Op 13 augustus 00 om 24:2023 uur lokale tijd begon de Japanse kerncentrale Fukushima Daiichi met het lozen van nucleair verontreinigd water in zee. Dit leidde tot grote bezorgdheid wereldwijd. De Chinese ambassadeur in Japan, Wu Jianghao, diende een plechtig protest in bij de Japanse regering tegen de lozing van nucleair verontreinigd water in zee; Chinese douane: een volledige opschorting van de import van Japanse aquatische producten; Zuid-Koreaanse premier: Zuid-Korea handhaaft het importverbod op Japanse aquatische producten van Fukushima ongewijzigd.
Nucleair rioolwater is, zoals de naam al doet vermoeden, rioolwater dat radioactiviteit bevat. Denk bijvoorbeeld aan hoogradioactief afvalwater dat ontstaat bij ongelukken met nucleaire lekkages, of koelwater dat in direct contact komt met splijtstof. Deskundigen zeggen dat nucleair afvalwater niet te vergelijken is met nucleair afvalwater. Nucleair rioolwater is nog schadelijker en bevat 64 soorten radioactieve stoffen, waaronder tritium.
Nucleair rioolwater bevat veel radioactieve elementen, zoals uranium, plutonium, cesium, strontium, jodium en kobalt. Sommige daarvan hebben een lange halfwaardetijd, zoals de halfwaardetijd van uranium-238 (4.5 miljard jaar) en de halfwaardetijd van plutonium-239 (24,000 jaar). Deze radioactieve elementen vormen ernstige gevaren voor het menselijk lichaam en het milieu, zoals kankerverwekkendheid, teratogeniteit en mutageniteit. Afhankelijk van de bron en de omstandigheden variëren de concentraties en verhoudingen van verschillende radioactieve elementen in nucleair afvalwater, maar overschrijden ze doorgaans ruimschoots de internationale normen en veiligheidslimieten.
Als nucleair rioolwater zonder adequate behandeling in het milieu wordt geloosd, heeft dit ernstige gevolgen voor het ecosysteem en de menselijke gezondheid. Radioactieve stoffen kunnen worden overgedragen via water, bodem, lucht, voedselketens, enz., wat resulteert in verhoogde stralingsdoses bij organismen, wat diverse ziekten en genmutaties kan veroorzaken. Daarom moeten de behandeling en verwijdering van nucleair rioolwater voldoen aan strenge veiligheidsnormen om mogelijke lekkage en ongevallen te voorkomen.
De volgende technologieën worden in diverse landen veelvuldig gebruikt voor de behandeling van nucleair afvalwater :
- Chemische neerslagmethode
De chemische precipitatiemethode is een methode waarbij het neerslagmiddel en de sporen radionucliden in het afvalwater worden gecoprecipiteerd. Hydroxiden, carbonaten, fosfaten en andere verbindingen van radionucliden in afvalwater zijn grotendeels onoplosbaar en kunnen daarom tijdens de zuivering worden verwijderd. Het doel van chemische zuivering is om de radionucliden in het afvalwater over te brengen en te concentreren tot een kleine hoeveelheid slib, zodat het afgezette afvalwater weinig radioactiviteit overhoudt en voldoet aan de lozingsnormen.
De voordelen van deze methode zijn de lage kosten, de goede verwijdering van logaritmische radionucliden en de mogelijkheid om niet-radioactieve componenten en hun concentraties en gefluïdiseerd afvalwater met aanzienlijke fluïdisatie te behandelen. De gebruikte zuiveringsfaciliteiten en technologieën beschikken over een uitgebreide ervaring.
Momenteel worden neerslagmiddelen zoals ijzerzouten, aluminiumzouten, fosfaten en soda het meest gebruikt. Om het coagulatieproces te bevorderen, worden coagulatiehulpmiddelen zoals klei, geactiveerde silica en polymeerelektrolyten toegevoegd. Voor cesium, ruthenium, jodium en andere geconcentreerde radioactieve nucliden die moeilijk te verwijderen zijn, moeten speciale chemische neerslagmiddelen worden gebruikt. Cesium kan bijvoorbeeld worden verwijderd door coprecipitatie van ferriferrocyanide en koperferrocyanide. Sommige mensen gebruiken onoplosbaar zetmeelxanthaat voor de behandeling van metaalhoudend radioactief afvalwater. Het behandelingseffect is goed, de toepasbaarheid is breed en de radioactieve verwijderingsgraad is > 90%. Het is een ionenwisselend flocculant met uitstekende prestaties. Omdat er geen restsulfide overblijft bij de behandeling van afvalwater, is het geschikter voor afvalwaterzuivering.
- Ionenuitwisselingsmethode
Veel radionucliden worden geïoniseerd in water, met name radioactief afvalwater na chemische precipitatiebehandeling. Door de verwijdering van gesuspendeerde en colloïdale radionucliden blijven er vrijwel alleen ionische deeltjes over, waarvan de meeste kationen zijn. Bovendien komen radionucliden in kleine hoeveelheden voor in water, waardoor ze zeer geschikt zijn voor ionenwisseling. Bij afwezigheid van interferentie door niet-radioactieve ionen kan ionenwisseling langdurig effectief werken. De meeste kationenwisselingsharsen hebben een hoge verwijderingscapaciteit en een grote uitwisselingscapaciteit voor radioactief strontium. De fenolische kationhars kan radioactief cesium effectief verwijderen, en de microporeuze kationhars kan niet alleen radioactieve kationen verwijderen, maar ook zirkonium, niobium, kobalt in de vorm van colloïden en ruthenium in de vorm van complexen door adsorptie. Deze wet heeft echter een fatale zwakte. Wanneer het gehalte aan radioactieve nucliden of niet-radioactieve ionen in de afvalvloeistof hoog is, zal het harsbed snel doordringen en onbruikbaar worden. Normaal gesproken wordt de hars die gebruikt wordt om radioactief afvalwater te zuiveren niet geregenereerd. Wanneer de hars kapotgaat, moet deze daarom onmiddellijk vervangen worden.
De ionenwisselingsmethode maakt gebruik van ionenwisselingshars, dat geschikt is voor afvalvloeistoffen met een laag zoutgehalte. Bij een hoog zoutgehalte zijn de kosten van behandeling met ionenwisselingshars hoger dan die van een selectief proces. Dit komt voornamelijk door de lage selectiviteit van de hars, die sterk gecorreleerd is met radionucliden. Bij de zuivering van radioactief afvalwater kan het gebruik van elektrodialyse de efficiëntie van het ionenwisselingsproces verhogen.
- Adsorptiemethode
Adsorptie is een effectieve methode voor het verwijderen van zware metaalionen uit water door middel van poreuze vaste stoffen. De belangrijkste technologie van de adsorptiemethode is de keuze van het adsorbens. Veelgebruikte adsorbentia zijn actieve kool, zeoliet, kaolien, bentoniet, klei, enz. Zeoliet is goedkoop, veilig en gemakkelijk verkrijgbaar. Vergeleken met andere anorganische adsorbentia heeft zeoliet een groter adsorptievermogen en een beter zuiverend effect. Het zuiveringsvermogen van zeoliet is 10 keer hoger dan dat van andere anorganische adsorbentia, waardoor het een zeer concurrerend waterzuiveringsmiddel is. Het wordt vaak gebruikt als adsorbens in waterzuiveringsprocessen en fungeert ook als ionenwisselaar en filter.
Actieve kool heeft een sterke adsorptiecapaciteit en een hoge verwijderingssnelheid, maar de regeneratie-efficiëntie van actieve kool is laag en de waterkwaliteit van het gezuiverde water is moeilijk te voldoen aan de hergebruikseisen. De prijs is hoog en de toepassing is beperkt. In de afgelopen jaren is geleidelijk een verscheidenheid aan adsorberende materialen met adsorptiecapaciteit ontwikkeld. Relevante studies hebben aangetoond dat chitosan en zijn derivaten goede adsorbentia zijn voor zware metaalionen. Na crosslinking kan chitosanhars vele malen worden hergebruikt zonder de adsorptiecapaciteit significant te verminderen. Het gebruik van gemodificeerd sepioliet voor de behandeling van afvalwater met zware metalen heeft een goede adsorptiecapaciteit voor Co en Ag, en het gehalte aan zware metalen in het gezuiverde afvalwater is aanzienlijk lager dan de algemene norm voor rioolwaterlozing.
- Verdamping en concentratie
De verdampingsconcentratiemethode heeft een hoge concentratiefactor en zuiveringsfactor en wordt vooral gebruikt voor de behandeling van middelhoog en hoogradioactief afvalwater. Het werkingsprincipe van de verdampingsmethode is: het radioactieve afvalwater wordt naar de verdamper geleid en tegelijkertijd wordt er stoom ingebracht om het water te verdampen tot waterdamp, terwijl de radionucliden in het water achterblijven. Het gecondenseerde water dat tijdens het verdampingsproces ontstaat, wordt afgevoerd of hergebruikt, en de geconcentreerde vloeistof wordt verder gestold. De verdampingsconcentratiemethode is niet geschikt voor de behandeling van afvalwater dat vluchtige nucliden bevat en gemakkelijk schuimt; het verbruikt veel warmte-energie en brengt hoge bedrijfskosten met zich mee; tegelijkertijd moet tijdens het ontwerp en de werking rekening worden gehouden met potentiële bedreigingen zoals corrosie, kalkaanslag en explosie. Om het stoomgebruik te verbeteren en de bedrijfskosten te verlagen, hebben landen grote moeite gedaan om nieuwe verdampers te ontwikkelen, zoals dampcompressieverdampers, dunnefilmverdampers, vacuümverdampers en andere nieuwe verdampers waarmee opmerkelijke resultaten zijn behaald.
- Membraanscheidingstechnologie
Membraantechnologie is een relatief efficiënte, economische en betrouwbare methode voor de behandeling van radioactief afvalwater. Omdat membraanscheidingstechnologie kenmerkend is voor een goede effluentkwaliteit, geen faseverandering van materialen en een laag energieverbruik, is er actief onderzoek gedaan naar membraantechnologie.
In het buitenland worden diverse membraantechnologieën gebruikt, waaronder: microfiltratie, ultrafiltratie, nanofiltratie , filtratie met wateroplosbare polymeren en membranen, omgekeerde osmose (RO), elektrodialyse, membraandestillatie, elektrochemische ionenuitwisseling, vloeibare membranen, ferrietacsorbentiefiltratie, membraanscheiding en anionenuitwisselingsmembranen van papier, en andere methoden.
Melamineschuim is een soort nanoschaal stabiel driedimensionaal netto organisch filtratiesubstraat met een poriegrootte tot 1 nm, een poriecapaciteit tot 0.297 cc/g en een poriënopeningspercentage tot 98%. Het kan efficiënte adsorptie en filtratie van nucleair rioolwater bereiken, zelfs met de meeste soorten adsorbentia.
- Biologische behandeling
Biologische behandelingsmethoden omvatten fytoremediatie en microbiële methoden. Fytoremediatie verwijst naar een nieuwe in-situ behandelingstechnologie waarbij groene planten en hun inheemse micro-organismen in de rhizosfeer samenwerken om verontreinigende stoffen uit het milieu te verwijderen.
Uit de bestaande onderzoeksresultaten blijkt dat de toepasbare bioremediatietechnologieën voornamelijk bestaan uit: aanleg van moerassen, rhizosfeerfiltratie, plantenextractie, plantenverharding en plantenverdamping. De testresultaten tonen aan dat vrijwel al het uranium in het waterlichaam kan worden verrijkt in de wortels van planten.
Microbiologische behandeling van laagradioactief afvalwater is een nieuwe technologie die in de jaren 1960 voor het eerst werd onderzocht. Er zijn in binnen- en buitenland enkele studies uitgevoerd naar de verwijdering van uranium uit radioactief afvalwater met deze methode, maar de meeste daarvan bevinden zich momenteel in de experimentele onderzoeksfase.
Met de ontwikkeling van de biotechnologie en de diepgaande studie van het interactiemechanisme tussen micro-organismen en metalen, realiseerde men zich geleidelijk dat het gebruik van micro-organismen voor de behandeling van radioactieve afvalwaterverontreiniging een veelbelovende methode is. Microbiële cellen worden gebruikt als biologische behandelingsmiddelen om radionucliden zoals uranium in waterige oplossing te absorberen, te verrijken en terug te winnen. Dit heeft een hoge efficiëntie, lage kosten en een laag energieverbruik. Bovendien is er geen sprake van secundaire verontreinigende stoffen, waardoor de reductiedoelstelling van radioactief afval kan worden bereikt en gunstige omstandigheden kunnen worden gecreëerd voor de regeneratie of geologische opslag van nucliden.
- Magnetomolecuulmethode
Het United States Electric Power Research Institute (EPRI) heeft de Mag-Mole-clue-methode ontwikkeld om de hoeveelheid radioactief afval, zoals strontium, cesium en kobalt, te verminderen. De methode is gebaseerd op een eiwit genaamd ferritine, dat is gemodificeerd om magnetische moleculen te gebruiken om selectief verontreinigingen te binden. Deze worden vervolgens door magneten uit de oplossing verwijderd, waarna de gebonden metalen worden teruggewonnen door het magnetische filterbed terug te spoelen. Ferritine is een zeer geconserveerd multifunctioneel multi-unit eiwit dat veel voorkomt in levende organismen en dat de bijzondere eigenschappen heeft van resistentie tegen verdunde zuren (pH < 2.0), verdunde basen (pH = 12.0) en hogere temperaturen (invariant voor een watertemperatuur van 70 tot 75 °C). Met de verdieping van ferritineonderzoek is er grote vooruitgang geboekt in de studie van nieuwe functies in vitro, gebruikmakend van de nanoruimte van zijn eiwitmantel. In vitro-studies hebben aangetoond dat ferritine het vermogen heeft om zware metaalionen in vitro op te slaan. Bovendien hebben eerdere studies zich gericht op het mechanisme van ijzeropslag en -afgifte uit ferritine, waarbij andere zware metaalionen als probes worden gebruikt die concurreren met ijzerionen. Recente studies hebben daarentegen aangetoond dat deze eigenschap van ferritine om metaalionen te vangen en bestand te zijn tegen omkering, kan worden benut om een ferritinereactor te bouwen en deze in het veld te gebruiken voor continue monitoring van de mate van verontreiniging van stromend water met zware metaalionen. Onder specifieke omstandigheden in vitro zijn sommige metaalkernen, zoals FeS-kernen, CdS-kernen, Mn3O4-kernen, Fe3O4 magnetische ijzerkernen en uraniumkernen van radioactieve materialen, succesvol geassembleerd in de nanoruimte van de ferritine-eiwitschillen.
- Inerte uithardingsmethode
Pennsylvania State University en Savannah River National Laboratory hebben een nieuwe methode ontwikkeld om bepaalde laagradioactieve afvalvloeistoffen te verwerken tot een gestolde vorm voor veilige verwijdering. Dit nieuwe proces maakt gebruik van een coagulatiemethode bij lage temperatuur (< 90 °C) om zeer alkalische, laagactieve radioactieve afvalvloeistof te stabiliseren, dat wil zeggen om de afvalvloeistof om te zetten in een inert gestold lichaam. De wetenschappers noemden het uiteindelijke uitgeharde lichaam een "hydrokeramiek" (een poreus keramiek gebakken in biscuit). Ze stellen dat het uiteindelijke gestolde lichaam zeer hard, stabiel en duurzaam is en radionucliden in zijn zeolietstructuur kan binden. Dit voorbereidingsproces is vergelijkbaar met het vormingsproces van gesteenten in de natuur.
- Technologie voor reactiewanden met nul-valent ijzerpercolatie
De permeabele reactieve barrière (PRB) is een methode die in opkomst is in ontwikkelde landen zoals Europa en de Verenigde Staten voor in-situ verwijdering van verontreinigende componenten in vervuild grondwater. PRB's worden over het algemeen geïnstalleerd in ondergrondse aquifers, loodrecht op de grondwaterstroomrichting. Wanneer het verontreinigde grondwater door de reactiewand stroomt onder invloed van de eigen hydraulische gradiënt, worden de verontreinigende stoffen verwijderd door fysische en chemische reacties met de reactiematerialen in de wand, om zo het doel van verontreinigingsherstel te bereiken.
Dit is een passieve restauratietechniek die weinig onderhoud vereist en goedkoop is. Als belangrijke tak van PRB-technologie is FeO-PRB-technologie in veel landen en binnen diverse aspecten van de behandeling van grondwaterverontreiniging onderzocht en ontwikkeld. Er zijn bemoedigende resultaten behaald met de studie van het reactiemechanisme, de structuur en installatie van PRB's, en de studie van nieuwe actieve materialen. Chinese wetenschappers zijn begonnen met het bestuderen van de technologie van actieve percolatiewanden, vertegenwoordigd door nulwaardig ijzer, voor de sanering (behandeling) van radioactief afvalwater van uraniumafval. Het huidige onderzoek heeft bepaalde resultaten opgeleverd.
Voor meer informatie over de SINOYQX melamineschuim nanofiltratieproducten kunt u contact met ons opnemen via [email protected] of telefonisch via +86-28-8411-1861.
Sommige afbeeldingen en teksten zijn overgenomen van het internet en het copyright is van de oorspronkelijke auteur. Als er sprake is van inbreuk, neem dan contact met ons op om deze te verwijderen.