Dňa 24. augusta 2023 o 13:00 miestneho času japonská jadrová elektráreň Fukušima Daiči spustila vypúšťanie kontaminovanej vody do mora. To vyvolalo rozsiahle obavy vo svete. Čínsky veľvyslanec v Japonsku Wu Jianghao podal japonskej vláde slávnostný protest proti vypúšťaniu kontaminovanej vody z jadrovej elektrárne Fukušima do mora; Čínska colná správa: Úplné pozastavenie dovozu japonských produktov z vodných živočíchov; Juhokórejský premiér: Južná Kórea ponechá zákaz dovozu japonských produktov z vodných živočíchov z Fukušimy nezmenený.
Jadrové odpadové vody, ako už názov napovedá, sú odpadové vody obsahujúce rádioaktivitu. Napríklad vysoko rádioaktívna odpadová voda vznikajúca pri únikoch jadrových zariadení alebo chladiaca voda pri priamom kontakte s jadrovým palivom. Odborníci tvrdia, že jadrové odpadové vody nie sú to isté ako jadrové odpadové vody. Jadrové odpadové vody sú ešte škodlivejšie a obsahujú 64 druhov jadrových rádioaktívnych látok vrátane trícia.
Jadrové odpadové vody obsahujú mnoho rádioaktívnych prvkov, ako je urán, plutónium, cézium, stroncium, jód a kobalt. Niektoré z nich majú dlhý polčas rozpadu, ako napríklad polčas rozpadu uránu-238, ktorý je 4.5 miliardy rokov, a polčas rozpadu plutónia-239, ktorý je 24 000 rokov. Tieto rádioaktívne prvky predstavujú vážne nebezpečenstvo pre ľudské telo a životné prostredie, ako je karcinogenita, teratogenita a mutagenita. V závislosti od rôznych zdrojov a okolností sa koncentrácie a podiely rôznych rádioaktívnych prvkov v jadrových odpadových vodách líšia, ale zvyčajne ďaleko presahujú medzinárodné normy a bezpečnostné limity.
Ak sa jadrový odpad vypustí do životného prostredia bez riadneho čistenia, bude to mať vážny vplyv na ekosystém a ľudské zdravie. Rádioaktívne látky sa môžu prenášať vodou, pôdou, vzduchom, potravinovými reťazcami atď., čo vedie k zvýšeným dávkam žiarenia v organizmoch a spôsobuje rôzne choroby a génové mutácie. Preto sa pri čistení a likvidácii jadrového odpadu musia dodržiavať prísne bezpečnostné normy a štandardy, aby sa predišlo možnému úniku a nehodám.
Technológie čistenia odpadových vôd z jadrových zariadení bežne používané v rôznych krajinách sú nasledovné:
- Chemická zrážacia metóda
Metóda chemickej zrážacej reakcie je metóda spoločného zrážania zrážacieho činidla a stopového množstva rádionuklidov v odpadovej vode. Hydroxidy, uhličitany, fosfáty a iné zlúčeniny rádionuklidov v odpadovej vode sú väčšinou nerozpustné, a preto sa dajú počas čistenia odstrániť. Účelom chemickej úpravy je preniesť a koncentrovať rádionuklidy v odpadovej vode do malého objemu kalu, aby usadená odpadová voda mala málo zostávajúcej rádioaktivity a mohla spĺňať normy pre vypúšťanie.
Výhodami tejto metódy sú nízke náklady, dobrý účinok odstraňovania logaritmických rádionuklidov a schopnosť čistiť nerádioaktívne zložky a ich koncentrácie a fluidizovanú odpadovú vodu so značnou fluidizáciou. Použité čistiarne a technológie majú pomerne rozsiahle skúsenosti.
V súčasnosti sa najčastejšie používajú zrážacie činidlá, ako sú soli železa, soli hliníka, fosfáty a sóda. Na podporu procesu koagulácie sa pridávajú koagulačné pomocné látky, ako je íl, aktivovaný oxid kremičitý a polymérne elektrolyty. Pre cézium, ruténium, jód a iné koncentrované rádioaktívne nuklidy, ktoré sa ťažko odstraňujú, by sa mali použiť špeciálne chemické zrážacie činidlá. Napríklad cézium sa môže odstrániť koprecipitáciou ferokyanidu železitého a ferokyanidu meďnatého. Niektorí ľudia používajú na čistenie rádioaktívnych odpadových vôd obsahujúcich kovy nerozpustný xantát škrobu. Účinok čistenia je dobrý, použiteľnosť je široká a rýchlosť odstraňovania rádioaktívnych látok je > 90 %. Je to flokulant iónovej výmeny s vynikajúcim výkonom. Pretože pri čistení odpadových vôd nezostávajú žiadne zvyškové sulfidy, je vhodnejší na čistenie odpadových vôd.
- Metóda iónovej výmeny
Mnohé rádionuklidy sú ionizované vo vode, najmä v rádioaktívnych odpadových vodách po chemickom zrážaní. Vďaka odstráneniu suspendovaných a koloidných rádionuklidov zostávajú takmer iónové látky, z ktorých väčšina sú katióny. Rádionuklidy sa navyše vo vode nachádzajú v malých množstvách, takže sú veľmi vhodné na iónovú výmenu a pri absencii interferencie z nerádioaktívnych iónov môže iónová výmena fungovať efektívne dlhú dobu. Väčšina katiónových výmenných živíc má vysokú odstraňovaciu kapacitu a veľkú výmennú kapacitu pre rádioaktívny stroncium. Fenolová katiónová živica dokáže účinne odstrániť rádioaktívne cézium a mikroporézna katiónová živica dokáže nielen odstrániť rádioaktívne katióny, ale aj odstrániť zirkónium, niób, kobalt vo forme koloidov a ruténium vo forme komplexov prostredníctvom adsorpcie. Tento zákon má však fatálnu slabinu. Keď je obsah rádioaktívnych nuklidov alebo nerádioaktívnych iónov v odpadovej kvapaline vysoký, živicové lôžko rýchlo prenikne a stane sa neplatným. Živica používaná na čistenie rádioaktívnych odpadových vôd sa zvyčajne neregeneruje, takže akonáhle zlyhá, mala by sa okamžite vymeniť.
Metóda iónovej výmeny využíva iónomeničovú živicu, ktorá je vhodná pre odpadové kvapaliny s nízkym obsahom solí. Pri vysokom obsahu solí sú náklady na čistenie iónomeničovou živicou vyššie ako pri selektívnom procese. Je to spôsobené najmä nízkou selektivitou živice, ktorá má veľkú koreláciu s rádionuklidmi. Pri čistení rádioaktívnej odpadovej vody môže použitie elektrodialýzy zvýšiť účinnosť procesu iónovej výmeny.
- Adsorpčná metóda
Adsorpcia je účinná metóda na odstraňovanie iónov ťažkých kovov z vody pomocou poréznych pevných látok na adsorpciu a odstraňovanie iónov ťažkých kovov. Kľúčovou technológiou adsorpčnej metódy je výber adsorbentu. Bežne používané adsorbenty sú aktívne uhlie, zeolit, kaolín, bentonit, íl atď. Spomedzi nich je zeolit lacný, bezpečný a ľahko dostupný. V porovnaní s inými anorganickými adsorbentmi má zeolit väčšiu adsorpčnú kapacitu a lepší čistiaci účinok. Čistiaca schopnosť zeolitu je 10-krát vyššia ako u iných anorganických adsorbentov, takže je veľmi konkurencieschopným prostriedkom na úpravu vody. Často sa používa ako adsorbent v procesoch úpravy vody a funguje aj ako iónový menič a filtračné činidlo.
Aktívne uhlie má silnú adsorpčnú kapacitu a vysokú rýchlosť odstraňovania, ale účinnosť regenerácie aktívneho uhlia je nízka a kvalita upravenej vody je ťažká na splnenie požiadaviek na opätovné použitie. Cena je vysoká a použitie je obmedzené. V posledných rokoch sa postupne vyvinula celá škála adsorpčných materiálov s adsorpčnou kapacitou. Relevantné štúdie ukázali, že chitózan a jeho deriváty sú dobrými adsorbentmi pre ióny ťažkých kovov. Po zosieťovaní je možné chitózanovú živicu opakovane použiť bez výrazného zníženia adsorpčnej kapacity. Použitie modifikovaného sepiolitu na čistenie odpadových vôd s ťažkými kovmi má dobrú adsorpčnú kapacitu pre Co a Ag a obsah ťažkých kovov v upravených odpadových vodách je výrazne nižší ako komplexný štandard pre vypúšťanie odpadových vôd.
- Odparovanie a koncentrácia
Metóda odparovacej koncentrácie má vysoký koncentračný faktor a čistiaci faktor a používa sa najmä na čistenie stredne a vysoko rádioaktívnych odpadových vôd. Princíp fungovania metódy odparovania je taký, že rádioaktívna odpadová voda sa posiela do odparovacieho zariadenia a súčasne sa privádza vykurovacia para, ktorá odparuje vodu na vodnú paru, zatiaľ čo rádionuklidy zostávajú vo vode. Kondenzovaná voda vytvorená počas procesu odparovania sa vypúšťa alebo opätovne používa a koncentrovaná kvapalina ďalej stuhne. Metóda odparovacej koncentrácie nie je vhodná na čistenie odpadovej vody obsahujúcej prchavé nuklidy a ľahko peniacu; spotrebúva veľa tepelnej energie a má vysoké prevádzkové náklady; zároveň je potrebné pri návrhu a prevádzke zvážiť potenciálne hrozby, ako je korózia, usadzovanie vodného kameňa a výbuch. Aby sa zlepšilo využitie pary a znížili prevádzkové náklady, krajiny nešetria úsilie pri vývoji nových odparovačov, ako sú parné kompresné odparovače, tenkovrstvové odparovače, vákuové odparovače a ďalšie nové odparovače, ktoré dosiahli pozoruhodné výsledky.
- Technológia membránovej separácie
Membránová technológia je relatívne účinná, ekonomická a spoľahlivá metóda čistenia rádioaktívnych odpadových vôd. Keďže membránová separačná technológia sa vyznačuje dobrou kvalitou odpadovej vody, nedochádza k fázovým zmenám materiálov a má nízku spotrebu energie, membránová technológia je predmetom aktívneho výskumu.
Membránové technológie používané v zahraničí sú: mikrofiltrácia, ultrafiltrácia, nanofiltrácia , membránová filtrácia vo vode rozpustných polymérov, reverzná osmóza (RO), elektrodialýza, membránová destilácia, elektrochemická iónová výmena, kvapalinová membrána, feritová adsorpčná filtrácia, membránová separácia a aniónomeničová papierová membrána a ďalšie metódy.
Melamínová pena, druh nanoškálového stabilného trojrozmerného čistého organického filtračného substrátu, s veľkosťou pórov do 1 nm, kapacitou pórov do 0.297 cm3/g, rýchlosťou otvárania pórov až 98%. Dokáže dosiahnuť účinnú adsorpciu a filtráciu jadrových odpadových vôd, dokonca sa dá pridať väčšina druhov adsorbentov.
- Biologická liečba
Medzi biologické metódy čistenia patrí fytoremediácia a mikrobiálne metódy. Fytoremediácia sa vzťahuje na novú technológiu čistenia in situ, ktorá využíva zelené rastliny a ich pôvodné mikroorganizmy z rizosféry na spoločnú prácu pri odstraňovaní znečisťujúcich látok z prostredia.
Z existujúcich výsledkov výskumu vyplýva, že medzi použiteľné typy bioremediačných technológií patria najmä technológie umelých mokradí, technológiu filtrácie rizosféry, technológiu extrakcie rastlín, technológiu solidifikácie rastlín a technológiu odparovania rastlín. Výsledky testov ukazujú, že takmer všetok urán vo vodnom útvare sa môže obohatiť v koreňoch rastlín.
Mikrobiologické čistenie nízkorádioaktívnych odpadových vôd je nová technológia, ktorá sa začala skúmať v 60. rokoch 20. storočia. V tuzemsku aj v zahraničí už bolo vykonaných niekoľko štúdií o odstraňovaní uránu z rádioaktívnych odpadových vôd touto metódou, ale väčšina z nich je v súčasnosti v štádiu experimentálneho výskumu.
S rozvojom biotechnológie a hĺbkovým štúdiom mechanizmov interakcie medzi mikroorganizmami a kovmi si ľudia postupne uvedomili, že použitie mikroorganizmov na čistenie rádioaktívneho znečistenia odpadovými vodami je veľmi sľubnou metódou. Mikrobiálne bunky sa používajú ako biologické čistiace činidlá na absorpciu, obohacovanie a regeneráciu rádionuklidov, ako je urán, vo vodnom roztoku, čo má vysokú účinnosť, nízke náklady a nízku spotrebu energie. Okrem toho nevznikajú žiadne sekundárne znečisťujúce látky, čo umožňuje dosiahnuť cieľ zníženia rádioaktívneho odpadu a vytvára priaznivé podmienky pre regeneráciu alebo geologické ukladanie nuklidov.
- Magneto-molekulová metóda
Americký inštitút pre výskum elektrickej energie (EPRI) vyvinul metódu Mag-Mole-clue na zníženie množstva generovaného rádioaktívneho odpadu, ako je stroncium, cézium a kobalt. Metóda je založená na proteíne nazývanom feritín, ktorý je modifikovaný tak, aby pomocou magnetických molekúl selektívne viazal kontaminanty, ktoré sa potom z roztoku odstránia pomocou magnetov a viazané kovy sa potom získajú spätným preplachovaním magnetického filtračného lôžka. Feritín je vysoko konzervovaný multifunkčný viacjednotkový proteín bežne sa vyskytujúci v živých organizmoch, ktorý má špeciálne vlastnosti odolnosti voči zriedeným kyselinám (pH < 2.0), zriedeným zásadám (pH = 12.0) a vyšším teplotám (invariantné od teploty vody 70～75 °C). S prehlbovaním výskumu feritínu sa dosiahol veľký pokrok v štúdiu nových funkcií in vitro s využitím nanopriestoru jeho proteínového obalu. Štúdie in vitro ukázali, že feritín má schopnosť ukladať ióny ťažkých kovov in vitro. Okrem toho sa predchádzajúce štúdie zamerali na mechanizmus ukladania a uvoľňovania železa z feritínu s použitím iných iónov ťažkých kovov ako sond, ktoré konkurujú iónom železa. Naproti tomu nedávne štúdie ukázali, že táto vlastnosť feritínu zachytávať kovové ióny a byť odolný voči spätnému pôsobeniu sa dá využiť na konštrukciu feritínového reaktora a jeho použitie v teréne na kontinuálne monitorovanie stupňa kontaminácie tečúcej vody iónmi ťažkých kovov. Za špecifických podmienok in vitro sa niektoré kovové jadrá, ako napríklad jadrá FeS, jadrá CdS, jadrá Mn3O4, magnetické jadrá železa Fe3O4 a jadrá uránu rádioaktívnych materiálov, úspešne zostavili do nanopriestoru proteínových obalov feritínu.
- Metóda inertného vytvrdzovania
Pensylvánska štátna univerzita a Národné laboratórium Savannah River vyvinuli novú metódu spracovania určitých kvapalín s nízkou rádioaktívnou aktivitou do stuhnutej formy pre bezpečné uloženie. Tento nový proces využíva metódu koagulácie pri nízkej teplote (< 90 °C) na stabilizáciu vysoko alkalickej kvapalnej rádioaktívnej odpadovej látky s nízkou aktivitou, teda na premenu kvapalnej odpadovej látky na inertné stuhnuté teleso. Vedci nazvali výsledné vytvrdené teleso „hydrokeramika“ (porézna keramika vypaľovaná biskvitom). Hovoria, že výsledné stuhnuté teleso je veľmi tvrdé, stabilné a trvácne a dokáže fixovať rádionuklidy vo svojej zeolitovej štruktúre. Tento proces prípravy je podobný procesu tvorby hornín v prírode.
- Technológia reakčnej steny s perkolačnou štruktúrou železa s nulovou valenciou
Priepustná reaktívna bariéra (PRB) je metóda, ktorá sa objavuje v rozvinutých krajinách, ako je Európa a Spojené štáty, na odstraňovanie znečisťujúcich zložiek zo znečistenej podzemnej vody in situ. PRB sa zvyčajne inštalujú v podzemných zvodnených vrstvách, kolmo na smer prúdenia podzemnej vody. Keď znečistená podzemná voda preteká reakčnou stenou pôsobením vlastného hydraulického gradientu, znečisťujúce látky sa odstraňujú fyzikálnymi a chemickými reakciami s reakčnými materiálmi v stene, aby sa dosiahol cieľ obnovy po znečistení.
Ide o pasívnu reštauračnú techniku, ktorá si vyžaduje len malú údržbu a je lacná. Technológia Fe0-PRB, ako dôležitá oblasť technológie PRB, bola skúmaná a vyvíjaná v mnohých krajinách a v mnohých aspektoch čistenia znečistených podzemných vôd. Povzbudivé výsledky sa dosiahli v štúdiu reakčného mechanizmu, štruktúry a inštalácie PRB a v štúdiu nových aktívnych materiálov. Čínski vedci začali študovať technológiu aktívnych perkolačných stien, ktorú predstavuje nulový valentný železo, na sanáciu (úpravu) rádioaktívnych odpadových vôd z uránových odkališť a súčasný výskum dosiahol určité výsledky.
Viac informácií o produktoch SINOYQX z melamínovej peny získate na adrese [email protected] alebo telefonicky na čísle +86-28-8411-1861.
Niektoré obrázky a texty sú reprodukované z internetu a autorské práva patria pôvodnému autorovi. Ak dôjde k porušeniu, kontaktujte nás, aby sme ich odstránili.