядерные сточные воды не равны ядерным сточным водам. Ядерные сточные воды еще более вредны, они содержат 64 вида ядерных радиоактивных веществ, включая тритий.
Ядерные сточные воды содержат много радиоактивных элементов, таких как уран, плутоний, цезий, стронций, йод и кобальт. Некоторые из них имеют длительный период полураспада, например, период полураспада урана-238 составляет 4.5 миллиарда лет, а период полураспада плутония-239 составляет 24,000 XNUMX лет. Эти радиоактивные элементы представляют серьезную опасность для организма человека и окружающей среды, такую как канцерогенность, тератогенность и мутагенность. В зависимости от различных источников и обстоятельств концентрации и пропорции различных радиоактивных элементов в ядерных сточных водах различаются, но обычно намного превышают международные стандарты и пределы безопасности.
Если ядерные сточные воды сбрасываются в окружающую среду без надлежащей очистки, это окажет серьезное воздействие на экосистему и здоровье человека. Радиоактивные вещества могут передаваться через воду, почву, воздух, пищевые цепи и т. д., что приводит к увеличению доз облучения в организмах, вызывая различные заболевания и мутации генов. Поэтому очистка и утилизация ядерных сточных вод должны соответствовать строгим стандартам и нормам безопасности, чтобы избежать возможных утечек и аварий.
В различных странах обычно используются следующие технологии очистки ядерных сточных вод :
- Метод химического осаждения
Метод химического осаждения представляет собой метод совместного осаждения осаждающего агента и следовых количеств радионуклидов в сточных водах. Гидроксиды, карбонаты, фосфаты и другие соединения радионуклидов в сточных водах в основном нерастворимы и, таким образом, могут быть удалены в процессе очистки. Целью химической очистки является перенос и концентрация радионуклидов в сточных водах в небольшой объем ила, так что осажденные сточные воды имеют мало остаточной радиоактивности и могут соответствовать стандартам сброса.
Преимуществами этого метода являются низкая стоимость, хороший эффект удаления логарифмических радионуклидов, а также возможность очистки нерадиоактивных компонентов и их концентраций и флюидизированных сточных вод со значительным флюидизированием. Очистные сооружения и используемые технологии имеют достаточно зрелый опыт.
В настоящее время наиболее часто используются такие осадители, как соли железа, соли алюминия, фосфаты и сода. Для ускорения процесса коагуляции добавляются такие коагуляционные добавки, как глина, активированный кремний и полимерные электролиты. Для цезия, рутения, йода и других концентрированных радионуклидов, которые трудно удалить, следует использовать специальные химические осадители. Например, цезий можно удалить путем соосаждения ферроцианида железа и ферроцианида меди. Некоторые используют нерастворимый ксантогенат крахмала для очистки радиоактивных сточных вод, содержащих металлы. Эффект очистки хороший, применимость широкая, а скорость удаления радиоактивных веществ составляет >90%. Это ионообменный флокулянт с отличными характеристиками. Поскольку при очистке сточных вод не остается остаточного сульфида, он больше подходит для очистки сточных вод.
- Метод ионного обмена
Многие радионуклиды ионизируются в воде, особенно радиоактивные сточные воды после химической очистки осаждением. Из-за удаления взвешенных и коллоидных радионуклидов остаются почти ионные виды, большинство из которых являются катионами. Более того, радионуклиды существуют в воде в небольших количествах, поэтому они очень подходят для ионообменной обработки, и при отсутствии помех от нерадиоактивных ионов ионный обмен может эффективно работать в течение длительного времени. Большинство катионообменных смол имеют высокую удаляющую способность и большую обменную емкость для радиоактивного стронция. Фенольная катионообменная смола может эффективно удалять радиоактивный цезий, а микропористая катионообменная смола может не только удалять радиоактивные катионы, но и удалять цирконий, ниобий, кобальт в форме коллоидов и рутений в форме комплексов посредством адсорбции. Однако этот закон имеет фатальную слабость. Когда содержание радионуклидов или нерадиоактивных ионов в отработанной жидкости велико, слой смолы быстро проникает и становится недействительным. Обычно смола, используемая для очистки радиоактивных сточных вод, не регенерируется, поэтому в случае выхода ее из строя ее следует немедленно заменить.
Метод ионного обмена использует ионообменную смолу, которая подходит для сточных вод с низким содержанием солей. При высоком содержании солей стоимость обработки ионообменной смолой выше, чем при селективном процессе. Это в основном связано с низкой селективностью смолы, которая имеет большую корреляцию с радионуклидами. При очистке радиоактивных сточных вод использование электродиализа может повысить эффективность использования процесса ионного обмена.
- Адсорбционный метод
Адсорбция — эффективный метод удаления ионов тяжелых металлов из воды с помощью пористых твердых веществ для адсорбции и удаления ионов тяжелых металлов. Ключевой технологией метода адсорбции является выбор адсорбента. Обычно используемыми адсорбентами являются активированный уголь, цеолит, каолин, бентонит, глина и т. д. Среди них цеолит дешев, безопасен и прост в получении. По сравнению с другими неорганическими адсорбентами цеолит обладает большей адсорбционной емкостью и лучшим очищающим эффектом. Очищающая способность цеолита в 10 раз выше, чем у других неорганических адсорбентов, поэтому он является очень конкурентоспособным средством для очистки воды. Он часто используется в качестве адсорбента в процессах очистки воды, а также выполняет функции ионообменника и фильтрующего агента.
Активированный уголь обладает сильной адсорбционной способностью и высокой скоростью удаления, но эффективность регенерации активированного угля низкая, а качество очищенной воды трудно соответствует требованиям повторного использования. Цена высокая, а применение ограничено. В последние годы постепенно разрабатываются различные адсорбционные материалы с адсорбционной способностью. Соответствующие исследования показали, что хитозан и его производные являются хорошими адсорбентами для ионов тяжелых металлов. После сшивания хитозановую смолу можно использовать повторно много раз без значительного снижения адсорбционной способности. Использование модифицированного сепиолита для очистки сточных вод с тяжелыми металлами имеет хорошую адсорбционную способность для Co и Ag, а содержание тяжелых металлов в очищенных сточных водах значительно ниже комплексного стандарта сброса сточных вод.
- Испарение и концентрация
Метод концентрирования испарением имеет высокий коэффициент концентрации и коэффициент очистки и в основном используется для очистки сточных вод средней и высокой радиоактивности. Принцип работы метода испарения заключается в следующем: радиоактивные сточные воды направляются в испарительное устройство, и в то же время вводится нагревающий пар для испарения воды в водяной пар, в то время как радионуклиды остаются в воде. Конденсированная вода, образующаяся в процессе испарения, сбрасывается или используется повторно, а концентрированная жидкость дополнительно затвердевает. Метод концентрирования испарением не подходит для очистки сточных вод, содержащих летучие нуклиды и легко вспенивающихся; он потребляет много тепловой энергии и имеет высокие эксплуатационные расходы; в то же время при проектировании и эксплуатации необходимо учитывать потенциальные угрозы, такие как коррозия, образование накипи и взрыв. Чтобы улучшить использование пара и снизить эксплуатационные расходы, страны не жалеют усилий на разработку новых испарителей, таких как парокомпрессионные испарители, тонкопленочные испарители, вакуумные испарители и другие новые испарители, которые достигли замечательных результатов.
- Технология мембранного разделения
Мембранная технология является относительно эффективным, экономичным и надежным методом очистки радиоактивных сточных вод. Поскольку мембранная технология разделения характеризуется хорошим качеством сточных вод, отсутствием фазового перехода материалов и низким потреблением энергии, мембранная технология активно исследуется.
К мембранным технологиям, используемым за рубежом, относятся: микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация , фильтрация с использованием водорастворимых полимерных мембран, обратный осмос (RO), электродиализ, мембранная дистилляция, электрохимический ионообмен, жидкостные мембраны, мембранная сепарация с адсорбцией феррита и анионообменные бумажные мембраны, а также другие методы.
Меламиновая пена, своего рода наномасштабный стабильный трехмерный сетчатый органический фильтрационный субстрат, размер пор которого достигает 1 нм, емкость пор до 0.297 см98/г, скорость открытия пор до XNUMX%. Он может обеспечить эффективную адсорбцию и фильтрацию ядерных сточных вод, даже с добавлением большинства видов адсорбентов.
- Биологическая очистка
Биологические методы очистки включают фиторемедиацию и микробные методы. Фиторемедиация относится к новой технологии обработки in situ, которая использует зеленые растения и их ризосферные местные микроорганизмы для совместной работы по удалению загрязняющих веществ из окружающей среды.
Из существующих результатов исследований, применимые типы технологий биоремедиации в основном включают технологию сконструированных водно-болотных угодий, технологию ризосферной фильтрации, технологию извлечения растений, технологию затвердевания растений и технологию испарения растений. Результаты испытаний показывают, что почти весь уран в водоеме может быть обогащен в корнях растений.
Микробиологическая очистка низкорадиоактивных сточных вод — это новая технология, которая начала изучаться в 1960-х годах. Были проведены некоторые исследования по удалению урана из радиоактивных сточных вод этим методом в стране и за рубежом, но большинство из них в настоящее время находятся на экспериментальной стадии исследований.
С развитием биотехнологии и углубленным изучением механизма взаимодействия микроорганизмов и металлов люди постепенно поняли, что использование микроорганизмов для очистки радиоактивных загрязнений сточных вод является весьма перспективным методом. Микробные клетки используются в качестве биологических агентов очистки для поглощения, обогащения и извлечения радионуклидов, таких как уран, в водном растворе, что имеет высокую эффективность, низкую стоимость и низкое потребление энергии. Более того, нет вторичных загрязнителей, что может достичь цели сокращения радиоактивных отходов и создать благоприятные условия для регенерации или геологического захоронения нуклидов.
- Магнитомолекулярный метод
Научно-исследовательский институт электроэнергетики США (EPRI) разработал метод Mag-Mole-clue для сокращения количества образующихся радиоактивных отходов, таких как стронций, цезий и кобальт. Метод основан на белке под названием ферритин, который модифицирован для использования магнитных молекул для избирательного связывания загрязняющих веществ, которые затем удаляются из раствора магнитами, а затем связанные металлы извлекаются путем обратной промывки слоя магнитного фильтра. Ферритин — это высококонсервативный многофункциональный многоэлементный белок, обычно встречающийся в живых организмах, который обладает особыми характеристиками устойчивости к разбавленным кислотам (pH < 2.0), разбавленным основаниям (pH = 12.0) и более высоким температурам (инвариантен к температуре воды 70 ～ 75 °C). С углублением исследований ферритина был достигнут большой прогресс в изучении новых функций in vitro с использованием нанопространства его белковой оболочки. Исследования in vitro показали, что ферритин обладает способностью хранить ионы тяжелых металлов in vitro. Кроме того, предыдущие исследования были сосредоточены на механизме хранения и высвобождения железа из ферритина с использованием других ионов тяжелых металлов в качестве зондов, которые конкурируют с ионами железа. Напротив, недавние исследования показали, что это свойство ферритина захватывать ионы металлов и быть устойчивым к реверсированию может быть использовано для создания ферритинового реактора и использования его в полевых условиях для непрерывного мониторинга степени загрязнения текущей воды ионами тяжелых металлов. При определенных условиях in vitro некоторые ядра металлов, такие как ядра FeS, ядра CdS, ядра Mn3O4, ядра магнитного железа Fe3O4 и ядра урана радиоактивных материалов, были успешно собраны в нанопространство оболочек белка ферритина.
- Метод инертного отверждения
Университет штата Пенсильвания и Национальная лаборатория Саванна-Ривер разработали новый метод переработки некоторых низкоактивных жидких отходов в отвержденную форму для безопасной утилизации. Этот новый процесс использует метод низкотемпературной (<90°C) коагуляции для стабилизации высокощелочной, низкоактивной жидких отходов, то есть для преобразования жидких отходов в инертное отвержденное тело. Ученые назвали окончательно отвержденное тело «гидрокерамикой» (пористая керамика, обожженная в бисквитном огне). Они говорят, что окончательно отвержденное тело очень твердое, стабильное и долговечное, и может фиксировать радионуклиды в своей цеолитной структуре. Этот процесс подготовки похож на процесс образования горных пород в природе.
- Технология стенки реакции перколяции нуль-валентного железа
Проницаемый реактивный барьер (PRB) — это метод, появляющийся в развитых странах, таких как Европа и США, для удаления на месте загрязняющих компонентов из загрязненных грунтовых вод. PRB обычно устанавливаются в подземных водоносных горизонтах перпендикулярно направлению потока грунтовых вод. Когда загрязненные грунтовые воды протекают через реакционную стену под действием собственного гидравлического градиента, загрязняющие вещества будут удаляться посредством физических и химических реакций с реакционными материалами в стене, чтобы достичь цели восстановления загрязнения.
Это пассивная технология восстановления, которая требует небольшого обслуживания и является недорогой. Как важная отрасль технологии PRB, технология Fe0-PRB исследовалась и разрабатывалась во многих странах и во многих аспектах очистки загрязненных грунтовых вод. Обнадеживающие результаты были достигнуты при изучении механизма реакции, структуры и установки PRB, а также при изучении новых активных материалов. Ученые Китая начали изучать технологию активной перколяционной стенки, представленную нуль-валентным железом, для рекультивации (обработки) радиоактивных сточных вод урановых хвостохранилищ, и текущие исследования достигли определенных результатов.
Для получения дополнительной информации о продукции SINOYQX на основе меламиновой пены для нанофильтрации, пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте [email protected] или позвоните нам по телефону: +86-28-8411-1861.
Некоторые изображения и тексты воспроизводятся из Интернета, и авторские права принадлежат оригинальному автору. Если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления.