Ás 13:00 hora local do 24 de agosto de 2023, a central nuclear de Fukushima Daiichi de Xapón iniciou a descarga de auga contaminada nuclear ao mar. Despertou unha preocupación xeneralizada no mundo. O embaixador de China en Xapón, Wu Jianghao, presentou unha protesta solemne ante o goberno xaponés pola descarga de auga contaminada nuclear de Fukushima ao mar; Administración Xeral de Aduanas de China: unha suspensión total das importacións de produtos acuáticos xaponeses; Primeiro ministro surcoreano: Corea do Sur manterá inalterada a prohibición de importación de produtos acuáticos xaponeses de Fukushima.
As augas residuais nucleares, como o seu nome indica, son augas residuais que conteñen radioactividade. Como augas residuais altamente radioactivas producidas en accidentes de fuga nuclear ou augas de refrixeración en contacto directo co combustible nuclear. Os expertos din que as augas residuais nucleares non son igual ás augas residuais nucleares. As sumidoiros nucleares son aínda máis prexudiciais, xa que conteñen 64 tipos de substancias radioactivas nucleares, incluíndo o tritio.
As augas residuais nucleares conteñen moitos elementos radioactivos, como uranio, plutonio, cesio, estroncio, iodo e cobalto. Algúns deles teñen unha vida media longa, como a vida media do uranio-238, que é de 4.5 millóns de anos, e a vida media do plutonio-239, que é de 24,000 anos. Estes elementos radioactivos supoñen serios perigos para o corpo humano e o medio ambiente, como carcinoxenicidade, teratoxenicidade e mutaxenicidade. Dependendo das diferentes fontes e circunstancias, as concentracións e proporcións de varios elementos radiactivos nos efluentes nucleares varían, pero normalmente superan con moito as normas internacionais e os límites de seguridade.
Se as augas residuais nucleares son vertidas ao medio sen un tratamento adecuado, terán un grave impacto no ecosistema e na saúde humana. As substancias radioactivas poden transmitirse a través da auga, o chan, o aire, as cadeas alimentarias, etc., o que provoca un aumento das doses de radiación nos organismos, provocando diversas enfermidades e mutacións xenéticas. Polo tanto, o tratamento e eliminación das augas residuais nucleares deben seguir estritos estándares e normas de seguridade para evitar posibles fugas e accidentes.
As tecnoloxías de tratamento de augas residuais nucleares que se empregan habitualmente en varios países son as seguintes:
- Método de precipitación química
O método de precipitación química é un método de coprecipitación do axente precipitante e da cantidade traza de radionúclidos nas augas residuais. Os hidróxidos, carbonatos, fosfatos e outros compostos de radionucleidos nas augas residuais son na súa maioría insolubles e, polo tanto, pódense eliminar durante o tratamento. O obxectivo do tratamento químico é transferir e concentrar os radionucleidos das augas residuais a un pequeno volume de lodos, de xeito que as augas residuais depositadas teñan pouca radioactividade restante e poidan cumprir os estándares de vertido.
As vantaxes deste método son o baixo custo, o bo efecto de eliminación de radionucleidos logarítmicos e a capacidade de tratar compoñentes non radiactivos e as súas concentracións e augas residuais fluidizadas cunha fluidización considerable. As instalacións e tecnoloxías de tratamento utilizadas teñen unha experiencia bastante madura.
Na actualidade, os precipitantes como sales de ferro, sales de aluminio, fosfatos e sosa son os máis utilizados. Para favorecer o proceso de coagulación, engádense axudas de coagulación como arxila, sílice activada e electrólitos de polímero. Para o cesio, o rutenio, o iodo e outros nucleidos radioactivos concentrados que son difíciles de eliminar, deben usarse precipitantes químicos especiais. Por exemplo, o cesio pódese eliminar mediante a coprecipitación de ferrocianuro férrico e ferrocianuro de cobre. Algunhas persoas usan xantato de amidón insoluble para tratar augas residuais radioactivas que conteñen metais. O efecto do tratamento é bo, a aplicabilidade é ampla e a taxa de eliminación radioactiva é > 90%. É un floculante de intercambio iónico cun excelente rendemento. Debido a que non hai sulfuro residual ao tratar as augas residuais, é máis axeitado para o tratamento de augas residuais.
- Método de intercambio iónico
Moitos radionucleidos son ionizados na auga, especialmente as augas residuais radioactivas despois do tratamento de precipitación química. Debido á eliminación de radionucleidos en suspensión e coloidais, o que queda son especies case iónicas, a maioría de catións. Ademais, os radionucleidos existen en pequenas cantidades na auga, polo que son moi axeitados para o tratamento de intercambio iónico e, en ausencia de interferencias de ións non radiactivos, o intercambio iónico pode funcionar de forma eficaz durante moito tempo. A maioría das resinas de intercambio catiónico teñen unha gran capacidade de eliminación e gran capacidade de intercambio de estroncio radioactivo. A resina de catión fenólico pode eliminar eficazmente o cesio radioactivo, e a resina de catión microporosa non só pode eliminar catións radioactivos, senón que tamén elimina o circonio, o niobio, o cobalto en forma de coloides e o rutenio en forma de complexos mediante adsorción. Non obstante, esta lei ten unha debilidade fatal. Cando o contido de nucleidos radioactivos ou de ións non radioactivos no líquido residual é elevado, o leito de resina penetrará rapidamente e non será válido. Normalmente, a resina utilizada para tratar as augas residuais radioactivas non se rexenera, polo que unha vez que falla, debe substituírse inmediatamente.
O método de intercambio iónico utiliza resina de intercambio iónico, que é adecuada para líquidos residuais con baixo contido en sal. Cando o contido de sal é alto, o custo do tratamento con resina de intercambio iónico é maior que o do proceso selectivo. Isto débese principalmente á baixa selectividade da resina que ten unha gran correlación cos radionucleidos. Na purificación de augas residuais radioactivas, o uso da electrodiálise pode aumentar a eficiencia de utilización do proceso de intercambio iónico.
- Método de adsorción
A adsorción é un método eficaz para eliminar os ións de metais pesados da auga mediante o uso de substancias sólidas porosas para adsorber e eliminar os ións de metais pesados. A tecnoloxía clave do método de adsorción é a elección do adsorbente. Os adsorbentes de uso común son o carbón activado, a zeolita, o caolín, a bentonita, a arxila, etc. Entre eles, a zeolita é barata, segura e fácil de conseguir. En comparación con outros adsorbentes inorgánicos, a zeolita ten unha maior capacidade de adsorción e un mellor efecto de purificación. A capacidade de purificación da zeolita é 10 veces maior que a doutros adsorbentes inorgánicos, polo que é un axente de tratamento de auga moi competitivo. Adoita utilizarse como adsorbente nos procesos de tratamento de auga, e tamén funciona como un intercambiador de iones e un axente filtrante.
O carbón activado ten unha forte capacidade de adsorción e unha alta taxa de eliminación, pero a eficiencia de rexeneración do carbón activado é baixa e a calidade da auga tratada é difícil de satisfacer os requisitos de reutilización. O prezo é caro e a aplicación é limitada. Nos últimos anos, desenvolveuse gradualmente unha variedade de materiais adsorbentes con capacidade de adsorción. Estudos relevantes demostraron que o quitosano e os seus derivados son bos adsorbentes para os ións de metais pesados. Despois da reticulación, a resina de quitosano pódese reutilizar moitas veces sen reducir significativamente a capacidade de adsorción. O uso de sepiolita modificada para tratar as augas residuais de metais pesados ten unha boa capacidade de adsorción de Co e Ag, e o contido de metais pesados nas augas residuais tratadas é significativamente inferior ao estándar completo de descarga de augas residuais.
- Evaporación e concentración
O método de concentración evaporativa ten un alto factor de concentración e un factor de purificación, e utilízase principalmente para tratar augas residuais radioactivas de nivel medio e alto. O principio de funcionamento do método de evaporación é: as augas residuais radioactivas son enviadas ao dispositivo de evaporación e, ao mesmo tempo, introdúcese o vapor de calefacción para evaporar a auga en vapor de auga, mentres que os radionucleidos permanecen na auga. A auga condensada formada durante o proceso de evaporación é descargada ou reutilizada e o líquido concentrado solidifícase aínda máis. O método de concentración por evaporación non é adecuado para tratar augas residuais que conteñan nucleidos volátiles e que formen escuma facilmente; consome moita enerxía térmica e ten elevados custos de explotación; ao mesmo tempo, as ameazas potenciais como a corrosión, a escalada e a explosión deben ser consideradas durante o deseño e a operación. Co fin de mellorar a utilización do vapor e reducir os custos operativos, os países non escatimaron esforzos no desenvolvemento de novos evaporadores, como os evaporadores de compresión de vapor, os evaporadores de película fina, os evaporadores ao baleiro e outros novos evaporadores conseguiron resultados notables.
- Tecnoloxía de separación de membranas
A tecnoloxía de membrana é un método relativamente eficiente, económico e fiable para o tratamento de augas residuais radioactivas. Debido a que a tecnoloxía de separación por membrana ten as características de boa calidade do efluente, sen cambios de fase dos materiais e baixo consumo de enerxía, a tecnoloxía de membrana foi investigada activamente.
A tecnoloxía de membrana empregada no estranxeiro son: microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración , filtración por membrana de polímeros solubles en auga, osmose inversa (RO), electrodiálise, destilación por membrana, intercambio iónico electroquímico, membrana líquida, filtración por adsorción de ferrita, separación por membrana e membrana de papel de intercambio aniónico, entre outros métodos.
Espuma de melamina, unha especie de substrato de filtración orgánica neta tridimensional estable a nanoescala, o seu tamaño de poro ata 1 nm, capacidade de poros de ata 0.297 cc/g, taxa de apertura de poros de ata 98%. Pode lograr unha adsorción e filtración eficientes das augas residuais nucleares, incluso a maioría dos tipos de adsorbentes que se poden engadir.
- Tratamento biolóxico
Os métodos de tratamento biolóxico inclúen a fitorremediación e os métodos microbianos. A fitorremediación refírese a unha nova tecnoloxía de tratamento in situ que utiliza plantas verdes e os seus microorganismos autóctonos da rizosfera para traballar xuntos para eliminar os contaminantes do medio ambiente.
A partir dos resultados da investigación existentes, os tipos aplicables de tecnoloxías de biorremediación inclúen principalmente tecnoloxía de humidais construídos, tecnoloxía de filtración da rizosfera, tecnoloxía de extracción de plantas, tecnoloxía de solidificación de plantas e tecnoloxía de evaporación de plantas. Os resultados das probas mostran que case todo o uranio do corpo de auga pode enriquecerse nas raíces das plantas.
O tratamento microbiolóxico das augas residuais pouco radioactivas é unha nova tecnoloxía que comezou a ser estudada nos anos 1960. Houbo algúns estudos sobre a eliminación de uranio en augas residuais radioactivas por este método no país e no estranxeiro, pero a maioría deles están actualmente en fase de investigación experimental.
Co desenvolvemento da biotecnoloxía e o estudo en profundidade do mecanismo de interacción entre microorganismos e metais, a xente decatouse gradualmente de que o uso de microorganismos para tratar a contaminación das augas residuais radioactivas é un método moi prometedor. As células microbianas utilízanse como axentes de tratamento biolóxico para absorber, enriquecer e recuperar radionucleidos como o uranio en solución acuosa, que ten unha alta eficiencia, baixo custo e baixo consumo de enerxía. Ademais, non existe un contaminante secundario, que poida acadar o obxectivo de redución dos residuos radiactivos e crear condicións favorables para a rexeneración ou eliminación xeolóxica de nucleidos.
- Método de magneto-moléculas
O Instituto de Investigación de Energía Eléctrica dos Estados Unidos (EPRI) desenvolveu o método Mag-Mole-clue para reducir o número de residuos radiactivos xerados como estroncio, cesio e cobalto. O método baséase nunha proteína chamada ferritina, que se modifica para usar moléculas magnéticas para unir selectivamente contaminantes, que despois son eliminados da disolución mediante imáns e, a continuación, os metais unidos son recuperados lavando a cama do filtro magnético. A ferritina é unha proteína multiunitaria multifuncional altamente conservada que se atopa habitualmente nos organismos vivos, que ten as características especiais de resistencia a ácidos diluídos (pH <2.0), bases diluídas (pH = 12.0) e temperaturas máis altas (invariante a temperatura da auga de 70 ~ 75 °C). Coa profundización da investigación sobre a ferritina, produciuse un gran avance no estudo de novas funcións in vitro utilizando o nanoespazo da súa capa proteica. Estudos in vitro demostraron que a ferritina ten a capacidade de almacenar ións de metais pesados in vitro. Ademais, estudos anteriores centráronse no mecanismo de almacenamento e liberación de ferro da ferritina utilizando outros ións de metais pesados como sondas que compiten cos ións de ferro. En contraste, estudos recentes demostraron que esta propiedade da ferritina de capturar ións metálicos e de ser resistente á reversión pode ser explotada para construír un reactor de ferritina e utilizalo no campo para o seguimento continuo do grao de contaminación da auga en corrente por ións de metais pesados. En condicións específicas in vitro, algúns núcleos metálicos, como núcleos de FeS, núcleos de CdS, núcleos de Mn3O4, núcleos de ferro magnético Fe3O4 e núcleos de uranio de materiais radioactivos, foron ensamblados con éxito no nanoespazo das capas da proteína de ferritina.
- Método de curado inerte
A Universidade Estatal de Pensilvania e o Laboratorio Nacional de Savannah River desenvolveron un novo método para procesar certos líquidos de residuos radiactivos de baixo nivel nunha forma solidificada para a súa eliminación segura. Este novo proceso utiliza un método de coagulación a baixa temperatura (< 90 °C) para estabilizar un líquido residual radioactivo altamente alcalino e de baixa actividade, é dicir, converter o líquido residual nun corpo solidificado inerte. Os científicos chamaron ao corpo curado final unha "hidrocerámica" (unha cerámica porosa cocida con sopa). Din que o corpo final solidificado é moi duro, estable e de longa duración, e pode fixar radionucleidos na súa estrutura de zeolita. Este proceso de preparación é semellante ao proceso de formación das rochas na natureza.
- Tecnoloxía de parede de reacción de percolación de ferro cero-valente
A barreira reactiva permeable (PRB) é un método emerxente en países desenvolvidos como Europa e Estados Unidos para a eliminación in situ de compoñentes contaminantes nas augas subterráneas contaminadas. Os PRB instálanse xeralmente en acuíferos subterráneos, perpendiculares á dirección do fluxo das augas subterráneas. Cando as augas subterráneas contaminadas flúen pola parede de reacción baixo a acción do seu propio gradiente hidráulico, os contaminantes eliminaranse mediante reaccións físicas e químicas cos materiais de reacción da parede, co fin de conseguir o propósito de restaurar a contaminación.
Esta é unha técnica de restauración pasiva que require pouco mantemento e é barata. Como unha rama importante da tecnoloxía PRB, a tecnoloxía Fe0-PRB foi investigada e desenvolvida en moitos países e en moitos aspectos do tratamento da contaminación das augas subterráneas. Obtivéronse resultados alentadores no estudo do mecanismo de reacción, da estrutura e instalación dos PRB e do estudo de novos materiais activos. Os estudosos de China comezaron a estudar a tecnoloxía de muro de percolación activa representada polo ferro de valencia cero para a remediación (tratamento) de augas residuais radioactivas de residuos de uranio, e a investigación actual acadou certos resultados.
Para obter máis información sobre os produtos de nanofiltración de escuma de melamina SINOYQX, póñase en contacto connosco en [email protected] ou por teléfono: +86-28-8411-1861.
Algunhas imaxes e textos reprodúcense de Internet, e os dereitos de autor pertencen ao autor orixinal. Se hai algunha infracción, póñase en contacto connosco para eliminala.